DE102012213398A1

DE102012213398A1 - spur gear

Info

Publication number: DE102012213398A1
Application number: DE102012213398.4A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN; Richard Grabenbauer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-06
Also published as: WO2014019744A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnraddifferential mit einem Umlaufplanetenkranz, der in sich über abfolgende Eingriffszonen geschlossen ist und der mehrere Umlaufplanetenräder umfasst deren Planentenachsen parallel zur Differentialachse ausgerichtet sind. Erfindungsgemäß bildet das erste Ausgangsstirnrad eine Verzahnung deren Zahnflanken im Radialschnitt konkav gekrümmt sind, und dass das zweite Ausgangsstirnrad bildet eine Verzahnung deren Zahnflanken im Radialschnitt konvex gekrümmt sind. Zudem ist der Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrades kleiner als der Fußkreis des zweiten Ausgangsstirnrades, und die Eingriffszonen zwischen den Umlaufplanetenrädern befinden sich auf dem Axialniveau des von dem Umlaufplanetenkranz umgriffenen Ausgangsstirnrades.The invention relates to a spur gear differential with a revolving planetary ring, which is closed in itself over successive engagement zones and which comprises a plurality of revolving planetary gears, the planetary axes of which are aligned parallel to the differential axis. According to the invention, the first output spur gear forms a toothing whose tooth flanks are concavely curved in the radial section, and that the second output spur wheel forms a toothing whose tooth flanks are convexly curved in the radial section. In addition, the tip circle of the first output spur gear is smaller than the base circle of the second output spur gear, and the engagement zones between the planetary gears are at the axial level of the output spur gear encompassed by the planetary ring gear.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnraddifferential zur Aufteilung eines Antriebsdrehmomentes auf ein erstes und auf ein zweites Ausgangsstirnrad, wobei dieses Stirnraddifferential einen Planetenträger mit mehreren mit diesem umlaufenden Umlaufplanetenrädern aufweist, die eine erste und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe bilden. Die Umlaufplanetenräder der ersten Umlaufplanetenradgruppe stehen dabei mit dem ersten Ausgangsstirnrad in Eingriff und die Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe stehen mit dem zweiten Ausgangsstirnrad in Eingriff. Zudem stehen die Umlaufplanetenräder beider Umlaufplanetenradgruppen unter Bildung eines durch entsprechenden Zahneingriff in sich geschlossenen Planetenräderkranzes miteinander in Eingriff, so dass sich die Umlaufplanetenräder dieser beiden Umlaufplanetenradgruppen gegensinnig drehen, und damit die beiden Ausgangsstirnräder über den Planetenräderkranz letztlich mit dem Übersetzungsverhältnis „–1” gekoppelt sind.The invention relates to a spur gear differential for splitting a drive torque to a first and to a second output spur gear, said spur gear having a planet carrier with a plurality of this revolving planetary gears forming a first and a second Umlaufplanetenradgruppe. The Umlaufplanetenräder the first Umlaufplanetenradgruppe are engaged with the first Ausgangsstirnrad and the Umlaufplanetenräder the second Umlaufplanetenradgruppe are in engagement with the second Ausgangsstirnrad. In addition, the planetary gear wheels of both Umlaufplanetenradgruppen under formation of a corresponding meshing in itself closed Planetenräderkorn with each other, so that the Umlaufplanetenräder these two Umlaufplanetenradgruppen rotate in opposite directions, and thus the two Ausgangsstirnräder are ultimately coupled via the Planetenräderkranz with the gear ratio "-1".

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Aus US 3,738,192 A ist ein Stirnraddifferential der eingangs genannten Bauart bekannt. Die Umlaufplanetenräder sind so gestaltet, dass diese jeweils einen Stirnradabschnitt und einen Zapfenabschnitt aufweisen, wobei die Axiallänge des Zapfenabschnitts kürzer ist, als die Axiallänge des Stirnradabschnitts. Die Umlaufplanetenräder bilden zwei Umlaufplanetenradgruppen. Die Umlaufplanentenräder dieser beiden Umlaufplanetenradgruppen sind derart wechselweise zusammengefügt, dass zwischen den Umlaufplanetenrädern jeweils einer Umlaufplanetenradgruppe die Zapfenabschnitte der Umlaufplanetenräder der anderen Umlaufplanetenradgruppe zu liegen kommen. Die Eingriffszonen der miteinander in Eingriff stehenden Umlaufplanetenräder befinden sich axial zwischen den beiden der jeweiligen Gruppe zugeordneten Abtriebszahnrädern.Out US 3,738,192 A is a Stirnraddifferential the aforementioned type known. The planetary planetary gears are configured to each have a spur gear portion and a spigot portion, the axial length of the spigot portion being shorter than the axial length of the spur gear portion. The planetary planet wheels form two planetary gear sets. The planetary planetary gears of these two Umlaufplanetenradgruppen are so mutually joined together that come between the planetary planetary gears each a Umlaufplanetenradgruppe the pin sections of Umlaufplanetenräder the other Umlaufplanetenradgruppe come to rest. The engagement zones of the intermeshing planetary gears are located axially between the two output gears associated with the respective group.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stirnraddifferential zu schaffen das sich durch eine kompakte Bauform, eine hohe innere Steifigkeit und ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.The invention has for its object to provide a spur gear that is characterized by a compact design, high internal stiffness and advantageous mechanical performance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stirnraddifferential, mit:

– einem zum Umlauf um eine Differentialachse vorgesehenen Planetenträger,
– einem ersten Ausgangsstirnrad das koaxial zur Differentialachse angeordnet ist,
– einem zweiten Ausgangsstirnrad das ebenfalls koaxial zur Differentialachse angeordnet ist,
– einem Umlaufplanetensatz, der mehrere Umlaufplanetenräder umfasst, deren Planentenachsen parallel zur Differentialachse ausgerichtet sind, wobei die Umlaufplanetenräder eine erste Umlaufplanetenradgruppe und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe bilden, und
– die Umlaufplanetenräder der ersten Umlaufplanetenradgruppe mit dem ersten Ausgangsstirnrad in Eingriff stehen,
– die Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe mit dem zweiten Ausgangsstirnrad in Eingriff stehen, und
– jeweils zwei Umlaufplanetenräder einer Umlaufplanetenradgruppe über ein in diese beiden Umlaufplanetenräder eingreifendes Umlaufplanetenrad der entsprechend anderen Umlaufplanetenradgruppe gekoppelt sind, wobei sich dieses Stirnraddifferential dadurch auszeichnet,
– dass das erste Ausgangsstirnrad eine Verzahnung bildet deren Zahnflanken im Radialschnitt konkav gekrümmt sind, und
– dass das zweite Ausgangsstirnrad eine Verzahnung bildet deren Zahnflanken im Radialschnitt konvex gekrümmt sind, und der Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrades kleiner ist als der Fußkreis des zweiten Ausgangsstirnrades, und
– jene die Umlaufplanetenräder der beiden Umlaufplanetenradgruppen koppelnden Planetenradeingriffszonen sich auf dem Axialniveau der Konkavflanken-Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades befinden.

This object is achieved by a Stirnraddifferential, with:

A planetary carrier provided for circulation about a differential axis,
A first output spur gear arranged coaxially with the differential axis,
A second output spur gear also coaxial with the differential axis,
A planetary planetary set comprising a plurality of planetary gears whose planetary axes are aligned parallel to the differential axis, the planetary gears forming a first planetary gear group and a second planetary gear group, and
The circulating planet gears of the first planetary gear group engage with the first output gear,
- The planetary planet gears of the second Umlaufplanetenradgruppe with the second Ausgangsstirnrad engage, and
In each case two planetary planetary gears of a planetary planetary gear group are coupled via a planetary gearwheel engaging in these two planetary gearwheels corresponding to the other planetary gearwheel group, this spur gear differential being characterized in that
- That the first Ausgangsstirnrad forms a toothing whose tooth flanks are curved concavely in radial section, and
- That the second Ausgangsstirnrad forms a toothing whose tooth flanks are convexly curved in the radial section, and the top circle of the first Ausgangsstirnrades is smaller than the root circle of the second Ausgangsstirnrades, and
- Those the Umlaufplanetenräder the two Umlaufplanetengrogruppen coupling Planetenradeingriffszonen are located at the axial level of the concave flank toothing of the first Ausgangsstirnrades.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die axiale Länge der Eingriffszonen zwischen den Umlaufplanetenrädern der beiden Umlaufplanetenradgruppen zu vergrößern und die Belastung der Verzahnung der Umlaufplanetenräder zu reduzieren. Weiterhin wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die an den Umlaufplanetenrädern angreifenden Kippmomente zu reduzieren. Insgesamt wird es auf vorteilhafte Weise möglich, bei einer moderaten Axiallänge des Differentials die axiale Länge der Eingriffszonen zwischen den Umlaufplanetenrädern der beiden Umlaufplanetenradgruppen zu vergrößern und die Belastung der Verzahnung der Umlaufplanetenräder zu reduzieren. Die an den Umlaufplanetenrädern und an den Ausgangsstirnrädern verwirklichten Verzahnungen sind als sog. Wildhaber/Novikov Verzahnung ausgeführt, wobei die Verzahnungspaarung derart realisiert ist, dass das Abtauchen des Kopfkreises des ersten Ausgangsstirnrades unter den Fußkreis des zweiten Ausgangsstirnrades erreicht wird, indem am ersten Ausgangsstirnrad – bei gleicher Teilung wie am zweiten Ausgangsstirnrad – eine Konkavflankenverzahnung ausgebildet wird.This advantageously makes it possible to increase the axial length of the engagement zones between the planetary planetary gears of the two planetary planet gear groups and to reduce the load on the teeth of the planetary planet gears. Furthermore, it is possible in an advantageous manner to reduce the tipping moments acting on the planetary planetary gears. Overall, it is advantageously possible, with a moderate axial length of the differential, to increase the axial length of the engagement zones between the planetary planet gears of the two Umlaufplanetenradgruppen and reduce the burden of the teeth of Umlaufplanetenräder. The realized on the planetary gears and the output spur gears are designed as so-called. Wildhaber / Novikov gearing, wherein the gear pairing is realized such that the descent of the top circle of the first Ausgangsstirnrades is achieved below the root circle of the second Ausgangsstirnrades by at the first Ausgangsstirnrad - at the same pitch as the second Ausgangsstirnrad - a concave flank toothing is formed.

Das erfindungsgemäße Stirnraddifferential ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, dass dieses je Umlaufplanetenradgruppe fünf Planetenräder aufweist.The present invention Stirnraddifferential is according to a particular aspect of the present invention Invention designed such that this per Umlaufplanetenradgruppe has five planetary gears.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Ausgangsstirnräder vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Zähnezahl der Ausgangsstirnräder durch die Anzahl der Planeten je Umlaufplanetenradgruppe teilbar ist. Hierdurch wird es möglich, die jeweiligen Umlaufplanentenräder einer Gruppe gleichmäßig im entsprechenden Winkel (hier 72°) um die Ausgangsstirnräder herum anzuordnen. Die beiden für den Leistungsabgriff vorgesehenen Ausgangsstirnräder haben identische Zähnezahlen. Die Umlaufplanetenräder haben ebenfalls gleiche, gegenüber den Ausgangsstirnrädern jedoch geringere Zähnezahlen.According to a particular aspect of the present invention, the output spurs are preferably formed such that the number of teeth of the output spur gears is divisible by the number of planets per Umlaufplanetenradgruppe. This makes it possible to uniformly arrange the respective planetary planetary gears of a group at the corresponding angle (here 72 °) around the output spur gears. The two intended for the power tap output spur gears have identical numbers of teeth. The planetary gears also have the same number of teeth compared to the output spurs.

Das Übersetzungsverhältnis i zwischen Ausgangsstirnrad und Planetenrad liegt vorzugsweise im Bereich von 2,5 ± 20%. Vorzugsweise werden die Planeten mit Zähnezahlen ausgelegt, die nur durch eins und sich selbst teilbar sind (Primzahlen). Die hier konkret vorgeschlagenen Zähnezahlen betragen beispielsweise für die Ausgangsstirnräder 32 und für die Planeten 13. Das Verhältnis von Gesamtdurchmesser des Hüllkreises der Planetenräder zur Verzahnungsbreite der „langen” Planetenräder liegt vorzugsweise im Bereich von 3 ± 20% bei diesem Verhältnis ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Verhältnis des Bauraumbedarfs und des Bauteilgewichts zum Tragvermögen des Differentialgetriebes.The gear ratio i between Ausgangsstirnrad and planetary gear is preferably in the range of 2.5 ± 20%. Preferably, the planets are designed with numbers of teeth that are only divisible by one and themselves (primes). The specifically proposed here tooth numbers, for example, for the output spur gears 32 and for the planets 13 , The ratio of the total diameter of the enveloping circle of the planet gears to the tooth width of the "long" planet gears is preferably in the range of 3 ± 20% with this ratio results in a particularly advantageous ratio of the space requirement and the weight of the component to the load capacity of the differential gear.

Das erfindungsgemäße Stirnraddifferenzial mit Wildhaber/Novikov Verzahnung eignet sich insbesondere als Ausgleichsgetriebe für Personenkraftwagen. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich weiterhin auch für Differentialgetriebe von Nutzfahrzeugen und anderweitige Schwerlastapplikationen insbesondere bei Zugfahrzeugen.The spur gear differential according to the invention with Wildhaber / Novikov gearing is particularly suitable as a differential for passenger cars. The concept according to the invention is furthermore also suitable for differential gearboxes of commercial vehicles and other heavy duty applications, especially in towing vehicles.

Das erfindungsgemäße Differenzial mit einem durch die Umlaufplaneten in sich geschlossenen Planetenkranz kann in montagetechnisch vorteilhafter Weise aus kostengünstig herstellbaren Einzelkomponenten zusammengesetzt werden und eignet sich insbesondere für die Fertigung in Großserie.The differential according to the invention with a closed by the planetary planets planetary ring can be assembled in an advantageous manner montagetechnisch from inexpensive to produce individual components and is particularly suitable for mass production.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stirnraddifferential derart ausgebildet, dass die Planetenachsen der ersten Umlaufplanetenradgruppe auf einem ersten Teilkreis angeordnet sind und die Planetenachsen der zweiten Umlaufplanetenradgruppe auf einem zweiten Teilkreis angeordnet sind, und der erste Teilkreis und der zweite Teilkreis im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the Stirnraddifferential is formed such that the planetary axes of the first Umlaufplanetenradgruppe are arranged on a first pitch circle and the planetary axes of the second Umlaufplanetenradgruppe are arranged on a second pitch circle, and the first pitch circle and the second pitch circle substantially the same Have diameter.

Die Ausgangsstirnräder sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen. Die Umlaufplanetenräder selbst sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese untereinander gleiche Zähnezahlen aufweisen. Innerhalb einer Gruppe werden die Umlaufplanetenräder als baugleiche Komponenten ausgeführt, wodurch sich Kostenvorteile hinsichtlich der Fertigung der Planetenräder und auch Vereinfachungen beim Einbau derselben ergeben.The output spurs are preferably designed to have equal numbers of teeth. The planetary gears themselves are preferably designed so that they have mutually equal numbers of teeth. Within a group, the planetary gear wheels are designed as identical components, resulting in cost advantages in terms of the production of the planet gears and also simplifications in the installation of the same.

Soweit an den Umlaufplanetenrädern eine Profilverschiebung vorgesehen ist, erfolgt dies vorzugsweise derart, dass die Umlaufplaneten der ersten Umlaufplanetenradgruppe eine positive Profilverschiebung aufweisen und die Umlaufplaneten der zweiten Umlaufplanetenradgruppe eine negative Profilverschiebung aufweisen. Durch diese Maßnahme wird es möglich, den Radialabstand des Kopfkreises der Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe vom Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrads zu vergrößern.If a profile shift is provided on the planetary planet gears, this is preferably done such that the planetary planets of the first planetary gear group have a positive profile shift and the planetary planets of the second planetary gear group have a negative profile shift. By this measure, it is possible to increase the radial distance of the top circle of the planetary planetary gears of the second Umlaufplanetenradgruppe from the top circle of the first Ausgangsstirnrads.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Planetenträger so gestaltet, dass dieser unmittelbar ein zur Einleitung eines Antriebsdrehmomentes vorgesehenes Antriebszahnrad trägt. Dieses Antriebszahnrad kann als massive Ringstruktur ausgeführt sein. Vorzugsweise ist dabei das Antriebszahnrad so gestaltet, dass dieses eine Innenöffnung bildet, wobei diese Innenöffnung derart konturiert ist, dass die Umlaufplaneten an der Innenöffnungswandung eine Kopfkreisführung erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird das am Antriebszahnrad anliegende Antriebsdrehmoment über mehrere Kopfkreiskontaktzonen unmittelbar als Querkraft auf die Umlaufplanetenräder übertragen. Die strukturmechanische Belastung des Planetenträgers wird damit reduziert.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the planet carrier is designed so that it directly carries a provided for initiating a drive torque drive gear. This drive gear can be designed as a solid ring structure. Preferably, the drive gear is designed so that it forms an inner opening, said inner opening is contoured such that the circulating planets receive a top circle guide on the inner opening wall. In this embodiment, the drive torque applied to the drive gear is transmitted directly over several head circle contact zones as a lateral force on the planetary gears. The structural mechanical load of the planet carrier is thus reduced.

Der Planetenträger ist vorzugsweise als Blechumformteil ausgeführt. Der Planetenträger kann dabei aus zwei scheiben-, tassen-, oder topfartigen, tiefgezogenen, vorzugsweise baugleichen Blechschalen zusammengesetzt sein, die von beiden Seiten an das Antriebszahnrad angesetzt oder direkt zusammengesetzt sind. Alternativ hierzu, kann der Planetenträger auch als Umlaufgehäuse ausgeführt sein, das anderweitige Befestigungszonen für ein Antriebszahnrad, oder anderweitige Zonen zur Einleitung eines Antriebsdrehmomentes bildet.The planet carrier is preferably designed as a sheet metal forming part. The planet carrier can be composed of two disc, cup, or cup-like, deep-drawn, preferably identical sheet metal shells, which are attached from both sides of the drive gear or directly assembled. Alternatively, the planet carrier can also be designed as a circulation housing, which forms otherwise fastening zones for a drive gear, or other zones for initiating a drive torque.

Alternativ zu der oben beschriebenen Übertragung des Antriebsmomentes in den Planetenräderkranz durch Kopfkreiskontakt ist es gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung auch möglich, die einzelnen Umlaufplanetenräder an dem Planetenträger zu lagern. Diese Lagerung kann entweder durch Zapfenstrukturen erfolgen die an den Umlaufplanetenrädern ausgebildet sind und die in entsprechende Bohrungen des Planetenträgers eingreifen, oder – wie bevorzugt – durch Lagerbolzen die im Planetenradträger verankert sind und sich durch die Umlaufplanetenräder hindurch erstrecken und ggf. auch noch jeweils einen Nadellagersatz tragen.As an alternative to the above-described transmission of the drive torque in the planetary gear rim by top contact, according to a further aspect of the present invention, it is also possible to mount the individual planetary planet gears on the planet carrier. This storage can be done either by pin structures which are formed on the planetary gears and which engage in corresponding holes of the planet carrier, or - as preferred - by bearing bolts which are anchored in the planet and extending through the planetary gears through and possibly also each carry a needle roller bearing.

Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, ein als Achsgetriebe vorgesehenes Stirnraddifferential zu schaffen, das sich durch eine extrem kurze axiale Baulänge und eine relativ geringe Zahnflankenbelastung auszeichnet.The concept according to the invention makes it possible to provide a spur gear differential provided as an axle transmission, which is distinguished by an extremely short axial length and a relatively low tooth flank loading.

Die sich jeweils aus vorzugsweise vier oder fünf Planetenrädern zusammensetzende, am jeweiligen Ausgangsstirnrad angreifende Planentenradgruppe ermöglicht eine Drehmomenteinleitung in das Ausgangsstirnrad ohne dass hierbei das Ausgangsstirnrad mit erheblichen radialen Lagerkräften abgestützt werden muss.Each of preferably four or five planetary gear composing, acting on each output spider Planentenradgruppe allows torque introduction into the Ausgangsstirnrad without this the Ausgangsstirnrad must be supported with considerable radial bearing forces.

Die Zähne der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades weisen im Radialschnitt ein Zahnflankenprofil auf, das konkav gewölbt ist. Die Zähne der Stirnradverzahnung des zweiten Ausgangsstirnrades weisen dagegen ein im Radialschnitt konvex gewölbtes Zahnflankenprofil auf.The teeth of the spur gear teeth of the first Ausgangsstirnrades have in radial section a tooth flank profile which is concave. By contrast, the teeth of the spur gear toothing of the second output spur gear have a tooth flank profile convexly curved in radial section.

Wie zuvor beschrieben, weisen die Zähne der Verzahnungen des ersten Abtriebszahnrades 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 oder parabolischem 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 Zahnköpfe und die Lücken am Zahnfuß eben oder kreisbogenförmig abgeflacht sind, d. h. dass das jeweilige Profil an seiner Spitze sozusagen abgeschnitten erscheint.As previously described, the teeth of the gears of the first output gear have concave edge geometries. The concave flank geometries are either continuous, ideally arcuate, extending or arched inwardly with an uneven course of the flank line in the respective tooth, so that between two opposing tooth flanks considered in cross-section of the gear tooth gap in outline, for example in the form of circular arc profiles, alternatively of gothic profiles or of profiles with oval or parabolic course (half ellipse viewed over long half of the axis) appears. The flank profile of the teeth appears in the same cross-section in the outline corresponding circular arc, cup-shaped or bell-shaped. It is not excluded that the tooth heads and the gaps on the tooth root are flat or circular arc-shaped, d. H. that the respective profile at its tip seems to be cut off.

Die in die Zahnlücken des vorgenannten ersten Abtriebsstirnrades eingreifenden Zähne der an den ersten Umlaufplanetenrädern ausgebildeten 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/parabolischem 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 Zahnköpfe und die Lücken am Zahnfuß eben oder kreisbogenförmig abgeflacht sind, d. h. dass das jeweilige Profil an seiner Spitze sozusagen abgeschnitten erscheint.The engaging in the tooth gaps of the aforementioned first output spur gear teeth formed on the first planetary gears counter teeth have convex edge geometries. The convex flank geometries are curved either continuously or discontinuously outwards, so that the flank profile of the teeth in the cross section of the gear in outline, for example in the form of circular arc profiles (classic form of Novikov toothing), alternatively Gothic profiles or profiles with oval / parabolic Course (half ellipse) appears. The considered in the same cross-section tooth space between two of the opposing teeth then appears accordingly in outline accordingly arcuate, cup-shaped or bell-shaped. It is again not excluded that the tooth heads and the gaps in the tooth root are flat or circular arc-shaped, d. H. that the respective profile at its tip seems to be cut off.

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 mit 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 derartigen Flankenkontakt die Selbstzentrierung der Abtriebszahnräder 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.For these in the classical form as Wildhaber-Novikov toothing designated toothing is characteristic that always a part of a concave tooth flank profile of the teeth of a gear is in engagement with each part of a convex tooth flank profile of the teeth of a tooth from the counter gear. Viewed in cross-section transverse to the axis of rotation of the gears through both toothed gears located in the meshing abutting flank lines of the tooth flank profile of the flanks of the concave and convex tooth are therefore curved in the same direction, so that the flanks of the convexly curved teeth seemingly in the Flanks of concave vaulted teeth nestle. In such a combination results in favorable compression ratios between the teeth. For such transmissions, a higher load capacity is to be expected in terms of flank compression. In addition, such self-centering of the output gears to the main axis of a planetary gear is promoted by such edge contact, if this is usually supported on an unequal number with uniform circumferential distance arranged number of planetary gears. The tooth height of such a toothing is less with the same module than, for example, an involute toothing. The weight of such planetary gear is therefore lower compared to those with involute toothing, for example.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:

1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentiales; 1 a perspective view of a Stirnraddifferentiales invention;

2 eine Axialschnittdarstellung des Stirnraddifferentiales nach 1; 2 an axial sectional view of the spur gear according to 1 ;

3 eine Draufsicht auf den Umlaufplanetenräderkranz des Differentialgetriebes nach den 1 und 2. 3 a plan view of the planetary planetary gear ring of the differential gear after the 1 and 2 ,

Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferential dargestellt. Dieses Stirnraddifferential, umfasst einen zum Umlauf um eine Differentialachse X vorgesehenen Planetenträger 3, ein erstes Ausgangsstirnrad 1 (hier verdeckt) das koaxial zur Differentialachse X angeordnet ist, sowie ein zweites Ausgangsstirnrad 2 das ebenfalls koaxial zur Differentialachse X angeordnet ist, und einen Umlaufplanetensatz 4, der mehrere Umlaufplanetenräder P1, P2 umfasst deren Planentenachsen XG1, XG2 parallel zur Differentialachse X ausgerichtet sind.In 1 an inventive spur gear is shown. This spur gear differential comprises a planet carrier provided for circulation about a differential axis X. 3 , a first output spur gear 1 (concealed here) coaxial with the Differential axis X is arranged, and a second Ausgangsstirnrad 2 which is also arranged coaxially to the differential axis X, and a planetary planetary gear set 4 comprising a plurality of planetary gears P1, P2, whose planetary axes XG1, XG2 are aligned parallel to the differential axis X.

Der Umlaufplanetensatz 4 bildet einen in sich durch abfolgende Eingriffszonen EG geschlossenen Kranz und umfasst eine erste Umlaufplanetenradgruppe G1 der die Planetenräder P1 zuzuordnen sind und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe G2, der die Umlaufplanetenräder P2 zuzuordnen sind.The orbital planet set 4 forms a ring which is closed in itself by successive engagement zones EG and comprises a first planetary gear group G1 to which the planetary gears P1 are to be assigned and a second planetary gear group G2 to which the planetary planetary gears P2 belong.

Wie aus der Darstellung nur bedingt ersichtlich, stehen die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 1 in Eingriff. Die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Umlaufplanetenrädergruppe G2 stehen mit dem zweiten hier besser erkennbaren Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff. Zudem sind jeweils zwei Umlaufplanetenräder P1, P1; P2, P2 einer Umlaufplanetenradgruppe G1; G2 über ein in diese beiden Umlaufplanetenräder P1, P1; P2, P2 eingreifendes Umlaufplanetenrad P2, P1 der entsprechend anderen Umlaufplanetenradgruppe G2; G1 gekoppelt.As can be seen only partially from the illustration, the planetary planetary gears P1 of the first planetary gear group G1 are connected to the first output helical gear 1 engaged. The planetary planetary gears P2 of the second planetary planetary gear group G2 are connected to the second output spur wheel, which can be better seen here 2 engaged. In addition, two planetary planetary gears P1, P1; P2, P2 of a planetary gear group G1; G2 via a in these two planetary gears P1, P1; P2, P2 engaging planetary gear P2, P1 corresponding to other planetary gear group G2; Coupled G1.

Das hier gezeigte erfindungsgemäße Stirnraddifferential zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Ausgangsstirnrad 1 derart gestaltet ist, dass dieses eine Verzahnung bildet, deren Zahnflanken im Radialschnitt konkav gekrümmt sind. Das zweite Ausgangsstirnrad 2 ist derart gestaltet, dass dieses eine Verzahnung bildet deren Zahnflanken im Radialschnitt konvex gekrümmt sind, wobei zudem der Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrades 1 kleiner ist als der Fußkreis des zweiten Ausgangsstirnrades 2. Jene die Umlaufplanetenräder P1, P2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 koppelnden Planetenradeingriffszonen EP erstrecken sich auf dem Axialniveau der ersten Ausgangsstirnradeingriffszonen EW1. Dies bedeutet, dass sich die Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern P1, P2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 axial mit den Eingriffszonen EW zwischen den Umlaufplanetenrädern G1 der ersten Planetengruppe G1 und dem ersten Ausgangsstirnrad 1 überlagern, also auf dem gleichen Axialniveau und damit im Umgriff des ersten Ausgangsstirnrades 1 liegen. Wie eingangs angegeben wird es hierdurch möglich, die axiale Länge der Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern G1, G2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 zu vergrößern und die Belastung der Verzahnung der Umlaufplanetenräder P1, P2 zu reduzieren. An den Umlaufplanetenrädern P1 der ersten Gruppe G1 ergeben sich praktisch keine Kippmomente um etwaige zur jeweiligen Planetenradachse XG1 unparallele Achsen. Auch die an den Umlaufplanetenrädern P2 der zweiten Gruppe G2 angreifenden Kippmomente sind gegenüber herkömmlichen Bauformen reduziert. Insgesamt ergibt sich eine axial eng gedrängte Mechanik mit hoher innerer Steifigkeit.The inventive Stirnraddifferential shown here is characterized in that the first Ausgangsstirnrad 1 is designed such that it forms a toothing whose tooth flanks are concavely curved in the radial section. The second output spur gear 2 is designed such that it forms a tooth whose tooth flanks are convexly curved in the radial section, wherein also the top circle of the first Ausgangsstirnrades 1 is smaller than the root circle of the second Ausgangsstirnrades 2 , Those Planetenlaufingriffszonen EP, the Umlaufplanetenräder P1, P2 of the two Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 EP extend at the axial level of the first Ausgangssstirnradeingriffszonen EW1. This means that the engagement zones EG between the planetary planetary gears P1, P2 of the two planetary planetary gear groups G1, G2 axially with the engagement zones EW between the planetary planetary gears G1 of the first planetary group G1 and the first Ausgangsstirnrad 1 superimpose, ie at the same axial level and thus in the encirclement of the first Ausgangsstirnrades 1 lie. As stated at the outset, this makes it possible to increase the axial length of the engagement zones EG between the planetary planetary gears G1, G2 of the two planetary gear groups G1, G2 and to reduce the load on the teeth of the planetary planets P1, P2. Virtually no tilting moments about any axes that are not parallel to the respective planetary gear axis XG1 arise on the planetary planetary gears P1 of the first group G1. The tilting moments acting on the planetary planet wheels P2 of the second group G2 are also reduced compared with conventional designs. Overall, there is an axially tightly compressed mechanism with high internal stiffness.

Die Planetenachsen XG1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 sind auf einem ersten Teilkreis T1 angeordnet und die Planetenachsen XG2 der zweiten Umlaufplanetenradgruppe G2 sind auf einem zweiten Teilkreis T2 angeordnet. Der erste Teilkreis T1 und der zweite Teilkreis T2 haben den gleichen Durchmesser.The planetary axes XG1 of the first planetary gear group G1 are arranged on a first pitch circle T1, and the planetary axes XG2 of the second planetary gear group G2 are arranged on a second pitch circle T2. The first pitch circle T1 and the second pitch circle T2 have the same diameter.

Die Ausgangsstirnräder 1, 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen. Das erste Ausgangsstirnrad 1 und die Planetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 bilden eine Konkavverzahnung nach Wildhaber/Novikov. Das das zweite Ausgangsstirnrad 2 und die Planetenräder P1 der ersten Gruppe G1 bilden eine Konvexverzahnung nach Wildhaber/Novikov. Die Umlaufplanetenräder P1, P2 selbst sind hier so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen.The output spurs 1 . 2 are designed in this embodiment, that they have the same number of teeth. The first output spur gear 1 and the planetary gears P2 of the second group G2 form a concave toothing according to Wildhaber / Novikov. That the second output spur gear 2 and the planetary gears P1 of the first group G1 form a convex teeth according to Wildhaber / Novikov. The planetary planetary gears P1, P2 themselves are here designed so that they have the same number of teeth.

Der Planetenträger 3 ist so gestaltet, dass dieser unmittelbar ein zur Einleitung eines Antriebsdrehmomentes vorgesehenes Antriebszahnrad 5 trägt. Dieses Antriebszahnrad 5 ist hier als massive Kegelrad-Ringstruktur ausgeführt. Der Planetenträger 3 selbst ist hier als Blechumformteil ausgeführt und setzt sich aus zwei Blechschalen 3a, 3b zusammen, die von beiden Seiten an den Ringkorpus des Antriebszahnrads 5 angesetzt sind. Die Lagerung der Umlaufplanetenräder P1, P2 erfolgt hier durch Lagerbolzen 6 die im Planetenradträger 3 verankert sind und sich durch die Umlaufplanetenräder P1, P2 hindurch erstrecken und diese drehbar lagern.The planet carrier 3 is designed so that this immediately provided for initiating a drive torque drive gear 5 wearing. This drive gear 5 is here designed as a massive bevel gear ring structure. The planet carrier 3 itself is here designed as Blechumformteil and consists of two sheet metal shells 3a . 3b together, from both sides to the ring body of the drive gear 5 are attached. The storage of Umlaufplanetenräder P1, P2 takes place here by bearing pin 6 those in the planet carrier 3 are anchored and extend through the planetary gears P1, P2 and rotatably support them.

Das hier gezeigte Stirnraddifferential eignet sich insbesondere als Achsgetriebe für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug. Das Stirnraddifferential zeichnet sich durch eine extrem kurze axiale Baulänge und eine relativ geringe Zahnflankenbelastung aus.The spur gear differential shown here is particularly suitable as axle drive for a multi-track motor vehicle. The spur gear differential is characterized by an extremely short axial length and a relatively low tooth flank load.

Die Verzahnungen und die Lagerungen können so ausgebildet sein, dass diese ein hinreichendes Spiel bieten um etwaige innere Verspannungen aufgrund statischer Überbestimmung zu vermeiden.The teeth and the bearings can be designed so that they provide a sufficient clearance to avoid any internal tension due to static overdetermination.

In 2 ist der innere Aufbau des erfindungsgemäßen Stirnraddifferentiales weiter veranschaulicht. Die hier dargestellte Axialschnittebene verläuft durch die Differentialachse X und die beiden einander diametral gegenüberliegenden Umlaufplanetenräderachsen XG1, XG2 der Umlaufplanetenräder P1, P2. Die Umlaufplanetenräder P2 stehen mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 im Eingriff. Dieses Ausgangsstirnrad 2 ist integral, d. h. einstückig mit einem Nabenbuchsenabschnitt 2a ausgeführt. Dieser Nabenbuchsenabschnitt 2a trägt eine Innenverzahnung 2b und dient der Aufnahme des Einsteckabschnitts einer hier nicht weiter gezeigten Radantriebswelle. Auch das erste Ausgangsstirnrad 1 ist mit einem Nabenbuchsenabschnitt 1a versehen der eine Innenverzahnung 1b aufweist. Die beiden Ausgangsstirnräder 1, 2 sind als Umformbauteile, insbesondere Fließpressteile gefertigt, diese Bauteile können insbesondere auch gesintert sein.In 2 the internal structure of the spur gear according to the invention is further illustrated. The Axialschnittebene shown here passes through the differential axis X and the two diametrically opposed Umlaufplanetenräderachsen XG1, XG2 of Umlaufplanetenräder P1, P2. The planetary planetary gears P2 are at the second output spur gear 2 engaged. This output spur gear 2 is integral, ie integral with a hub bushing section 2a executed. This hub bushing section 2a carries an internal toothing 2 B and serves to receive the insertion portion of a wheel drive shaft not shown here. Also the first output spur gear 1 is with a hub bushing section 1a provided the one internal toothing 1b having. The two output spurs 1 . 2 are made as Umformbauteile, in particular extrusions, these components may in particular also be sintered.

Der Planetenträger 3 der hier als zweischaliges Blechbauteil gefertigt ist bildet einen ersten und einen zweiten Bundabschnitt 3c, 3d. Diese Bundabschnitte 3c, 3d bilden eine Lagerstruktur in welcher die beiden Ausgangsstirnräder 1, 2, genauer deren Nabenbuchsenabschnitte 1a, 2a radial gelagert sind. Da sich aus der erfindungsgemäßen Gestaltung des Planetenradkranzes an den beiden Abtriebsrädern 1, 2 eine in im wesentlichen ausgeglichene Querkraftverteilung ergibt, ergibt sich keine signifikante lastabhängige Radialbelastung dieser Lagerstrukturen. Obgleich hier nicht dargestellt ist es möglich, den Planetenradträger 3 und die Nabenbuchsenabschnitte 1a, 2a so abzudichten und den Innenraum des Planetenträgers mit einem Schmierstoff zu befüllen, so dass das Differentialgetriebe eine in sich geschlossene dauergeschmierte Baugruppe bildet.The planet carrier 3 which is manufactured here as a two-shell sheet metal component forms a first and a second collar portion 3c . 3d , These waistband sections 3c . 3d form a bearing structure in which the two output spur gears 1 . 2 , more precisely their hub bushing sections 1a . 2a are mounted radially. Because of the inventive design of the Planetenradkranzes on the two output wheels 1 . 2 results in a substantially balanced transverse force distribution results in no significant load-dependent radial load of these bearing structures. Although not shown here, it is possible to use the planet carrier 3 and the hub bushing sections 1a . 2a so seal and fill the interior of the planet carrier with a lubricant, so that the differential gear forms a self-contained, permanently lubricated assembly.

Die „längeren” Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 sind hinsichtlich ihrer Axiallänge so gestaltet, dass diese die Konkavflanken-Verzahnung des ersten Abtriebsrades 1 und die Konvexflankenverzahnung des zweiten Abtriebszahnrades 2 axial überdecken. Aufgrund der Gestaltung und Anordnung der Umlaufplanetenräder P2 und des ersten Ausgangsstirnrades 1 gelangt die Konkavflanken-Verzahnung der Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 nicht mit der Konkavflankenverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 in Eingriff. Die kinematische Koppelung zwischen dem Ausgangsstirnrad 1 und den Umlaufplanentenrädern G2 der zweiten Gruppe G2 erfolgt unter Zwischenschaltung der mit einer Konvexflankenverzahnung ausgestatteten Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 vgl. 1). Die Axiallänge der Konvexflanken-Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 ist wesentlich kürzer als die Axiallänge der Konkavflanken-Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2. Jene Axiallänge der Konvexflanken-Stirnradverzahnung der ersten Umlaufplanetenräder P1 entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Axiallänge der Konkavflanken-Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1.The "longer" planetary gears P2 of the second group G2 are designed with respect to their axial length, that this the concave flank toothing of the first driven gear 1 and the convex flank teeth of the second output gear 2 overlap axially. Due to the design and arrangement of Umlaufplanetenräder P2 and the first Ausgangsstirnrades 1 does not reach the concave edge teeth of the planetary gears P2 of the second group G2 with the concave side teeth of the first Ausgangsstirnrades 1 engaged. The kinematic coupling between the output spur gear 1 and the planetary planet wheels G2 of the second group G2 takes place with the interposition of the planet gears P1 of the first group G1 equipped with a convex flank toothing. 1 ). The axial length of the convex flank spur gear teeth of the planetary gears P1 of the first group G1 is substantially shorter than the axial length of the concave flank gear teeth of the planetary gears P2 of the second group G2. The axial length of the convex flank spur gear teeth of the first planetary gear wheels P1 preferably corresponds substantially to the axial length of the concave flank spur gear teeth of the first output spur gear 1 ,

Die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 sind so ausgebildet und gelagert, dass diese nicht mit der Konvexflanken-Stirnradverzahnung des zweiten Ausgangsstirnrades 2 in Eingriff treten können. Ggf. kann in das Differentialgetriebe ein mit Durchbrechungen oder Ausklinkungen versehenes Trennblech eingesetzt werden, das die Stirnseiten der Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 von der Verzahnung des zweiten Ausgangsstirnrades 2 abschirmt.The planetary planetary gears P1 of the first group G1 are formed and supported so that they do not interfere with the convex flank spur gear teeth of the second output spur gear 2 can intervene. Possibly. can be used in the differential gear provided with openings or notches separating plate, the front sides of the planetary gears P1 of the first group G1 of the teeth of the second Ausgangsstirnrades 2 shields.

Die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 sind hinsichtlich ihrer Axiallänge so gestaltet, dass diese die Stirnradverzahnung des ersten Abtriebsrades 1 axial überdecken. Aufgrund der Gestaltung und Anordnung der Umlaufplanetenräder P2 und des ersten Ausgangsstirnrades 1 gelangt die Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder GP2 der zweiten Gruppe G2 nicht mit der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 in Eingriff. Die kinematische Koppelung zwischen dem Ausgangsstirnrad 1 und den Umlaufplanentenrädern P2 der zweiten Gruppe G2 erfolgt unter Zwischenschaltung der in dieser Schnittdarstellung nicht sichtbaren Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 vgl. 1). Die Axiallänge der Stirnradverzahnung der der Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 ist wesentlich kürzer als die Axiallänge der Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2. Jene Axiallänge der Stirnradverzahnung der ersten Umlaufplanetenräder G1 entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Axiallänge der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1.The planetary gears P2 of the second group G2 are designed with respect to their axial length, that they are the spur gear teeth of the first output gear 1 overlap axially. Due to the design and arrangement of Umlaufplanetenräder P2 and the first Ausgangsstirnrades 1 the spur gear toothing of the planetary gear wheels GP2 of the second group G2 does not reach the spur gear toothing of the first output spur gear 1 engaged. The kinematic coupling between the output spur gear 1 and the planetary planetary gears P2 of the second group G2 takes place with the interposition of the peripheral planet wheels P1 of the first group G1, which are not visible in this sectional view. 1 ). The axial length of the spur gear teeth of the planetary gears P1 of the first group G1 is substantially shorter than the axial length of the spur gear of the planetary gears G2 of the second group G2. The axial length of the spur gear toothing of the first planetary gear wheels G1 preferably corresponds substantially to the axial length of the spur gear toothing of the first output spur gear 1 ,

Die Axialsicherung der Lagerbolzen 6 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch Kappenelemente 7 die von innen her in entsprechende Bohrungen 8 des Planetenträgers 3 eingesetzt sind. Diese Kappenelemente fungieren als Axialsicherung und zugleich auch als Anlaufstruktur für den entsprechenden Planeten. Die Kappenelemente erhöhen auch die Tragfähigkeit der Lochleibung. Die Kappenelemente sind vorzugsweise als Ziehbauteile gefertigt und gehärtet. Durch diese Kappenelemente wird auch der Verschleiß verringert. Der Einsatz der Kappenelemente macht es möglich, auf eine Härtebehandlung des Trägers zu verzichten. Das Antriebszahnrad 5 ist als hypoid-verzahntes Kegelrad ausgebildet und an einen durch die beiden Blechschalen 3a, 3b des Planetenträgers 3 gebildeten Radialflansch axial angesetzt und montiert. Die hierzu vorgesehenen Schrauben 5a koppeln auch die beiden Blechschalen 3a, 3b.The axial securing of the bearing bolts 6 takes place in this embodiment by cap elements 7 from the inside into corresponding holes 8th of the planet carrier 3 are used. These cap elements act as axial securing and at the same time as a starting structure for the corresponding planet. The cap elements also increase the bearing capacity of the bearing. The cap elements are preferably made and hardened as drawing components. Through these cap elements and the wear is reduced. The use of the cap elements makes it possible to dispense with a hardness treatment of the wearer. The drive gear 5 is designed as a hypoid-toothed bevel gear and to a through the two sheet metal shells 3a . 3b of the planet carrier 3 axially formed and mounted axial flange formed. The screws provided for this purpose 5a also couple the two sheet metal shells 3a . 3b ,

Die Ausgangsstirnräder 1, 2 sind so gestaltet und angeordnet, dass sich die Stirnradverzahnungen derselben in enger Nachbarschaft befinden. Die Kopfkreisdurchmesser dieser beiden Ausgangsstirnräder 1, 2 sind derart unterschiedlich, dass der Kopfkreisdurchmesser des ersten Ausgangsstirnrades 1 in etwa dem Fußkreisdurchmesser des zweiten Ausgangsstirnrades 2 entspricht. Insgesamt sind die Verzahnungsgeometrien dieser beiden Ausgangsstirnräder 1, 2 so aufeinander abgestimmt, dass jedes der mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplanetenräder P2 nicht in die Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1, wohl aber auf dessen Axialniveau in die Stirnradverzahnung der ersten Umlaufplanetenräder P1 eingreifen kann.The output spurs 1 . 2 are designed and arranged so that the spur gears of the same are in close proximity. The tip diameter of these two output spur gears 1 . 2 are so different that the tip diameter of the first Ausgangsstirnrades 1 in about the root diameter of the second Ausgangsstirnrades 2 equivalent. Overall, the gearing geometries of these two output spur gears 1 . 2 matched so that each of the second Ausgangsstirnrad 2 engaged planetary gears P2 not in the spur gear of the first Ausgangsstirnrades 1 , well but at the axial level in the spur gear teeth of the first planetary gears P1 can intervene.

In 3 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes weiter veranschaulicht. Der sich aus den Umlaufplanetenrädern P1, P2 zusammensetzende in sich geschlossene Umlaufplanetenräderkranz 4 enthält eine gerade Gesamt-Anzahl von Umlaufplanetenrädern P1, P2. Das erfindungsgemäße Konzept wird hier mit insgesamt 10 Umlaufplanetenrädern P1, P2 umgesetzt. Jede Umlaufplanetenrädergruppe G1, G2 umfasst damit 5 Umlaufplanetenräder P1 bzw. P2. Die Freibringung der Umlaufplanetenräder P2 aus der Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 erfolgt aufgrund der Besonderheit der hier realisierten Wildhaber/Novikov Verzahnung unter allenfalls zusätzlicher geringer Profilverschiebung wenigstens am ersten Ausgangsstirnrad 1.In 3 the structure of the differential gear according to the invention is further illustrated. The self-contained planetary gearwheels are composed of the planetary gears P1, P2 4 contains an even total number of planetary gears P1, P2. The inventive concept is implemented here with a total of 10 planetary gears P1, P2. Each circulating planetary gear group G1, G2 thus comprises 5 circulating planetary gears P1 and P2. The free ring of the planetary gears P2 from the teeth of the first Ausgangsstirnrades 1 due to the peculiarity of the realized here Wildhaber / Novikov gearing under any additional low profile shift at least at the first Ausgangsstirnrad 1 ,

Obgleich hier nicht näher dargestellt, ist es möglich, das Antriebszahnrad 5 so zu gestalten, dass dieses eine an die Hüllkontur des Zahnradkranzes 4 angepasste Innenöffnung bildet, wobei diese Innenöffnung so gestaltet sein kann, dass die Umlaufplaneten P1, P2 an der Innenöffnungswandung eine Kopfkreisführung erhalten. Hierdurch wird es möglich, das am Antriebszahnrad 5 anliegende Antriebsdrehmoment über mehrere Kopfkreiskontaktzonen unmittelbar in den Umlaufplanetenräderkranz 4 einzuleiten.Although not shown here in detail, it is possible the drive gear 5 be designed so that this one to the envelope contour of the gear rim 4 forms an adapted inner opening, said inner opening may be designed so that the circulation planets P1, P2 at the inner opening wall receive a top circle guide. This makes it possible that on the drive gear 5 applied drive torque over several head circle contact zones directly into the planetary gear ring 4 initiate.

Bei dem erfindungsgemäßen Stirnraddifferential überlagern sich die Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern P1, P2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 axial mit den Eingriffszonen EW zwischen den Umlaufplanetenrädern P1 der ersten Planetengruppe G1 und dem ersten Ausgangsstirnrad 1 d. h. die Eingriffszonen EG, befinden sich bezüglich der Differentialachse X auf dem Axialniveau der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1, ohne dass hierbei die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 in die Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 eingreifen können.In the case of the spur gear differential according to the invention, the engagement zones EG between the planetary planetary gears P1, P2 of the two circulating planetary gear groups G1, G2 overlap axially with the engagement zones EW between the planetary planetary gears P1 of the first planetary group G1 and the first output spur gear 1 ie the engagement zones EG, are located with respect to the differential axis X at the axial level of the spur gear toothing of the first Ausgangsstirnrades 1 , without in this case the planetary planetary gears P2 of the second group G2 in the toothing of the first Ausgangsstirnrades 1 can intervene.

Die Umlaufplanetenräder P1, P2 der beiden Gruppen G1, G2 drehen sich zueinander gegensinnig. Der durch die Umlaufplanetenräder P1, P2 gebildete Zahnradkranz 4 ist über die Eingriffszonen EG in sich durchgängig geschlossen, d. h. jedes Umlaufplanetenrad P1, P2 steht mit einem vorangehenden Planetenrad P2, P1 und einem nachfolgenden Planetenrad P2, P1 über insgesamt je zwei Eingriffszonen EG pro Rad in Eingriff. Wie bereits bezüglich 1 ausgeführt, und in dieser Darstellung noch deutlicher erkennbar sind die Planetenachsen XG1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 auf einem ersten Teilkreis T1 angeordnet und die Planetenachsen XG2 der zweiten Umlaufplanetenradgruppe auf einem zweiten Teilkreis angeordnet, wobei der erste Teilkreis T1 und der zweite Teilkreis T2 den gleichen Durchmesser aufweisen und zudem auch die Teilung der Planetenachsen XG1, XG2 auf dem letztlich gemeinsamen einzigen Teilkreis gleichmäßig ist.The planetary planet wheels P1, P2 of the two groups G1, G2 rotate in opposite directions. The gear rim formed by the planetary gears P1, P2 4 is closed throughout the engagement zones EG in itself, ie each Umlaufplanetenrad P1, P2 is connected to a preceding planetary gear P2, P1 and a subsequent planetary gear P2, P1 over a total of two engagement zones EG per wheel into engagement. As already regards 1 executed, and in this illustration even more clearly the planetary axes XG1 the first planetary gear group G1 are arranged on a first pitch circle T1 and arranged the planetary axes XG2 the second planetary gear group on a second pitch circle, wherein the first pitch circle T1 and the second pitch circle T2 have the same diameter and moreover, the pitch of the planetary axes XG1, XG2 on the ultimately common single pitch is uniform.

Im Betrieb des Stirnraddifferentiales wird ein am Antriebszahnrad 5 anliegendes Antriebsmoment zunächst auf den Planetenträger 3 übertragen. In diesem Planetenträger 3 sitzen die Lagerbolzen 6 der Umlaufplanetenräder P1, P2. Die Umlaufplanetenräder P1, P2 bilden zwei Gruppen G1, G2, wobei die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 1 und die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff stehen. Zudem stehen die Umlaufplanetenräder P1, P2 unter Bildung eines in sich geschlossenen Zahnradkranzes 4 über die Eingriffszonen EG miteinander in Eingriff. Die Umlaufplanetenräder P1, P2 der beiden Gruppen G1, G2 sind damit gegensinnig gekoppelt. Die Radialpositionen der Achsen XG2, die Kopfkreisdurchmesser der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 und der Kopfkreisdurchmesser des ersten Ausgangsstirnrades 1 sind so abgestimmt, dass innerhalb des Zahnkranzes 4 ausschließlich die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 in das erste Ausgangsstirnrad 1 eingreifen. Die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe 1 weisen einen Stirnradverzahnungsabschnitt auf dessen Axiallänge im wesentlichen der Axiallänge der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 entspricht. Die „langen” Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe weisen einen Stirnradverzahnungsabschnitt auf, dessen Axiallänge in etwa der doppelten Länge des Stirnradverzahnungsabschnitts der ersten Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 entspricht. Die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 erstrecken sich damit axial über die Stirnradverzahnungen der beiden Abtriebszahnräder 1, 2 ohne dabei in das erste Ausgangsstirnrad 1 einzugreifen.During operation of the spur gear differential becomes one on the drive gear 5 applied drive torque initially on the planet carrier 3 transfer. In this planet carrier 3 sit the bearing bolts 6 the planetary gears P1, P2. The planetary planetary gears P1, P2 form two groups G1, G2, wherein the planetary planetary gears P1 of the first group G1 with the first Ausgangsstirnrad 1 and the planetary planetary gears P2 of the second group G2 with the second output spur gear 2 engage. In addition, the planetary planetary gears P1, P2 stand to form a self-contained gear rim 4 via the engagement zones EC with each other. The planetary planetary gears P1, P2 of the two groups G1, G2 are thus coupled in opposite directions. The radial positions of the axles XG2, the tip circle diameter of the planetary gears G2 of the second group G2 and the tip diameter of the first output spur gear 1 are tuned to that within the sprocket 4 only the planetary gears P1 of the first group G1 in the first Ausgangsstirnrad 1 intervention. The planetary gears P1 of the first group 1 have a Stirnradverzahnungsabschnitt on the axial length substantially the axial length of the spur gear teeth of the first Ausgangsstirnrades 1 equivalent. The "long" planetary gears G2 of the second group have a spur gear portion whose axial length is approximately twice the length of the spur gear portion of the first planetary gears G1 of the first group G1. The planetary gears P2 of the second group G2 thus extend axially over the spur gear teeth of the two driven gears 1 . 2 without being in the first Ausgangsstirnrad 1 intervene.

Die beiden Abtriebszahnräder 1, 2 sind über den in sich geschlossenen Zahnradkranz 4 gegensinnig, d. h. mit dem Übersetzungsverhältnis „–1” gekoppelt. Die gesamte am ersten Ausgangsstirnrad 1 angreifende Verzahnung der Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 greift auf dem selben Axialniveau auch in die Verzahnung der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe ein. Aufgrund der innerhalb des Zahnkranzes 4 auf dem Axialniveau der Umfangsverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades herrschenden Kräfteverhältnisse ergibt eine besonders vorteilhafte innere Kräftekompensation und damit eine reduzierte Belastung der Zahnflanken und der Lagerungen der Umlaufplanetenräder P1, P2.The two output gears 1 . 2 are over the self-contained gear rim 4 in opposite directions, ie coupled with the gear ratio "-1". The entire at the first Ausgangsstirnrad 1 engaging toothing of Umlaufplanetenräder P1 of the first group G1 engages on the same axial level in the teeth of Umlaufplanetenräder G2 the second group. Because of within the sprocket 4 At the axial level of the circumferential toothing of the first output spur wheel prevailing force relationships results in a particularly advantageous internal force compensation and thus a reduced load on the tooth flanks and the bearings of the planetary planetary gears P1, P2.

Die Auslegung der Zahnräder 1, 2, P1, P2 und der Positionen der Lagerachsen XG1, XG2 erfolgt beispielsweise indem zunächst das erste Ausgangsstirnrad so dimensioniert wird, dass dieses in sich eine für das auslegungsrelevante Antriebswellenmoment geforderte Festigkeit aufweist. Hier bei ergeben sich in erster Näherung der Teilkreisdurchmesser, das Verzahnungsmodul und die Axiallänge der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1.The design of the gears 1 . 2 , P1, P2 and the positions of the bearing axes XG1, XG2, for example, by first the first Ausgangsstirnrad is dimensioned so that this in has a required for the design relevant drive shaft torque strength. Here at in the first approximation, the pitch circle diameter, the toothing module and the axial length of the spur gear teeth of the first Ausgangsstirnrades arise 1 ,

Dann wird die Anzahl der Umlaufplaneten des Zahnradkranzes festgelegt die im Regelfall entweder „8” oder „10” beträgt. Die Wildhaber/Novikov Verzahnung der Umlaufplaneten P1, P2 und der hiermit in Eingriff stehenden Abtriebszahnräder 1, 2 ist als Schrägverzahnung ausgeführt.Then the number of planetary gears of the gear rim is set which is usually either "8" or "10". The Wildhaber / Novikov gearing of the planetary planets P1, P2 and the driven gears meshing therewith 1 . 2 is designed as helical gearing.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 3738192 A [0002]

Claims

Spur gear differential, comprising: - a planetary gear carrier provided for circulation about a differential axis (X) ( 3 ), - a first output spur gear ( 1 ) which is arranged coaxially to the differential axis (X), - a second Ausgangsstirnrad ( 2 ) which is also arranged coaxially to the differential axis (X), - a planetary planetary gear ( 4 ) which is closed in itself via successive engagement zones (EG) and which comprises a plurality of planetary gears (P1, P2) whose planetary axes (XG1, XG2) are aligned parallel to the differential axis (X), the planetary gears (P1, P2) forming a first planetary planetary gear group (G1) and form a second Umlaufplanetenradgruppe (G2), and - the Umlaufplanetenräder (P1) of the first Umlaufplanetenradgruppe (G1) via engagement zones (EW) with the first Ausgangsstirnrad ( 1 ), and - the planetary planetary gears (P2) of the second planetary gear group (G2) with the second output spur gear (P2) 2 ), characterized in that - the first output spur gear ( 1 ) a toothing whose tooth flanks are concavely curved in the radial section, and - that the second Ausgangsstirnrad ( 2 ) forms a toothing whose tooth flanks are convexly curved in the radial section, and the tip circle of the first Ausgangsstirnrades ( 1 ) is smaller than the root circle of the second output spur gear ( 2 ), and - those planetary meshing zones (EG) coupling the planetary planetary gears (P1, P2) of the two planetary gear sets (G1, G2) extend at the axial level of the first output spur meshing zones (EW).

Spurraddifferential according to claim 1, characterized in that the planetary axes (XG1) of the first Umlaufplanetenradgruppe (G1) on a first pitch circle (T1) are arranged and the planetary axes (XG2) of the second Umlaufplanetenradgruppe (G2) on a second pitch circle (T2) are arranged , and the first pitch circle (T1) and the second pitch circle (T2) have the same diameter.

Spurradifferential according to claim 1 or 2, characterized in that the output spur gears ( 1 . 2 ) have the same number of teeth.

Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that each of Umlaufplanetenräder (P1, P2) of the two Umlaufplanetengruppen (G1, G2) has three toothed contacts (EG, EW, EG), wherein the distances of the wheel axles (XG1, XG2) of the planetary planet wheels (P1, P2) of the respective planetary planetary gear groups (G1, G2) are identical to the central axis (X) of the differential.

Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the second Ausgangsstirnrad ( 2 ) has a positive profile shift and / or that the first output spur gear ( 1 ) has a negative profile shift.

A spur gear according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the circulating planets (P1, P2) have the same number of teeth.

Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the circulation planets (P1) of the first Umlaufplanetenradgruppe (G1) have a positive profile shift.

Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the circulation planets (P2) of the second Umlaufplanetenradgruppe (G2) have a negative profile shift.

Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the planet carrier ( 3 ) a drive gear ( 5 ) wearing.

A spur gear according to claim 9, characterized in that the drive gear ( 5 ) forms an inner opening, said inner opening is contoured such that the circulating planets (P1, P2) receive a top circle guide on the inner opening wall.