DE102013202089B4

DE102013202089B4 - Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE102013202089B4
Application number: DE102013202089.9A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN; Harald Martini
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2033-02-09
Also published as: DE102013202089A1; WO2014121776A3; WO2014121776A2

Abstract

Differentialgetriebe, mit:
- einem Umlaufträger (3),
- einer Umlaufträgerlagereinrichtung (L1, L2) zur Lagerung des Umlaufträgers (3) zum Umlauf um eine Umlaufachse (X),
- einem ersten Abtriebssonnenrad (1), das achsgleich zur Umlauflachse (X) angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung (1a) bildet,
- einem zweiten Abtriebssonnenrad (2), das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse (X) angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung (2a) bildet, und
- einer Umlaufplanetenanordnung (P), die als solche die ersten und zweiten Abtriebssonnenräder (1, 2) gegensinnig drehbar getrieblich koppelt, wobei
- an wenigstens eines der Abtriebssonnenräder (1, 2) ein Ringtellerelement (E1, E2) angesetzt ist, das eine Führungsstruktur bildet, über welche wenigstens eines der Abtriebssonnenräder (1, 2) radial in dem Umlaufträger (3) drehbar abgestützt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe mit einem Umlaufträger und einem ersten und einem zweiten, jeweils als Stirnrad ausgeführten Abtriebssonnenrad, wobei durch dieses Differentialgetriebe die an den Umlaufträger angelegte Antriebsleistung auf das erste und auf das zweite Abtriebssonnenrad verzweigt wird.
Hintergrund der Erfindung
Differentialgetriebe werden allgemein als Umlaufrädergetriebe ausgeführt und dienen überwiegend der Verzweigung oder Verteilung einer über einen Leistungseingang zugeführten Eingangsleistung auf zwei Antriebswellen. 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 Abtriebssonnenräder über wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende und damit gegensinnig drehbar getrieblich gekoppelte Umlaufplaneten, die typischerweise als Stirnräder ausgeführt sind.
Aus US 8,221,278 B2 ist ein Stirnraddifferential bekannt, das einen Umlaufträger umfasst, der sich aus einem Stirnradkranz, sowie einem Paar von axial an den Stirnradkranz angefügten Nabendeckeln zusammensetzt. Die Nabendeckel sind als Blechumformteile ausgeführt und derart axial profiliert, dass diese in zusammengesetztem Zustand einen Aufnahmeraum bilden, in welchem ein erstes und ein zweites, jeweils als Stirnrad ausgeführtes, Abtriebssonnenrad aufgenommen ist. Die beiden Abtriebssonnenräder sind über Umlaufplaneten gegensinnig getrieblich gekoppelt. Die Umlaufplaneten bilden eine erste Umlaufplanetengruppe und eine zweite Umlaufplanetengruppe. Die Umlaufplaneten der ersten Umlaufplanetengruppe stehen mit dem ersten Abtriebssonnenrad in Eingriff, die Umlaufplaneten der zweiten Umlaufplanetengruppe stehen mit dem zweiten Abtriebssonnenrad in Eingriff. Die getriebliche Koppelung der Umlaufplaneten erfolgt, indem diese unter gegenseitigem Axialversatz der Stirnradverzahnungen zusammengefügt sind. Die hierbei freibleibenden, einander abgewandten Abschnitte der Stirnradverzahnungen greifen in das entsprechende Abtriebssonnenrad ein. Die Umlaufplaneten sind weiterhin über Lagerbolzen gelagert. Die Lagerbolzen sitzen mit ihren Endabschnitten in Aufnahmebohrungen, die als solche in den Nabendeckeln ausgebildet sind. Der zum Antrieb des Stirnraddifferentiales vorgesehene Stirnradkranz und die an diesen angesetzten Nabendeckel bilden eine starre Umlaufträgerstruktur. Die Abtriebssonnenräder sind in dieser Umlaufträgerstruktur über Wälzlager axial und radial abgestützt. Diese Wälzlager sind als Zylinderrollenlager ausgeführt.
Ein zu dem vorbeschriebenen Differenzialgetriebe ähnliches Differenzialgetriebe ist in DE 20 2011 110 104 U1 beschrieben, in dem die Abtriebssonnenräder mittels Gleithülsen in den Nabendeckeln radial gelagert sind.
In einer mit DE 10 2009 058 543 A1 beschriebenen Anordnung der Gattung sind die Abtriebsonnenräder in Wellenstummeln abgestützt. Die Wellenstummel sind in axial hervorstehenden Nabenabschnitten der Nabendeckel gelagert. Die Abtriebsonnenräder an den Nabenabschnitten radial zentriert geführt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten und eine unter strukturmechanischen und tribologischen Gesichtspunkten vorteilhafte Führung der Abtriebssonnenräder auszeichnet.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Differentialgetriebe, mit:

- einem Umlaufträger,
- einer Umlaufträgerlagereinrichtung zur Lagerung des Umlaufträgers zum Umlauf um eine Umlaufachse,
- einem ersten Abtriebssonnenrad, das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung bildet,
- einem zweiten Abtriebssonnenrad, das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung bildet, und
- einer Umlaufplanetenanordnung, die als solche die ersten und zweiten Abtriebssonnenräder gegensinnig drehbar getrieblich koppelt, wobei
- an wenigstens eines der Abtriebssonnenräder ein Ringtellerelement angesetzt ist, das eine Führungsstruktur bildet über welche das entsprechende Abtriebssonnenrad radial in dem Umlaufträger drehbar abgestützt ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welchem das jeweilige Abtriebssonnenrad leichtgängig und präzise zentriert in dem Umlaufträger drehbar geführt ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ringtellerelement drehfest mit dem zugeordneten Abtriebssonnenrad gekoppelt. Diese Koppelung wird vorzugsweise bewerkstelligt, indem das Ringtellerelement derart dimensioniert ist, dass dieses mit einem ausgeprägten Presssitz zentrisch auf einem Bundabschnitt des Abtriebssonnenrades sitzt.
Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform ist es auch möglich, die einander zugeordneten Sitz- oder Fügeflächen des Ringtellerelements und des Abtriebssonnenrades so abzustimmen, dass das Ringtellerelement drehbar mit dem Abtriebssonnenrad gekoppelt ist. Diese Ausführungsform führt dazu, dass das Ringtellerelement zwischen dem Umlaufträger und dem Abtriebssonnenrad in Umfangsrichtung schwimmend drehbar ist, so dass sich die Relativbewegung zwischen dem Abtriebssonnenrad und dem Umlaufträger auf zwei durch das Ringtellerelement gebildete Lagerbereiche aufteilt.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Ringtellerelement derart gestaltet, dass dieses über eine erste Gleitlagerringfläche radial an einer mit dem Umlaufträger umlaufenden Komponente, insbesondere einem Innenumfangsbereich eines Nabendeckelelementes, drehbewegbar geführt ist. Insbesondere in Kombination mit dieser Maßnahme wird vorzugsweise das Ringtellerelement auch über eine zweite Gleitlagerringfläche axial an einer mit dem Umlaufträger umlaufenden Komponente drehbewegbar abgestützt. Bei dieser axial stützenden Komponente kann es sich insbesondere um einen Lagerring eines den Umlaufträger tragenden Wälzlagers handeln.
Das Ringtellerelement ist vorzugsweise geometrisch derart gestaltet, dass dieses im Axialschnitt einen axial einseitig offenen Rinnenquerschnitt aufweist und zudem einen zur Umlaufachse konzentrischen Führungsringabschnitt umfasst, der als solcher jene erste Gleitlagerringfläche in Form einer nach außen freiliegende zylindrischen Gleitführungsfläche bildet. Das Ringtellerelement kann im Bereich dieser Gleitlagerringfläche mit einer Beschichtung versehen sein, die als solche die Lauf- und Verschleißeigenschaften dieser Funktionszone verbessert.
Das Ringtellerelement ist weiterhin vorzugsweise so gestaltet, dass dieses auch einen zur Umlaufachse konzentrischen Ringstegabschnitt aufweist, der als solcher jene zweite Gleitlagerringfläche in Form einer dem zugeordneten Abtriebssonnenrad abgewandten axial stützenden ringartigen Gleitführungsfläche bildet. Diese Gleitführungsfläche kann ebenfalls mit einer Beschichtung versehen sein, die wie vorangehend bereits für die radial tragende Funktionszone beschrieben, die Gleit- und Verschleißeigenschaften verbessert.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ringtellerelement als Blechumformteil gefertigt. Die Umformung kann insbesondere ziehtechnisch bewerkstelligt werden. Das Blechumformteil wird vorzugsweise auch einer Gefügebehandlung unterzogen, insbesondere gehärtet. Es ist möglich, das Ringtellerelement im Bereich der Gleitführungsflächen zudem spanabhebend zu bearbeiten, beispielsweise nach dem Härten lokal zu überschleifen. Die Wanddicke des Ringtellerelements ist vorzugsweise relativ gering und beträgt bei Ausführungsformen für den PKW-Bereich z.B. nur 2,4mm. Die radiale Laufspaltweite beträgt vorzugsweise 0,05 bis 0,25mm
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass dieses zwei Ringtellerelemente umfasst, so dass das erste Abtriebssonnenrad durch ein erstes Ringtellerelement axial am Lageraußenring des ersten Wälzlagers und das zweite Abtriebsrad durch ein zweites Ringtellerelement axial am Lageraußenring des zweiten Wälzlagers abgestützt ist, wobei zudem die beiden Ringtellerelemente sich über zylindrische Laufflächen auch noch radial in den Nabendeckelelementen abstützen.
Das Differentialgetriebe ist vorzugsweise weiterhin derart aufgebaut, dass der Umlaufträger sich aus einem Stirnradkranz sowie einem ersten und einem zweiten Nabendeckelelement zusammensetzt, und in dem ersten und in dem zweiten Nabendeckelelement jeweils ein zur Aufnahme eines Lageraußenringes vorgesehener Sitzabschnitt ausgebildet ist, und das jeweilige Nabendeckelelement eine Schulterstruktur bildet, die als solche die axiale Einsatztiefe des jeweiligen Lageraußenringes festlegt.
Die beiden den Umlaufträger tragenden Wälzlager sind in vorteilhafter Weise als Schrägkugellager ausgebildet, wobei die Einbindung der Wälzlager in das Differentialgetriebe vorzugsweise in einer sog. O-Anordnung erfolgt.
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe kann so aufgebaut werden, dass das jeweilige Abtriebssonnenrad einen axial über dessen Verzahnungsebene nach außen überstehenden buchsenartigen Anschlussabschnitt aufweist, zum Anschluss einer Radantriebswelle, wobei vorzugsweise zudem die Umlaufträgerlagereinrichtung derart gestaltet wird, dass zwischen dem jeweiligen Lagerinnenring derselben und dem Anschlussabschnitt ein zur Aufnahme eines den Lagerinnenring radial tragenden Stationärteils geeigneter Ringraum verbleibt. Jenes Stationärteil kann beispielsweise als Ringbund ausgeführt sein, der integral mit einem Differentialgetriebegehäuse ausgeführt ist und axial in jenen Ringraum eintaucht.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

1a eine Axialschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes;
1b eine Detaildarstellung zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus eines Ringtellerelementes zur axialen Abstützung eines Abtriebssonnenrades;
1c eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Differentialgetriebe nach 1a;
2 eine perspektivische Einzelteildarstellung zur Veranschaulichung der Geometrie des erfindungsgemäß an das zugeordnete Abtriebssonnenrad anzusetzenden Ringtellerelementes;
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus und der Anordnung der Abtriebssonnenräder und der zugeordneten Umlaufplaneten.

Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Darstellung nach 1a zeigt das erfindungsgemäße Differentialgetriebe im Axialschnitt. Das Differentialgetriebe ist als Stirnraddifferentialgetriebe ausgeführt und umfasst einen Umlaufträger 3 und eine als Wälzlagerung ausgeführte Umlaufträgerlagereinrichtung L1, L2 zur Lagerung des Umlaufträgers 3 zum Umlauf um eine Umlaufachse X.
Weiterhin umfasst das Differentialgetriebe ein erstes Abtriebssonnenrad 1, das achsgleich zur Umlauflachse X angeordnet ist und eine erste Abtriebssonnenradverzahnung 1a bildet. Das Differentialgetriebe umfasst zudem ein zweites Abtriebssonnenrad 2, das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse X angeordnet ist und eine zweite Abtriebssonnenradverzahnung 2a bildet.
Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 sind über eine in dieser Darstellung zum Teil verdeckt dargestellte Planetenradanordnung P gegensinnig drehbar getrieblich gekoppelt. Die Planetenradanordnung P umfasst hierbei mehrere Gruppen von Umlaufplaneten P1, P2, die mit dem Umlaufträger 3 umlaufen und gegenüber diesem drehbar sind.
Das hier gezeigte erfindungsgemäße Differentialgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass an wenigstens eines der Abtriebssonnenräder 1, 2 ein Ringtellerelement E1, E2 angesetzt ist, das eine Führungsstruktur bildet über welche das entsprechende Abtriebssonnenrad 1, 2 radial und axial an dem Umlaufträger 3 drehbar abgestützt ist.
Die Umlaufträgerlagereinrichtung weist ein erstes und ein zweites Wälzlager L1, L2 auf, das jeweils einen Lagerinnenring L1i, L2i und einen Lageraußenring L1a, L2a umfasst. Sowohl an das erste Abtriebssonnenrad 1, als auch an das zweite Abtriebssonnenrad 2 ist das jeweilige Ringtellerelement E1, E2 derart fest angesetzt ist, dass das jeweilige Ringtellerelement E1, E2 eine mit den Abtriebssonnenrädern 1, 2 mitlaufende Führungsstruktur bildet. Diese Führungsstruktur stützt sich gleitend radial in den Nabendeckelelementen 7, 8 und zudem axial an dem jeweiligen Lageraußenring L1b, L2b ebenfalls gleitend bewegbar ab.
Das jeweilige Ringtellerelement E1, E2 sitzt zentrisch auf einem Bund 1b, 2b des jeweiligen Abtriebssonnenrades 1, 2 und wird durch die Lagereinrichtung axial gestützt. Das jeweilige Ringtellerelement 1, 2 ist ringtellerartig gestaltet und weist im Axialschnitt einen rinnenartigen Querschnitt auf, dessen Rinnenbodenbereich dem benachbarten Abtriebssonnenrad 1, 2 zugewandt ist, und dessen Öffnungsbereich dem jeweiligen Lager L1, L2 zugewandt ist.
Das hier gezeigte Differentialgetriebe zeichnet sich durch eine relativ kurze axiale Baulänge aus und ist zudem unter montagetechnischen Gesichtspunkten besonders vorteilhaft zusammensetzbar. Wie erkennbar ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Differentialgetriebe das dort zur axialen und radialen Positionierung der Abtriebssonnenräder 1, 2 vorgesehene Ringtellerelement E1, E2 durch den jeweiligen mit dem Umlaufträger 3 umlaufenden Lagerring L1a, L2a beweglich geführt und hierbei zum Umlaufträger 3 relativ bewegbar axial abgestützt. Das jeweilige Ringtellerelement E1, E2 weist zudem geometrische Strukturen auf, die an den Nabendeckelelementen 7, 8 oder einer Innenumfangsfläche des jeweiligen Lageraußenringes L1a, L2a anlaufen und dabei zur radialen Positionierung beitragen.
Bei der hier gezeigten erfindungsgemäßen Lagereinrichtung stellen die Lageraußenringe L1a, L2a die den Umlaufträger 3 tragenden Lagerringe dar. Die durch diese Lageraußenringe L1a, L2a bereitgestellten Stirnflächen bilden Laufflächen, über welche das jeweilige Ringtellerelement E1, E2 an einem radial abragenden Ringrandabschnitt E1d, E2d präzise axial positioniert und leichtgängig, verschleißarm geführt wird.
Die Lageraußenringe L1a, L2a sind jeweils in einem mit dem Umlaufträger 3 umlaufenden Ring-Bund 7a, 8a aufgenommen. An dem Ring-Bund ist jeweils eine Ringschulter 7b, 8b ausgebildet, die als solche die axiale Einschubposition des jeweiligen Lageraußenringes L1a, L2a in den jeweiligen Ring-Bund 7a, 8a festlegt.
Der jeweilige Ring-Bund 7a, 8a ist durch das jeweilige Nabendeckelelement 7, 8 gebildet, das Bestandteil des Umlaufträger 3 bildet. Das jeweilige Nabendeckelelement 7, 8 ist als Blechumformteil gefertigt, und der jeweilige Lageraußenring L1a, L2a sitzt unter einem ausgeprägten Presssitz in dem Bund 7a, 8a.
Das Differentialgetriebe ist wie angegeben als Stirnraddifferential ausgeführt und hierbei derart gestaltet, dass die Lageraußenringe L1a, L2a als Gleit-Führungsstruktur wirken, über welche das jeweilige Ringtellerelement E1, E2 im inneren des Umlaufträgers 3 drehbewegbar gleitend geführt und dabei axial und radial positioniert wird. Die Abtriebssonnenräder 1, 2 sind jeweils als Stirnrad ausgeführt, wobei sich jedes dieser Stirnräder durch das jeweilige Ringtellerelement E1, E2 axial und radial an dem jeweiligen Lageraußenring L1a, L2a und, wie hier gezeigt, auch direkt an einer Innenfläche des Nabendeckelelementes 7, 8 abstützt.
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist wie ausgeführt so gestaltet, dass das jeweilige Abtriebssonnenrad 1, 2 einen axial über die Verzahnungsebene nach außen vordringenden Anschlussabschnitt 1b, 2b aufweist, zum Anschluss einer Radantriebswelle, wobei die Umlaufträgerlagereinrichtung derart gestaltet ist, dass zwischen dem jeweiligen Lagerinnenring L1i, L2i derselben und dem Anschlussabschnitt 1b, 2b ein zur Aufnahme eines den Lagerinnenring L1i, L2i radial tragenden Stationärteils geeigneter Ringraum SP1, SP2 verbleibt. Das vorgenannte Stationärteil kann insbesondere durch ein Getriebegehäuse oder durch ein Ringstutzenelement gebildet sein, das abschnittsweise axial in den entsprechenden Lagerinnenring L1i, L2i eingeschoben wird. In diesem Ringstutzenelement kann dann eine weitere Lagereinrichtung aufgenommen sein, welche einen in das jeweilige Abtriebssonnenrad eingeschobenen Wellenabschnitt lagert. Die Abtriebssonnenräder 1, 2 sind wie angegeben als Stirnräder ausgeführt. Die an diesen vorgesehenen Verzahnungen 1a, 2a stehen mit den Umlaufplaneten P1, bzw. P2 in Eingriff. Der jeweilige Anschlussabschnitt 1b, 2b bildet eine zur Umlaufachse X konzentrische Umfangsfläche S1, S2, die in den inneren Bundabschnitt des jeweiligen Ringtellerelementes E1, E2 von innen her im wesentlichen spielfrei axial eintaucht, so dass die beiden Bauteile über diese Fügeflächen miteinander spielfrei zentrisch gekoppelt sind.
Die vorgenannten ersten und zweiten Umlaufplanenten P1, P2 stehen miteinander unmittelbar in Eingriff und sind damit, wie nachfolgend noch vertieft werden wird, derart miteinander derart getrieblich gekoppelt, dass sich diese gegensinnig drehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Umlaufplaneten P1 vorgesehen, die mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehen. Diese mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P1 bilden einen ersten Umlaufplanetensatz. Weiterhin sind bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt drei Umlaufplaneten P2 vorgesehen, die mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehen. Diese mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P2 bilden einen zweiten Umlaufplanetensatz. Jeweils ein Umlaufplanet P1 des ersten Satzes steht mit einem Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes in Eingriff. Der Eingriff der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes in die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes erfolgt in der gleichen Verzahnungsebene wie der Eingriff der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes in das erste Abtriebszahnrad 1.
Das erste Abtriebssonnenrad 1 und das zweite Abtriebssonnenrad 2 sind hinsichtlich der Verzahnungsgeometrie derart aufeinander abgestimmt, dass der Kopfkreis der Stirnradverzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 kleiner ist als der Fußkreis der Abtriebssonnenradverzahnung 2a des zweiten Abtriebssonnenrades 2. Die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes greifen im Bereich der Verzahnungsebene des ersten Abtriebssonnenrades 1 in die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes ein. Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 befinden sich damit in unmittelbarer Nachbarschaft.
Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 sind derart ausgebildet, dass die Abtriebssonnenradverzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 und die Abtriebssonnenradverzahnung 2a des zweiten Abtriebssonnenrades 2 gleiche Zähnezahlen aufweisen. Auch die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes und die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes weisen gleiche Zähnezahlen auf.
Der Umlaufträger 3 weist einen Stirnradkranz 3a auf. Dieser Stirnradkranz 3a bildet Innenstege 3b. An diesen Innenstegen 3b, sind die Nabendeckelelemente 7, 8 fixiert. Über diese Nabendeckelelemente 7, 8 werden die in dem Umlaufträger 3 aufgenommenen Komponenten gesichert und zu einer Baueinheit vereinigt. Die Nabendeckelelemente 7, 8 sind als Blechumformteile ausgeführt und zentrisch an dem Stirnradkranz 3a gesichert. Die Nabendeckelelemente 7, 8 bilden wie bereits ausgeführt Bundabschnitte 7a, 8a die als Lagersitze fungieren in welche die Lageraußenringe L1a, L2a eingepresst sind. Die Innenstege 3b bilden mehrere in Umfangsrichtung abfolgende Aufnahmelücken. In diesen Aufnahmelücken sitzt jeweils ein Umlaufplanetenpaar das sich aus einem ersten Umlaufplaneten P1 und einem zweiten Umlaufplaneten P2 zusammensetzt.
Die Einleitung der Antriebsleistung in das Differentialgetriebe erfolgt über die Stirnradverzahnung 3d des Stirnradkranzes 3a. Über die Umlaufplaneten P1, P2 erfolgt eine Leistungsverzweigung auf die Abtriebssonnenräder 1, 2. An den Abtriebssonnenrädern 1, 2 sind jene Bundabschnitte 1b, 2b ausgebildet. Diese Bundabschnitte 1b, 2b sind hier umformtechnisch durch Fließpressen gefertigt und mit einer Innenverzahnung 1c, 2c versehen. In diese Innenverzahnung 1c, 2c können entsprechend komplementär verzahnte Endabschnitte von Radantriebswellen, oder anderweitigen Leistungstransferkomponenten des jeweiligen Radantriebsstranges eingefügt werden. Anstelle der hier gezeigten Innenverzahnung sind auch anderweitige Verbindungsgeometrien zur Drehmomentenübertragung und zentrierten Aufnahme entsprechender Komponenten möglich.
Wie aus 1b ersichtlich ist, ist an dem hier erkennbaren Teil des Ringtellerelementes E2 ein radial nach außen vordringender Ringrand E2d ausgebildet, der eine axial stützende Lauffläche bildet. Über diese Lauffläche kontaktiert das Ringtellerelement E2 gleitbewegbar eine sich radial erstreckende Stirnfläche des Lageraußenringes L2a. Der Lageraußenring L2a ist in den Nabendeckel 8 eingepresst. Die Axialposition des Lageraußenringes L2a wird dabei durch die erkennbare, am Nabendeckel 8 ausgebildete Schultergeometrie 8b festgelegt.
Das Ringtellerelement E2 sitzt auf dem Abtriebssonnenrad 2 unter einem ausgeprägten Presssitz und ist damit hinreichend drehfest mit den Abtriebssonnenrad 2 gekoppelt. Sowohl in dem Abtriebssonnenrad 2 als auch an dem Ringtellerelement E2 sind Durchtrittsöffnungen AP1, APE ausgebildet. Diese ermöglichen einen axialen Schmierstofftransfer durch das Differentialgetriebe.
Die radiale Führung des hier beispielhaft gezeigten zweiten Ringtellerelementes 2 erfolgt über eine erste Gleitlagerringfläche S3, die sich radial an einer mit dem Umlaufträger umlaufenden Komponente, hier dem Nabendeckel 8 drehbewegbar abstützt. Das Ringtellerelement E2 weist wie hier erkennbar im Axialschnitt einen axial einseitig offenen Rinnenquerschnitt auf und umfasst einen zur Umlaufachse konzentrischen Führungsringabschnitt E2f, der als solcher jene erste Gleitlagerringfläche S3 in Form einer nach außen freiliegende zylindrischen Gleitführungsfläche bildet. Jener Führungsringabschnitt E2f ist ziehtechnisch gefertigt und begrenzt einen zweiten Rinnenquerschnitt, dessen Öffnungsseite dem Lageraußenring L2a abgewandt ist und dessen Bodenwandungsabschnitt E2d die axiale Stützfunktion übernimmt.
In 1c ist in Form einer Draufsicht die Gestaltung des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes weiter veranschaulicht. Die Achsen XP1 der Umlaufplaneten P1 befinden sich auf einem ersten Achskreis T1 und verlaufen parallel zur Umlaufachse X. Die Achsen XP2 der Umlaufplaneten P2 befinden sich auf einem zweiten Achskreis T2. Beide Achskreise T1, T2 sind zur Umlaufachse X konzentrisch. Der erste Achskreis T1 weist einen Durchmesser auf der kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Achskreises T2. Die Durchmesserdifferenz der beiden Achskreise T1, T2 entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel in etwa der zweifachen Zahnhöhe der Zähne der ersten Abtriebssonnenradverzahnung 1a. Die Durchmesserdifferenzen der Kopfkreise der ersten und der zweiten Abtriebssonnenradverzahnung 1a, 2a sind durch Profilverschiebung realisiert. Die Achsen XP1, XP2 der Umlaufplaneten P1, P2 werden durch (hier als Hohlbuchsen gestaltete) Lagerbolzen 4 festgelegt, die in den Nabendeckeln 7, 8 sitzen. Diese Nabendeckel 7, 8 sind an dem Stirnradkranz 3a befestigt. Diese Befestigung wird durch Niete 5, 6 bewerkstelligt. Diese Niete 5, 6 sichern die Nabendeckelelemente 7, 8 an den Innenstegen 3b (vgl. 1), die radial einwärts von dem Stirnradkranz 3a abragen. Jeweils ein durch die Umlaufplaneten P1, P2 gebildetes Planetenpaar sitzt in einem zwischen diesen Innenstegen 3b verbleibenden Zwischenraum.
In 2 ist in Form einer perspektivischen Darstellung der Aufbau eines Ringtellerelementes, hier beispielhaft des zweiten Ringtellerelementes E2, veranschaulicht. Das Ringtellerelement E2 bildet eine mit dem Abtriebssonnenrad 2 mitlaufende Führungsstruktur, über welche dieses Abtriebssonnenrad 2 radial und axial abgestützt wird.
Das Ringtellerelement E2 ist bei diesem Beispiel ziehtechnisch aus einem Blechmaterial gefertigt. Das Ringtellerelement E2 umfasst einen Sitzabschnitt E2a, über welchen das Ringtellerelement E2 zentrisch auf den Bund 2b des Abtriebssonnenrades 2 sitzt. An diesen Sitzabschnitt E2a schließt sich ein Ringbodenabschnitt E2b, und an diesen ein Ringmantelabschnitt E2c an. In dem vom Ringmantelabschnitt E2c umgriffenen Bereich befindet sich der Sitzabschnitt E2a, der als solcher über den Ringbodenabschnitt E2b mit dem Ringmantelabschnitt E2c verbunden ist. Der Sitzabschnitt E2a ist zur Umlaufachse konzentrisch. Der Sitzabschnitt E2a ist hinsichtlich seines Querschnitts so gestaltet, dass dieser unter einem ausgeprägten Presssitz auf dem Bund 2b des Abtriebssonnenrades 2 sitzt.
Das Ringtellerelement E2 kann durch Wahl der Wanddicke des zu seiner Bildung herangezogenen Blechmateriales, durch Abstimmung der werkstofftechnischen Parameter, und durch entsprechende geometrische Gestaltung so gefertigt werden, dass hinsichtlich seiner Gesamtsteifigkeit und damit hinsichtlich der durch dieses Bauteil realisierten Stützwirkung in dem Nabendeckelelement und an dem Lageraußenring L2a eine gewisse Elastizität gegeben ist, durch welche der Grad der statischen Überbestimmung der Lagerung des Abtriebssonnenrades 2 definiert reduziert wird.
Der hier die axial stützende Lauffläche bildende Ringrand E2d trägt den zur Umlaufachse konzentrischen Führungsringabschnitt E2f. Dieser Führungsringabschnitt E2f bildet als solcher jene erste Gleitlagerringfläche S3 in Form einer nach außen freiliegende zylindrischen Gleitführungsfläche. Der Führungsringabschnitt E2f bewirkt eine radiale Führung des Ringtellerelementes E2 innerhalb des Nabendeckelelements 8. An dem Ringrand E2d und an dem Führungsringabschnitt E2f kann eine Beschichtung durch einen Werkstoff mit besonderen Gleiteigenschaften ausgebildet sein. Es ist auch möglich, zwischen der Stirnfläche des Ringrandes E2d und der diesem zugewandten Stirnfläche des Lageraußenringes L2a noch einen Gleitlagerring anzuordnen, der sowohl an dem Ringrand E2d, als auch an der Stirnfläche des Lageraußenringes L2a schwimmend anläuft.
Das Ringtellerelement E2 ist geometrisch so gestaltet, dass der den Ringbodenabschnitt E2b bildende Bereich in verbautem Zustand axial an dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 ansteht und damit die Axialposition des Ringtellerelementes E2 „in Druckrichtung“ festlegt. Für das erste Ringtellerelement E1 gelten die obigen Ausführungen sinngemäß. Dieses erste Ringtellerelement E1 ist in verbautem Zustand „praktisch spiegelsymmetrisch“ angeordnet. Es ist möglich, das Differentialgetriebe so aufzubauen, dass das erste Ringtellerelement und das zweite Ringtellerelement praktisch baugleich sind.
In der Darstellung nach 2 sind weiterhin die zum Zwecke des Schmierstoffdurchtritts vorgesehenen Schmierstoffdurchtrittsöffnungen AP1, AP2, AP3, AP4 erkennbar. Diese Öffnungen sind als in Umfangsrichtung gestreckte Langlochdurchbrüche ausgebildet und dabei weiterhin derart gestaltet, dass hierdurch die axiale und radiale Steifigkeit des Ringtellerelementes E2 definiert abgestimmt wird. Das Ringtellerelement E2 fungiert als Abstandshalter und Führungsorgan eines Sonnenrades 2. Das Ringtellerelement E2 ist halbtorusartig ausgebildet und an einem mit dem Planetenträger 3 mitlaufenden Lagerring L2a axial abgestützt und in dem Nabendeckelelement 8 radial gleitbewegbar drehbar geführt.
Die Darstellung veranschaulicht weiter den Querschnitt der erfindungsgemäß vorgesehenen Ringtellerelemente E1, E2, die als solche an die Abtriebssonnenräder 1, 2 angesetzt werden und gleitbewegbar axial an den Lageraußenringen L1a, L2a der Lageranordnung abgestützt sind. Das Ringtellerelement E1, E2 ist umformtechnisch aus einem Blechmaterial gefertigt und gehärtet. Das Ringtellerelement E1, E2 ist in der Art eines Ringtellers oder Rinnentorus gestaltet. Die Positionierung und Zentrierung des Ringtellerelementes E1, E2 auf dem jeweiligen Abtriebssonnenrad 1, 2 erfolgt über den inneren Sitzabschnitt E2a. Der Sitzabschnitt E2a ist so dimensioniert, dass sich in verbautem Zustand ein ausgeprägter Presssitz einstellt, so dass das Ringtellerelement E1, E2 reibschlüssig drehfest auf dem zugeordneten Abtriebssonnenrad 1, 2 sitzt. Die Axialposition des jeweiligen Ringtellerelementes E1, E2 auf dem zugeordneten Abtriebssonnenrad wird im Zusammenspiel mit dem Ringbodenabschnitt E2b festgelegt, der dann am jeweiligen Abtriebssonnenrad 1, 2 axial ansteht. Der Ringrand E2d bildet eine Stirnfläche, die gleitbewegbar an einer Ringstirnfläche des zugeordneten Lageraußenringes anläuft und damit axial positioniert wird.
Die Durchgangsöffnungen AP1, AP2, AP3, AP4 in dem jeweiligen Ringtellerelement E1, E2 sowie auch die Durchgangsöffnungen im Abtriebssonnenrad E1, E2 führen zur Einsparung von Material und Gewicht und fungieren auch als Durchgänge für Schmiermittel, sowie als Durchgänge für einen internen Druckausgleich. Das hier gezeigte Konzept der Ausbildung von Durchgangsöffnungen in den Ringtellerelementen eignet sich auch für Getriebebauformen, bei welchen die Abtriebssonnenräder E1, E2, drehbar in die Ringtellerelemente E1, E2 eingesetzt sind und die Ringtellerelemente E1, E2 ggf. im Umlaufträger drehfest sitzen.
In 3 sind in Form einer perspektivischen Explosionsdarstellung die Abtriebssonnenräder 1, 2, die zur Koppelung derselben vorgesehenen Umlaufplaneten P1, die Umlaufplaneten P1, P2, die zur Lagerung der Umlaufplaneten P1, P1 vorgesehenen Achsbolzen 4 und die Nabendeckelelemente 7, 8 dargestellt.
Die Axialsicherung der Achsbolzen 4 erfolgt über Ringkappenelemente 4a, 4b, die im Bereich der Stirnenden der Achsbolzen 4 auf diese aufgesetzt werden. Diese Ringkappenelemente 4a, 4b übergreifen in aufgesetztem Zustand die Stirnenden der Achsbolzen 4 und bilden dann an einer axial einwärts versetzten Stelle jeweils eine Ringschulter. Diese Ringschulter sichert die Ringkappenelemente 4a, 4b in den entsprechenden Achsbohrungen 7b, 8b in den Nabendeckeln 7, 8.
Im zusammengebauten Zustand greifen die Umlaufplaneten P1 radial von außen her in das erste Abtriebssonnenrad 1 ein. Die Umlaufplaneten P2 greifen radial von außen her in das zweite Abtriebssonnenrad 2 ein. Die Koppelung der mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P2 mit jenen Umlaufplaneten P1, die mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehen, erfolgt durch gegenseitigen Eingriff im Bereich der Verzahnungsebene des ersten Abtriebssonnenrades 1. An dem ersten Abtriebssonnenrad 1 ist eine negative Profilverschiebung realisiert. An dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 ist eine positive Profilverschiebung realisiert.
Es ist grundsätzlich möglich, bei dem beschriebenen Getriebeaufbau auch an den Umlaufplaneten P1, P2 positive und negative Profilverschiebungen vorzunehmen. Hierdurch wird es möglich, die erforderliche Durchmesserdifferenz der Achskreise der Umlaufplaneten P1, P2 zu reduzieren. Konkret wird dann der Kopfkreisdurchmesser der zweiten Umlaufplaneten P2 verkleinert und der Kopfkreisdurchmesser der ersten Umlaufplaneten P1 durch positive Profilverschiebung vergrößert.
Zwischen die Abtriebssonnenräder 1, 2 ist ein Ringelement R eingefügt. Dieses greift über Ringschultern in entsprechende Komplementärgeometrien der Abtriebssonnenräder 1, 2 ein und bewirkt eine gegenseitige Zentrierung der Abtriebssonnenräder 1, 2.

Claims

Differentialgetriebe, mit: - einem Umlaufträger (3), - einer Umlaufträgerlagereinrichtung (L1, L2) zur Lagerung des Umlaufträgers (3) zum Umlauf um eine Umlaufachse (X), - einem ersten Abtriebssonnenrad (1), das achsgleich zur Umlauflachse (X) angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung (1a) bildet, - einem zweiten Abtriebssonnenrad (2), das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse (X) angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung (2a) bildet, und - einer Umlaufplanetenanordnung (P), die als solche die ersten und zweiten Abtriebssonnenräder (1, 2) gegensinnig drehbar getrieblich koppelt, wobei - an wenigstens eines der Abtriebssonnenräder (1, 2) ein Ringtellerelement (E1, E2) angesetzt ist, das eine Führungsstruktur bildet, über welche wenigstens eines der Abtriebssonnenräder (1, 2) radial in dem Umlaufträger (3) drehbar abgestützt ist.
Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringtellerelement (E1, E2) drehfest mit dem zugeordneten Abtriebssonnenrad (1, 2) gekoppelt ist.
Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringtellerelement (E1, E2) drehbar mit dem Abtriebssonnenrad (1, 2) gekoppelt ist.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringtellerelement (E1, E2) über eine erste Gleitlagerringfläche (S3) radial an einer mit dem Umlaufträger (3) umlaufenden Komponente (7, 8) drehbewegbar geführt ist.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringtellerelement (E1, E2) über eine zweite Gleitlagerringfläche axial an einer mit dem Umlaufträger (3) umlaufenden Komponente (L1a, L2a) drehbewegbar abgestützt ist.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringtellerelement (E1, E2) im Axialschnitt einen axial einseitig offenen Rinnenquerschnitt aufweist und einen zur Umlaufachse (X) konzentrischen Führungsringabschnitt (E1f, E2f) umfasst, der als solcher jene erste Gleitlagerringfläche (S3) in Form einer nach außen freiliegende zylindrischen Gleitführungsfläche bildet.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringtellerelement einen zur Umlaufachse (X) konzentrischen Ringstegabschnitt (E1d, E2d) aufweist, der als solcher jene zweite Gleitlagerringfläche in Form einer dem zugeordneten Abtriebssonnenrad (1, 2) abgewandten axial stützenden ringartigen Gleitführungsfläche bildet.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringtellerelement (E1, E2) als Blechumformteil gefertigt ist.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zwei Ringtellerelemente (E1, E2) umfasst wobei das erste Abtriebssonnenradrad (1) durch ein erstes Ringtellerelement (E1) axial am Lageraußenring (L1a) des ersten Wälzlagers(L1) und das zweite Abtriebsrad (2) durch ein zweites Ringtellerelement (E2) axial am Lageraußenring (L2a) des zweiten Wälzlagers (L2) abgestützt ist.
Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufträger (3) sich aus einem Stirnradkranz (3a) sowie einem ersten und einem zweiten Nabendeckelelement (7, 8) zusammensetzt, und dass in dem ersten und in dem zweiten Nabendeckelelement (7, 8) jeweils ein zur Aufnahme eines Lageraußenringes (L1a, L2a) vorgesehener Sitzabschnitt ausgebildet ist, und dass das jeweilige Nabendeckelelement (7, 8) eine Schulterstruktur bildet die als solche die axiale Einsatztiefe des jeweiligen Lageraußenringes festlegt.