DE102012216403A1 - differential gear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnraddifferential, mit einem zum Umlauf um eine Umlaufachse vorgesehenen Planetenträger, einem ersten Abtriebsrad das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung bildet, einem zweiten Abtriebsrad das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung bildet, einem Satz erster Umlaufplaneten die mit der ersten Abtriebsradverzahnung des ersten Abtriebsrades in Eingriff stehen, und einem Satz zweiter Umlaufplaneten die mit der zweiten Abtriebsradverzahnung des zweiten Abtriebsrads in Eingriff stehen, wobei die ersten und zweiten Umlaufplanenten miteinander gegensinnig drehbar gekoppelt sind, und das erste Abtriebsrad und/oder das zweite Abtriebsrad jeweils durch einen Zahnradring und ein den jeweiligen Zahnradring tragendes Nabenteil gebildet sind, wobei das Nabenteil als Blechumformteil gefertigt ist und einen inneren Buchsenabschnitt aufweist, der eine Wellenanschlussstruktur bildet und wobei sich dieser Buchsenabschnitt in das Axialniveau der entsprechenden Abtriebsradverzahnung hinein erstreckt.The invention relates to a spur gear differential, with a planet carrier intended to rotate around a rotating axis, a first output gear which is arranged on the same axis as the rotating axis and forms a first output gear toothing, a second output gear which is also arranged axially to the rotating axis and forms a second output gear toothing, a Set of first planetary planets that mesh with the first driven gear teeth of the first driven gear, and a set of second planetary planets that mesh with the second driven gear teeth of the second driven gear, the first and second planetary planets being rotatably coupled to one another, and the first driven gear and / or the second driven gear are each formed by a gear ring and a hub part carrying the respective gear ring, the hub part being manufactured as a sheet metal part and having an inner bushing section which has a shaft connection structure r forms and wherein this bushing section extends into the axial level of the corresponding output gear toothing.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe mit einem Leistungseingang und einem ersten und einem zweiten Leistungsausgang, wobei durch dieses Differentialgetriebe die am Leistungseingang anliegende Antriebsleistung auf den ersten und auf den zweiten Leistungsausgang verzweigt wird.The invention relates to a differential gear having a power input and a first and a second power output, wherein the drive power applied to the power input is branched to the first and the second power output by this differential gear.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Differentialgetriebe werden allgemein als Umlaufrädergetriebe ausgeführt und dienen überwiegend der Verzweigung einer über einen Leistungseingang zugeführten Eingangsleistung auf zwei Wellen. Am häufigsten werden Differentialgetriebe als sog. Achsdifferentialgetriebe im Automobilbau verwendet. Hierbei wird die durch einen Antriebsmotor bereitgestellte Antriebsleistung über das Differentialgetriebe auf Radantriebswellen von getriebenen Laufrädern verteilt. Die beiden zu den Laufrädern führenden Radantriebswellen werden hierbei mit je gleich großem Drehmoment, d.h. ausgeglichen angetrieben. Bei Geradeausfahrt drehen beide Laufräder gleich schnell. Bei Kurvenfahrt unterscheiden sich die Drehzahlen der Laufräder voneinander. Das Achsdifferentialgetriebe ermöglicht diese Drehzahldifferenz. Die Drehzahlen können sich frei einstellen, nur der Mittelwert der beiden Geschwindigkeiten ist unverändert. In der Vergangenheit wurden diese Differentiale in großer Breite als sog. Kegelraddifferentiale ausgeführt. Neben dieser Bauform werden Differentialgetriebe auch in Form sog. Stirnraddifferentiale ausgeführt. Bei diesen Stirnraddifferentialen erfolgt die Koppelung der als Leistungsausgang fungierenden Ausgangsräder über zwei miteinander in Eingriff stehende Umlaufplaneten die typischerweise als zapfenartige Stirnräder ausgeführt sind und deren Achsen sich parallel zur Umlaufachse eines umlaufenden Planetenträgers erstrecken. Differential gears are generally designed as epicyclic gearbox and serve mainly the branching of a fed via a power input input power to two waves. Most commonly differential gears are used as so-called. Achsdifferentialgetriebe in automotive. Here, the drive power provided by a drive motor is distributed via the differential gear to the wheel drive shafts of driven wheels. The two leading to the wheels wheel drive shafts are hereby each with the same torque, i. balanced driven. When driving straight ahead, both wheels rotate at the same speed. When cornering, the speeds of the wheels differ from each other. The axle differential allows this speed difference. The speeds can be set freely, only the average of the two speeds is unchanged. In the past, these differentials were made in wide width as so-called bevel gear differentials. In addition to this design differential gears are also in the form of so-called. Spurraddifferentiale executed. In these Stirnraddifferentialen the coupling acting as power output output wheels via two intermeshing circulating planets are typically carried out as a pin-like spur gears and their axes extend parallel to the axis of rotation of a rotating planet carrier.
Aus
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe zu schaffen, das sich durch einen hinreichend robusten Aufbau auszeichnet und zudem kostengünstig herstellbar ist.The invention has for its object to provide a differential gear, which is characterized by a sufficiently robust structure and is also inexpensive to produce.
Erfindungsgemäße LösungInventive solution
Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stirnraddifferential, mit:
- – einem zum Umlauf um eine Umlaufachse vorgesehenen Planetenträger,
- – einem ersten Abtriebsrad das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung bildet,
- – einem zweiten Abtriebsrad das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung bildet,
- – einem Satz erster Umlaufplaneten die mit der ersten Abtriebsradverzahnung des ersten Abtriebsrades in Eingriff stehen,
- – einem Satz zweiter Umlaufplaneten die mit der zweiten Abtriebsradverzahnung des zweiten Abtriebsrads in Eingriff stehen,
- – wobei die ersten und zweiten Umlaufplanenten miteinander gegensinnig drehbar getrieblich gekoppelt sind, und
- – das erste Abtriebsrad und/oder das zweite Abtriebsrad jeweils durch einen Zahnradring und ein den jeweiligen Zahnradring tragendes Nabenteil gebildet sind,
- – wobei das Nabenteil als Blechumformteil gefertigt ist und einen inneren Buchsenabschnitt aufweist, der eine Wellenanschlussstruktur bildet und wobei sich dieser Buchsenabschnitt in das Axialniveau der entsprechenden Abtriebsradverzahnung hinein erstreckt.
- A planetary carrier provided for circulation about a revolving axis,
- A first output gear is arranged coaxially with the revolving axis and forms a first output gear tooth,
- A second driven gear which is likewise arranged coaxially with the revolving salmon and forms a second driven gear toothing,
- A set of first planetary gears which mesh with the first output gear of the first output gear,
- A set of second planetary gears which mesh with the second output gear of the second driven gear,
- - Wherein the first and second planetary rotors are rotatably coupled together in opposite directions, and
- The first output gear and / or the second output gear are each formed by a gear ring and a hub part carrying the respective gear ring,
- - wherein the hub part is made as a sheet metal forming part and having an inner bushing portion which forms a shaft connection structure and wherein this bushing portion extends into the axial level of the corresponding Abtriebsradverzahnung.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, dessen Abtriebsräder relativ kostengünstig herstellbar sind und das sich durch eine kurze axiale Baulänge auszeichnet. This makes it possible in an advantageous manner to provide a differential gear, the output gears are relatively inexpensive to produce and which is characterized by a short axial length.
Das erfindungsgemäße Konzept zur Bildung des jeweiligen Abtriebsrades kann derart umgesetzt werden, dass das Nabenteil einen Umfangringabschnitt bildet der den Zahnradring von außen her umgreift wobei dann an dem Zahnradring eine Zahnradinnenverzahnung ausgebildet ist. Dieses Konzept eignet sich für die Fertigung von Abtriebsrädern in Form von vorzugsweise geradeverzahnten Hohlrädern.The inventive concept for the formation of the respective output gear can be implemented such that the hub part forms a peripheral ring portion which engages around the gear ring from the outside, wherein then on the gear ring a gear inner toothing is formed. This concept is suitable for the production of driven wheels in the form of preferably straight-toothed ring gears.
Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform ist es auch möglich, die Abtriebsräder so zu bilden, dass der Zahnradring auf den Umfangsringabschnitt von außen her aufgesetzt, insbesondere aufgepresst ist. Dieses Konzept eignet sich für die Fertigung von Abtriebsrädern in Form von Sonnenrädern. As an alternative to the aforementioned embodiment, it is also possible to form the driven wheels so that the gear ring is placed on the peripheral ring portion from the outside, in particular pressed. This concept is suitable for the production of output gears in the form of sun gears.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Abtriebsräder derart gefertigt, dass das Nabenteil und der Zahnradring durch eine umformtechnisch gefertigte Struktur miteinander formschlüssig gekoppelt sind. Hierzu können beispielsweise am vorangehend genannten Umfangsringabschnitt nach dem Aufsetzen oder Einfügen des Zahnradringes entsprechende Halteschultern durch plastische Umformung von Überständen des Umfangsringabschnittes gebildet werden. Auch anderweitige Haltegeometrien können nach dem Aufsetzen oder Einfügen des Zahnradringes an dem Umfangsringabschnitt durch lokale plastische Umformung desselben gebildet werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the driven wheels are manufactured in such a way that the hub part and the gear ring are positively coupled to one another by a metal-made structure. For this purpose, for example, at the above-mentioned peripheral ring portion after placement or insertion of the gear ring corresponding holding shoulders are formed by plastic deformation of protrusions of the peripheral ring portion. Also other holding geometries can be formed by placing or inserting the gear ring on the peripheral ring portion thereof by local plastic deformation.
Alternativ zur der vorgenannten umformtechnischen Fixierung des Zahnradringes an dem Nabenteil ist es auch möglich, das Nabenteil und den Zahnradring miteinander stofflich zu verbinden, insbesondere miteinander zu verschweißen oder zu verlöten. An dem Umformteil und an dem Zahnradring können geometrische Details ausgebildet sein die als solche die Ausbildung jenes Verbindungsbereiches unterstützen und dessen mechanische Belastung optimieren.As an alternative to the aforementioned deformation-technical fixation of the gear ring on the hub part, it is also possible to materially connect the hub part and the gear ring with each other, in particular to be welded or brazed together. On the forming part and on the gear ring geometrical details can be formed which as such support the formation of that connection area and optimize its mechanical load.
Das Nabenteil ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so gestaltet, dass dieses einen planen, oder auch mit Sicken versehenen Tellerabschnitt umfasst, der sich zwischen dem Umfangsringabschnitt und dem Buchsenabschnitt erstreckt. Vorzugsweise erfolgt hierbei der Übergang zwischen dem Tellerabschnitt und dem Buchsenabschnitt über einen sich axial über den Tellerabschnitt erhebenden, zylindrischen Bund. Der Buchsenabschnitt kann dann auf einer dem Tellerabschnitt abgewandten Seite des Bunds an diesen angebunden sein und sich letztlich rückwärts wieder durch den Bund zurück erstrecken, so dass sich eine Doppelhülsenstruktur ergibt. Diese Art der Anbindung des Buchsenabschnitts an den Tellerabschnitt bietet unter strukturmechanischen Gesichtspunkten Vorteile und erlaubt es zudem die Außenumfangsfläche des Bunds als Sitzfläche für einen Lagerinnenring eines Wälzlagers, als unmittelbare Lauffläche für Wälzkörper (z.B. Nadeln), oder auch als Gleitlagerfläche zu nutzen.The hub part is designed in accordance with a preferred embodiment of the invention so that it comprises a flat, or also provided with beads plate portion extending between the peripheral ring portion and the sleeve portion. Preferably, in this case, the transition between the plate portion and the sleeve portion via an axially over the plate portion rising, cylindrical collar. The bushing section can then be connected to this on a side facing away from the plate portion of the collar to these and ultimately backwards back through the collar, so that there is a double-sleeve structure. This type of connection of the bushing section to the plate section offers advantages from a structural mechanical point of view and also makes it possible to use the outer peripheral surface of the collar as a seating surface for a bearing inner ring of a rolling bearing, as an immediate running surface for rolling elements (for example needles) or as a sliding bearing surface.
Bei einer Ausführung der Zahnradringe als innenverzahnte Zahnradringe, d.h. als Hohlradringe können die erfindungsgemäß als Blechumformteile gefertigten Nabenteile so gestaltet werden, dass diese im randnahen Bereich Reliefstrukturen bilden die axial von der Seite her leicht in die Verzahnung des entsprechenden Zahnradringes vordringen und damit eine Verdrehsicherung unterstützen. Der Zahnradring kann dann nach partiellem Eindringen in die Reliefgeometrie an dem Nabenteil fixiert werden indem ein Umfangsrandbereich des Umfangsringabschnitts derart umgeformt wird, dass dieser den Zahnradring umgreift und damit axial sichert.In an embodiment of the gear rings as internally toothed gear rings, i. as ring gear rings, the hub parts according to the invention manufactured as Blechumformteile can be designed so that they form relief structures in the near-edge region axially penetrate easily from the side into the toothing of the corresponding gear ring and thus support a rotation. The gear ring can then be fixed to partial penetration into the relief geometry of the hub part by a peripheral edge portion of the peripheral ring portion is transformed so that it engages around the gear ring and thus secures axially.
Im Innenbereich des Buchsenabschnittes kann durch plastische Umformung, oder auch auf spanabhebendem Wege eine Innenverzahnung ausgebildet sein, welche eine Drehmomentenübertragung auf einen entsprechend eingesteckten, komplementär verzahnten Wellenzapfen ermöglicht. Weiterhin kann auch im Innenbereich der Doppelbuchsenzone eine Verzahnungs- oder Mitnehmergeometrie ausgebildet werden. In the inner region of the bushing section, an internal toothing can be formed by plastic deformation, or also on a metal-removing path, which enables a torque transmission to a correspondingly inserted, complementarily toothed shaft journal. Furthermore, a toothing or driving geometry can also be formed in the interior of the double-beech zone.
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:
Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
Die Darstellung nach
In dem vom ersten Abtriebsrad R1 umgriffenen Getriebeinnenbereich befindet sich ein Satz erster Umlaufplaneten P1 die mit der ersten Abtriebsradverzahnung
Das erste Abtriebsrad R1 und das zweite Abtriebsrad R2 sind hinsichtlich der Verzahnungsgeometrie derart aufeinander abgestimmt, dass der Kopfkreis K1 der Abtriebsradverzahnung
Die beiden Abtriebsräder R1, R2 sind als Hohlräder ausgeführt und derart ausgebildet, dass die Abtriebsradverzahnung
Die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes und die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes sind baugleich ausgeführt. Die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes sind jeweils über einen Achszapfen
Die Umlaufplaneten P1, P2 sind über einen Abschnitt ihres jeweiligen Achszapfens
Der Planetenträger
Die Einleitung der Antriebsleistung in das Differentialgetriebe erfolgt über die Stirnradverzahnung
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Abtriebsrad R1 und auch das zweite Abtriebsrad R2 jeweils durch einen Zahnradring
Das entsprechende Nabenteil
Das jeweilige Nabenteil
In
Die Achsen XP1 der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes sind auf einem ersten Teilkreis TK1 angeordnet und die Achsen XP2 der Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes sind auf einem zweiten Teilkreis TK2 angeordnet. Der zweite Teilkreis TK2 weist einen Durchmesser D2 auf, der kleiner ist als der Durchmesser D1 des ersten Teilkreises TK1. Die Durchmesserdifferenz der beiden Teilkreise TK1, TK2 entspricht in etwa der zweifachen Zahnhöhe h der Zähne Z1 der ersten Abtriebsradverzahnung
Wie bereits angesprochen wird die kinematische Koppelung der Umlaufplaneten P1, P2 erfindungsgemäß erreicht, indem die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes jeweils über einen Achszapfen
Wie erkennbar wird die Lagerung der Umlaufplaneten P1, P2 in dem Umlaufplanetenträger
Durch das hier gezeigte Konzept der kinematischen Koppelung der Umlaufplaneten P1, P2 über achsgleich auf dem Achszapfen
In den
Wie bereits bezüglich
Das Nabenteil
Das Nabenteil
In
In den
Das Nabenteil
In
Der Buchsenabschnitt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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