DE102015206136A1

DE102015206136A1 - Stirnraddifferenzial mit einem asymmetrischen Sonnenrad-Design

Info

Publication number: DE102015206136A1
Application number: DE102015206136.1A
Authority: DE
Inventors: Dooyong Kim; Kang En Bae
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-10-13
Also published as: WO2016162030A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferenzial (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren Planetenrädern (2) und zwei Sonnenrädern (3, 4), wobei jedes Sonnenrad (3, 4) zum drehfesten Verbinden mit einer Abtriebswelle eine Innenkerbverzahnung (5, 6) und eine mit zumindest einem Planetenrad (2) kämmende Außenstirnverzahnung (7, 8) aufweist, wobei die Sonnenräder (3, 4) derart ausgestaltet und relativ zueinander angeordnet sind, dass in einem Betriebszustand des Stirnraddifferentials (1) eine Mitte (9) zwischen den einander zugewandten stirnseitigen Enden der Abtriebswellen in axialer Richtung auf der selben Seite der Außenstirnverzahnungen (7, 8) beabstandet zu diesen Außenstirnverzahnungen (7, 8) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferenzial für ein Kraftfahrzeug / einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie ein Pkw, Lkw, Bus oder landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, mit mehreren Planetenrädern und zwei Sonnenrädern, wobei jedes Sonnenrad zum drehfesten Verbinden mit / Aufnehmen einer Abtriebswelle (entspricht Antriebswelle des angetriebenen Rades des Kraftfahrzeuges) eine Innenkerbverzahnung und eine mit zumindest einem Planetenrad kämmende Außenstirnverzahnung aufweist.
Gattungsgemäße Stirnraddifferenziale sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Ein ähnlicher Aufbau eines solchen Stirnraddifferenziales ist bspw. mit der DE 10 2013 215 888 A1 offenbart, wobei das Stirnraddifferenzial in einem Achsdifferenzialgetriebe integriert ist. Das Achsdifferenzialgetriebe dient für eine zuschaltbar angetriebene, zwei Wellenenden aufweisende Fahrzeugachse eines Kraftfahrzeuges und weist eine zwischen einer Antriebswelle und einer Gehäuseeingangswelle einer Differenzialstufe in einem Getriebegehäuse integrierte Kupplungsanordnung auf, die zum wahlweisen Zuschalten eines Antriebs auf die Fahrzeugachse dient.
Durch die deutlich geringere axiale Länge (entlang der Abtriebswellen betrachtet) solcher Stirnraddifferenziale hat es sich jedoch gezeigt, dass die Einsparung dieser Länge nicht in allen Anwendungsfällen ausschließlich Vorteile mit sich bringt. Zur Verwendung dieser Stirnraddifferenziale wurde es deshalb notwendig, die Achslängen der Abtriebswellen jeweils zu verändern. Bisher verwendete Abtriebswellen mussten deshalb umgestaltet werden, um die relativ schmalen Stirnraddifferenziale aufzunehmen und mit diesen verbunden zu werden. Dies hatte jedoch den Nachteil, dass die Herstellkosten der entsprechenden Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen anstiegen.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nacheile zu beheben, wobei insbesondere ein Stirnraddifferenzial zur Verfügung gestellt werden soll, das eine möglichst geringe oder gar keine Anpassung der an ihm im Betrieb anschließenden Bauteile erfordert, wobei gleichzeitig die Drehmomentenübertragung nicht nachteilig beeinflusst werden soll.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sonnenräder derart ausgestaltet und relativ zueinander angeordnet sind, dass in einem Betriebszustand des Stirnraddifferentials eine (axiale) Mitte zwischen den einander zugewandten stirnseitigen Enden der Abtriebswellen in axialer Richtung auf der selben Seite der Außenstirnverzahnungen beabstandet zu diesen Außenstirnverzahnungen angeordnet ist.
Durch eine solche Anordnung / Verschiebung der axialen Mitte, ist es möglich, die meisten bestehenden (etwa bisher in Verbindung mit Kegelraddifferentialen verwendeten) Bestandteile des Antriebsstranges, insbesondere die Abtriebswellen, 1:1 für ein Stirnraddifferenzial zu nutzen, ohne aufwändige Anpassungen treffen zu müssen. Insbesondere die Anschlussbereiche der Abtriebswellen sowie eines Antriebszahnrades können damit beibehalten werden. Folglich ist ein Stirnraddifferenzial umgesetzt, das auch bestehende Achsgeometrien / Achsanordnungen nutzen kann, um die entsprechenden Abtriebswellen anzutreiben. Die Herstellung des Fahrzeuges, in das das Differenzial eingebaut wird, wird somit wesentlich kostengünstiger. Insbesondere der Entwicklungsaufwand wird dadurch verringert.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Weist jedes Sonnenrad vorteilhafterweise einen Nabenabschnitt auf, an dem dessen / die Innenkerbverzahnung ausgebildet ist, sind die Sonnenräder besonders stabil ausgebildet, wobei die Abtriebswellen besonders einfach durch Einschieben komplementär zu den Innenkerbverzahnungen ausgebildeter Außenkerbverzahnungen mit den Nabenabschnitten verbindbar sind.
In diesem Zusammenhang ist es zudem vorteilhaft, wenn sich die Nabenabschnitte (d.h. die die Innenkerbverzahnungen aufweisenden Bereiche der Sonnenräder / Nabenabschnitte) in einer gemeinsamen axialen Richtung von der Außenstirnverzahnung ihres Sonnenrades weg erstrecken. Somit erstrecken sich die Nabenabschnitte der beiden Sonnenräder mit ihren Innenkerbverzahnungen derart in eine gemeinsame axiale Richtung, dass sowohl eine der (zweiten) Innenkerbverzahnung des zweiten Sonnenrades zugewandte Stirnseite (/ein stirnseitiges Ende) des (ersten) Nabenabschnittes des ersten Sonnenrades in dieser gemeinsamen axialen Richtung beabstandet zu der (ersten) Außenstirnverzahnung des ersten Sonnenrades angeordnet ist, als auch eine der (ersten) Innenkerbverzahnung des ersten Sonnenrades abgewandte Stirnseite (/ein stirnseitiges Ende) des (zweiten) Nabenabschnittes des zweiten Sonnenrades in dieser gemeinsamen axialen Richtung beabstandet zu der (zweiten) Außenstirnverzahnung des zweiten Sonnenrades angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, den Differenzialkorb bisheriger Stirnraddifferentiale nur auf einer axialen Seite, in einem Lagersitzbereich, anzupassen und im Wesentlichen die andere axiale Seite unverändert beizubehalten. Die Herstellung wird somit weiter vereinfacht.
Ist im Weiteren die Außenstirnverzahnung jedes Sonnenrades an einer radialen Außenseite eines sich in radialer Richtung erstreckenden Flanschabschnittes des jeweiligen Sonnenrades ausgebildet, wobei der Flanschabschnitt eines Sonnenrades vorzugsweise einteilig, nämlich stoffeinteilig mit dem Nabenabschnitt verbunden ist, sind die Sonnenräder noch stabiler ausgestaltet.
In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn sowohl das Sonnenrad als auch die Planetenräder jeweils als Stirnräder ausgebildet sind.
Zweckmäßig ist es auch, wenn ein erstes Sonnenrad durch Anlage an einer Innenumfangsseite eines zweiten Sonnenrades radial abgestützt ist, d.h. wenn die Sonnenräder durch Anlage aneinander radial relativ zueinander abgestützt sind, besonders bevorzugt, wenn ein erstes Sonnenrad radial innerhalb eines zweiten Sonnenrades (radial) abgestützt ist. Denn somit sind die beiden Sonnenräder besonders kompakt angeordnet sowie stabil aneinander abgestützt.
Sind die beiden Sonnenräder zudem zueinander gleitend gelagert, ist eine kompakte Anordnung des Stirnraddifferenzials umgesetzt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Mitte einem axial mittig zwischen den einander zugewandten Enden der Innenkerbverzahnungen angeordneten Mittelpunkt entspricht. Dadurch ist gewährleistet, dass die Abtriebswellen in einem bestimmten axialen Abstand voneinander beabstandet angeordnet werden können, zugleich jedoch eine besonders kompakte Bauweise des Stirnraddifferenzials umgesetzt ist.
Zweckmäßigerweise bildet ein Differenzialkorb, innerhalb dessen die Sonnenräder angeordnet sind und an welchem die Planetenräder rotatorisch gelagert sind, zwei Lagersitzbereiche aus, die zur rotatorischen Lagerung / Abstützung an den Abtriebswellen vorgesehen / vorbereitet sind, wobei die Lagersitzbereiche zu je einer anderen axialen Richtung neben den Sonnenrädern angeordnet sind. Dann ist das Stirnraddifferenzial besonders stabil ausgebildet.
Ist in diesem Zusammenhang weiterhin die Mitte in axialer Richtung beabstandet zu einem drehfest mit dem Differenzialkorb verbundenen Antriebsstirnrad angeordnet, ist das Stirnraddifferential besonders vielseitig einsetzbar.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das erste Sonnenrad in einer ersten axialen Richtung an dem zweiten Sonnenrad (vorzugsweise unmittelbar) abgestützt ist / anliegt und in einer, zur ersten Richtung entgegengesetzten, zweiten axialen Richtung (vorzugsweise unmittelbar) an einem ersten Lagersitzbereich des Differentialkorbes abgestützt ist / anliegt. Die axiale Lagerung der Sonnenräder ist dadurch besonders direkt umgesetzt.
In diesem Zusammenhang ist es auch dienlich, wenn das zweite Sonnenrad in der ersten axialen Richtung (vorzugsweise unmittelbar) an einem zweiten Lagersitzbereich des Differentialkorbes abgestützt ist. Somit sind die Sonnenräder in axialer Richtung von den beiden Lagersitzbereichen umschlossen und besonders sicher gehalten.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn sich die Sonnenräder unterschiedlich weit in axialer Richtung erstrecken, da dann unterschiedliche axiale Positionen der Anbindung an die Abtriebswellen umgesetzt sind.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn sich die beiden Sonnenräder in ihrer Torsionsund/oder Biegesteifigkeit unterscheiden. Besonders von Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, wenn das sich weiter in axialer Richtung erstreckende Sonnenrad der beiden Sonnenräder eine höhere Biegesteifigkeit aufweist / eine höhere Torsionssteifigkeit aufweist als das kürzere der beiden Sonnenräder. Somit ist über die beiden Sonnenräder eine gleich große Maximalkraft übertragbar.
Besonders bevorzugt ist das erste Sonnenrad in axialer Richtung kürzer als das zweite Sonnenrad ausgebildet und weist eine geringere Torsions- und/oder Biegesteifigkeit als das zweite Sonnenrad auf.
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Stirnraddifferenzial umgesetzt, das aus einem Gehäuse (Differenzialkorb), einem Antriebsrad (Ringrad mit Außenverzahnung / Antriebsstirnrad), zwei Planetenradsätzen und zwei Sonnenrädern ausgebildet ist, wobei je ein Sonnenrad mit einem Satz an Planetenrädern kämmt. Das Antriebsrad ist am Außenumfang des Gehäuses / des Differenzialkorbs angeordnet und befestigt. Ein Satz an Planetenrädern / Planetenradsatz kämmt somit mit dem ersten Sonnenrad, während der andere Planetenradsatz mit dem zweiten Sonnenrad kämmt. Jedes Planetenrad des ersten Planetenradsatzes kämmt wiederum mit einem Planetenrad des zweiten Planetenradsatzes. Erfindungsgemäß sind die Sonnenräder dabei derart dimensioniert, dass sich das zweite Sonnenrad, das sich zu einer ersten axialen Richtung / einer rechten Seite hin erstreckt, ein höheres Flächenträgheitsmoment / Widerstandsmoment / eine höhere Biege- und/oder Torsionssteifigkeit aufweist als das erste Sonnenrad, das demgegenüber zu einer zweiten axialen Richtung / einer linken Seite hin angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, den Einfluss der längeren Abtriebswelle des zweiten Sonnenrades und aufgrund der hohen Torsionssteifigkeit des zweiten Sonnenrades und der Welle zu kompensieren. Die längere Abtriebswelle des Sonnenrades auf der rechten Seite ist vorzugsweise zum Kompensieren eines Unterschiedes der Erstreckung des Sonnenrades zu der Abtriebswelle zwischen der linken und der rechten Seite geeignet. Die Position des Kippzentrums nimmt dabei eine zentrale Position auf der zentralen Achse ein, wobei dieses Kippzentrum in bisher konventionellen Differenzialen zwischen den Verzahnungen des Sonnenrades sowie im Zentrum des Antriebsrades positioniert ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird das Kippzentrum (axiale Mitte) entlang der zentralen Achse / Drehachse von der zentralen Position gemäß dem Stand der Technik zur rechten Seite hin, benachbart / beabstandet zu der Außenverzahnung des zweiten Sonnenrades verschoben.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Längsschnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferenzial nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel entlang seiner Drehachse, wobei besonders gut die Ausgestaltung der beiden Sonnenräder des Stirnraddifferenziales zu erkennen ist,
2 eine Seitenansicht des Stirnraddifferenzials nach 1 in einer Volldarstellung, wobei das Stirnraddifferenzial von einer ersten axialen Seite zu erkennen ist, an welcher Seite wiederum ein erster Lagersitzbereich eines Differenzialkorbes ausgebildet ist und auch die beiden sich in ihrem Teilkreisdurchmesser unterscheidenden, im Inneren des Differenzialkorbes angeordneten Sonnenräder gut zu erkennen sind,
3 eine isometrische Darstellung des Stirnraddifferenzials nach 2 von einer der ersten axialen Seite abgewandten, zweiten axialen Seite, wobei insbesondere ein zweiter Lagersitzbereich des Differenzialkorbes erkennbar ist, und
4 eine Längsschnittdarstellung des Stirnraddifferenzials ähnlich zu 1, wobei nun jedoch auch eine axiale Verzahnungsmitte eines Antriebsstirnrades des Differenzialkorbes eingezeichnet ist.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist besonders anschaulich das erfindungsgemäße Stirnraddifferenzial 1 nach einer vorteilhaften Ausführungsform / einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Stirnraddifferenzial 1 ist hierbei zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorbereitet und weist an einer Eingangsseite ein Antriebsstirnrad 21 auf. Das Antriebsstirnrad 21 kämmt in einem Betriebszustand des Stirnraddifferenziales 1, in dem das Stirnraddifferenzial 1 in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges eingesetzt ist, mit einem Zahnrad einer Getriebeausgangswelle, das hier der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Eine Ausgangsseite des Stirnraddifferenzials 1 ist durch zwei Sonnenräder 3 und 4 des prinzipiell nach Art eines Planetengetriebes aufgebauten Stirnraddifferenzials 1 ausgebildet, wobei jedes Sonnenrad 3, 4 mit einer Abtriebswelle / einer Antriebwelle eines Rades des Kraftfahrzeuges drehfest verbunden ist. Das Stirnraddifferenzial 1 ist folglich für den Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges ausgestaltet.
Das Stirnraddifferenzial 1 weist neben einem ersten Sonnenrad 3, das mit einem ersten Planetenradsatz, d.h. einem ersten Satz an Planetenrädern 2, kämmt, ein zweites Sonnenrad 4 auf, das wiederum mit einem zweiten Planetenradsatz, d.h. einem zweiten Satz an Planetenrädern 2 kämmt. Die Planetenräder 2 der unterschiedlichen Planetenradsätze unterscheiden sich voneinander in ihrer (axialen) Länge, d.h. ihrer Erstreckung entlang der Drehachse 22 des Stirnraddifferenzials 1. Während die Planetenräder 2 des zweiten Planetenradsatzes ausschließlich mit dem zweiten Sonnenrad 4 in Eingriff sind, kämmen die Planetenräder 2 des ersten Planetenradsatzes sowohl mit dem ersten Sonnenrad 3, aber auch wiederum mit den Planetenrädern 2 des zweiten Planetenradsatzes.
Jedes Planetenrad 2 des ersten und des zweiten Planetenradsatzes ist in dem als Planetenträger ausgebildeten Differenzialkorb 18 drehbar gelagert. Hierbei sind in dem Differenzialkorb 18 mehrere Lagerbolzen 23 aufgenommen, um deren parallel zur Drehachse 22 angeordneten) Längsachsen sich die einzelnen Planetenräder 2 jeweils rotatorisch bewegen können. Die Lagerbolzen 23 sind in Aufnahmen / Aufnahmelöchern in Planetenradlagerbereichen zweier Trägerabschnitte 28, 29 aufgenommen. Die Trägerabschnitte 28, 29 sind hierbei jene Abschnitte, die jeweils mittels einem Lagersitzbereich 19, 20 auf einer Abtriebswelle drehbar gelagert sind. Der Lagersitzbereich 19, 20 sowie der Planetenradlagerbereich jedes Trägerabschnittes 28, 29 sind einteilig miteinander ausgeführt. An einer radialen Außenseite des Differenzialkorbs 18 ist wiederum das, eine Außenverzahnung aufweisende Antriebsstirnrad 21 drehfest mit beiden Trägerabschnitten 28, 29 verbunden. Das Antriebsstirnrad 21 bildet somit ein, den Differenzialkorb 18 mit einem Zahnrad einer Getriebeausgangswelle koppelndes Element im Betriebszustand des Stirnraddifferenzials 1 aus.
Das erste Sonnenrad 3 bildet wiederum einen Flanschabschnitt, der nachfolgend als erster Flanschabschnitt 12 bezeichnet ist, aus. Der erste Flanschabschnitt 12 weist eine Außenstirnverzahnung, nachfolgend als erste Außenstirnverzahnung 7 bezeichnet, auf. Diese erste Außenstirnverzahnung 7 kämmt, wie bereits erwähnt, mit den Planetenrädern 2 des ersten Planetenradsatzes. Auch die Planetenräder 2 des ersten Planetenradsatzes sind als Stirnräder ausgebildet. Von der ersten Außenstirnverzahnung 7 aus erstreckt sich der erste Flanschabschnitt 12 in radialer Richtung nach innen zu einem ersten Nabenabschnitt 10 des ersten Sonnenrades 3 hin. Der erste Nabenabschnitt 10 ist dabei im Wesentlichen als Aufnahmehülse, d.h. hülsenförmig ausgebildet. Der erste Nabenabschnitt 10 dient zur drehfesten Aufnahme einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten ersten Abtriebswelle eines ersten Rades des Kraftfahrzeuges, mit welcher ersten Abtriebswelle der erste Nabenabschnitt 10 dann auch im Betrieb drehfest verbunden ist. Als erster Nabenabschnitt 10 ist insbesondere jener Teil des ersten Sonnenrades 3 bezeichnet, der sich in einer ersten axialen Richtung (d.h. in einer axialen Richtung entgegengesetzt zu einer dem ersten Trägerabschnitt 28 zugewandten Seite des ersten Sonnenrades 3) von dem ersten Flanschabschnitt 12 weg erstreckt. Der erste Nabenabschnitt 10 ist mit dem ersten Flanschabschnitt 12 einteilig, nämlich stoffeinteilig ausgeführt / ausgebildet / verbunden. An einer radialen Innenseite des ersten Nabenabschnittes 10 ist eine erste Innenkerbverzahnung 5 ausgebildet, die komplementär zu einer an der ersten Abtriebswelle ausgebildeten Außenkerbverzahnung ausgestaltet ist und somit eine Verzahnung ausbildet, die zur drehfesten Verbindung mit dieser ersten Abtriebswelle vorgesehen ist.
Auch das zweite Sonnenrad 4 bildet wiederum einen Flanschabschnitt, der nachfolgend als zweiter Flanschabschnitt 13 bezeichnet ist, aus. Der zweite Flanschabschnitt 13 weist eine Außenstirnverzahnung, nachfolgend als zweite Außenstirnverzahnung 8 bezeichnet, auf. Diese zweite Außenstirnverzahnung 8 kämmt, wie bereits erwähnt, mit den Planetenrädern 2 des zweiten Planetenradsatzes. Auch die Planetenräder 2 des zweiten Planetenradsatzes sind als Stirnräder ausgebildet. Von der zweiten Außenstirnverzahnung 8 aus erstreckt sich der zweite Flanschabschnitt 13 in radialer Richtung nach innen zu einem zweiten Nabenabschnitt 11 des zweiten Sonnenrades 4 hin. Auch der zweite Nabenabschnitt 11 ist dabei im Wesentlichen als Aufnahmehülse, d.h. hülsenförmig ausgebildet. Der zweite Nabenabschnitt 11 dient wiederum zur drehfesten Aufnahme einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten zweiten Abtriebswelle eines zweiten Rades des Kraftfahrzeuges, mit welcher zweiten Abtriebswelle der zweite Nabenabschnitt 11 dann auch im Betrieb drehfest verbunden ist. Als zweiter Nabenabschnitt 10 ist insbesondere jener Teil des zweiten Sonnenrades 4 bezeichnet, der sich in einer ersten axialen Richtung (d.h. in einer axialen Richtung entgegengesetzt zu einer dem ersten Trägerabschnitt 28 zugewandten Seite des zweiten Sonnenrades 4) von dem zweiten Flanschabschnitt 13 weg erstreckt. Der zweite Nabenabschnitt 11 ist mit dem zweiten Flanschabschnitt 13 einteilig, nämlich stoffeinteilig ausgeführt / ausgebildet / verbunden. An einer radialen Innenseite des zweiten Nabenabschnittes 11 ist eine zweite Innenkerbverzahnung 6 ausgebildet, die komplementär zu einer an der zweiten Abtriebswelle ausgebildeten Außenkerbverzahnung ausgestaltet ist und somit eine Verzahnung ausbildet, die zur drehfesten Verbindung mit dieser zweiten Abtriebswelle vorgesehen ist.
Das zweite Sonnenrad 4 weist an einer Innenumfangsseite 14 seines (zweiten) Nabenabschnittes 11 eine Stirnnut / Stirnaussparung 24 auf, in die das erste Sonnenrad 3, nämlich der erste Nabenabschnitt 10 mit einem axialen ersten Endbereich 25 eingeschoben ist. Die radiale Außenseite des ersten Nabenabschnittes 10 ist in diesem ersten Endbereich 25 auf den durch die Stirnnut 24 gebildeten Innendurchmesser abgestimmt und liegt in radialer Richtung an der Innenseite der Stirnnut 24 an, sodass der erste Nabenabschnitt 10 jedoch immer noch relativ zu dem zweiten Nabenabschnitt 11 verdrehbar ist. Dadurch ist das erste Sonnenrad 3 rotatorisch an dem zweiten Sonnenrad 4 gleitend gelagert. Dieser erste Endbereich 25 des ersten Nabenabschnittes 10 ist dabei jener Endbereich des ersten Sonnenrades 3, der einer zweiten Innenkerbverzahnung 6, nämlich einer Innenkerbverzahnung, die an dem zweiten Nabenabschnitt 11 angebracht ist, zugewandt ist.
Von der Stirnnut 24 aus erstreckt sich der zweite Nabenabschnitt 11 in axialer Richtung derart weit, das die zweite Innenkerbverzahnung 6 mit einem gewissen Abstand von der ersten Innenkerbverzahnung 5 beabstandet ist. Beide Innenkerbverzahnungen 5 und 6 weisen im Wesentlichen den gleichen Innendurchmesser auf, sind jedoch in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Auch weisen die beiden Innenkerbverzahnungen 5 und 6 eine im Wesentlichen gleiche axiale Länge auf. Wie auch besonders gut in 1 zu erkennen ist, sind die beiden Innenkerbverzahnungen 5 und 6 jeweils gleich, jedoch im Wesentlichen spiegelverkehrt zueinander in Bezug auf eine Mittellinie 26 ausgebildet, welche Mittellinie 26 senkrecht auf der Drehachse 22 steht.
Der zweite Nabenabschnitt 11 erstreckt sich von dieser zweiten Innenkerbverzahnung 6 zu der Stirnnut 24 hin, sowohl in axialer Richtung, jedoch auch in radialer Richtung etwas nach außen, so dass er radial von außen schließlich im Bereich der Stirnnut 24 den ersten Nabenabschnitt 10 überragt / überdeckt. Auch erstreckt sich der zweite Nabenabschnitt 11 in axialer Richtung weiter als der erste Nabenabschnitt 10. Beide Innenkerbverzahnungen 5 und 6 bilden eine gemeinsame axiale Mitte 9 aus, welche einen Mittelpunkt 15 in Bezug auf die axialen Enden 16, 17 der beiden Innenkerbverzahnungen 5 und 6 ausbildet. Ein (erstes) Ende 16 der ersten Innenkerbverzahnung 5 ist dabei in einer ersten axialen Richtung der zweiten Innenkerbverzahnung 6 zugewandt. Ein (zweites) Ende 17 der zweiten Innenkerbverzahnung 6 ist wiederum der ersten Innenkerbverzahnung 5 zugewandt. Die jeweiligen Enden 16 und 17 sind durch die jeweils einander zugewandten Stirnseiten der Innenkerbverzahnungen 5, 6 gebildet. Während das erste Ende 16 durch eine axiale Stirnseite des ersten Nabenabschnittes 10 gebildet ist, ist das zweite Ende 17 in Form eines sich in radialer Richtung erweiternden Absatzes, der wiederum der ersten Innenkerbverzahnung 5 zugewandt ist, ausgebildet.
Die axialen Enden 16, 17 sind folglich einander zugewandt und um einen axialen Abstand beabstandet voneinander angeordnet. Auf halber Entfernung, d.h. mittig zwischen diesen beiden Enden 16, 17 ist in den 1 und 4 jeweils der Mittelpunkt 15 / die Mitte 9 markiert, der / die als Kreuzungspunkt zwischen der Mittellinie 26 und der Drehachse 22 dargestellt ist.
Die Abtriebswellen sind jeweils derart in die Innenkerbverzahnungen 5, 6 eingesetzt, dass die Mitte 9 / der Mittelpunkt 15 auch einer Mitte 9 des Abstandes der einander zugewandten Stirnseiten der beiden Abtriebswellen im montierten Zustand entspricht. Folglich sind auch die Abtriebswellen in einem Betriebszustand symmetrisch relativ zu der Mittellinie 26 angeordnet / eingesetzt.
Sowohl der erste Nabenabschnitt 10 als auch der zweite Nabenabschnitt 11 erstrecken sich jeweils von ihrem (ersten bzw. zweiten) Flanschabschnitt 12, 13 (und somit auch von den Außenstirnverzahnungen 7, 8) aus in eine gemeinsame axiale Richtung, nämlich in die erste axiale Richtung weg. Die Nabenabschnitte 10, 11 erstrecken sich dabei derart weit, dass in dem Betriebszustand des Stirnraddifferentials 1 die Mitte 9 zwischen den einander zugewandten stirnseitigen Enden der Abtriebswellen in axialer Richtung auf der selben Seite beider Außenstirnverzahnungen 7, 8 beabstandet zu diesen Außenstirnverzahnungen 7, 8 angeordnet ist. Wie auch in Verbindung mit 4 besonders gut zu erkennen ist, ist die Mitte 9 / Mittellinie 26 nicht nur in axialer Richtung beabstandet zu den beiden Außenstirnverzahnungen 7, 8, sondern auch zu einer Verzahnungsmitte 27 des Antriebsstirnrades 21. Die Verzahnungsmitte 27 ist hierbei jene axiale Mitte der Außenverzahnung des Antriebsstirnrades 21.
Wie besonders gut in 2 auch zu erkennen ist, weist die erste Außenstirnverzahnung 7 einen geringeren Verzahnungskreisdurchmesser / Teilkreisdurchmesser als die zweite Außenstirnverzahnung 8 des zweiten Sonnenrades 4 auf.
Zurückkommend auf 1 ist im Weiteren zu erkennen, dass das erste Sonnenrad 3 nicht nur in radialer Richtung an dem zweiten Sonnenrad 4, sondern auch in axialer Richtung an einem durch die Stirnnut 24 gebildeten Absatz 30 abgestützt ist. Folglich sind die beiden Sonnenräder 3, 4 gegeneinander in axialer Richtung abgestützt. Das erste Sonnenrad 3 ist somit, in anderen Worten ausgedrückt, in der ersten axialen Richtung an dem zweiten Sonnenrad 4, das zweite Sonnenrad 4 wiederum in der zu der ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung an dem ersten Sonnenrad 3 abgestützt.
Die beiden Lagersitzbereiche 19, 20 des Differenzialkorbes 18 erstrecken sich jeweils axial benachbart zu den Sonnenrädern 3, 4 radial nach innen. Der erste Lagersitzbereich 19 erstreckt sich derart weit in radialer Richtung, dass er in einem Betriebszustand in radialer Richtung mit einem im Wesentlichen hülsenförmigen (ersten) Abstützbereich 31 an / auf einer Außenmantelfläche der ersten Abtriebswelle abgestützt ist und somit den Differentialkorb 18 rotatorisch / gleitend relativ zu dieser ersten Abtriebswelle lagert. Der zweite Lagersitzbereich 20 erstreckt sich ebenfalls in radialer Richtung derart weit, dass er in einem Betriebszustand in radialer Richtung mit einem im Wesentlichen hülsenförmigen (zweiten) Abstützbereich 32 an / auf einer Außenmantelfläche der zweiten Abtriebswelle abgestützt ist und somit den Differentialkorb 18 rotatorisch / gleitend relativ zu dieser zweiten Abtriebswelle lagert.
Der erste Lagersitzbereich 19 erstreckt sich zu der zweiten axialen Richtung des ersten Sonnenrades 3 und liegt zudem in axialer Richtung an einer dem zweiten Nabenabschnitt 11 abgewandten Seite des ersten Nabenabschnittes 10 an. Zu diesem Zwecke ist an dem ersten Nabenabschnitt 10 ein sich in der zweiten axialen Richtung erstreckender, ringförmiger Anschlagsvorsprung 33 ausgebildet. Dieser Anschlagsvorsprung 33 erstreckt sich axial von dem ersten Flanschabschnitt 12 aus in der zweiten axialen Richtung. Dadurch ist das erste Sonnenrad 3 im Bereich seines Nabenabschnittes 10 zu der zweiten axialen Richtung hin an dem ersten Lagersitzbereich 19 axial abgestützt.
Der zweite Lagersitzbereich 20 erstreckt sich wiederum auf einer dem ersten Sonnenrad 3 abgewandten Seite des zweiten Sonnenrades 4 im Wesentlichen trichterförmig hin. Der zweite Lagersitzbereich 20 liegt wiederum in der zweiten axialen Richtung an dem zweiten Nabenabschnitt 11 an. Somit ist das zweite Sonnenrad 4 in der ersten axialen Richtung über diesen zweiten Lagersitzbereich 20 abgestützt. Aufgrund der weiteren axialen Erstreckung des zweiten Nabenabschnittes 11 / des zweiten Sonnenrades 4 sowie der etwas kürzeren axialen Erstreckung des ersten Nabenabschnittes 10 / des ersten Sonnenrades 3, ist es auch notwendig, den ersten Lagersitzbereich 19 in axialer Richtung kürzer auszugestalten als den zweiten Lagersitzbereich 20. In 3 ist besonders gut der im Wesentlichen trichterförmig ausgestaltete zweite Lagersitzbereich des Differenzialkorbes 18 zu erkennen.
Das zweite Sonnenrad 4 weist insbesondere im Bereich seines zweiten Nabenabschnittes 11 eine höhere Biege- sowie Torsionssteifigkeit sowie ein größeres Widerstandsmoment als das erste Sonnenrad 3 im Bereich seines ersten Nabenabschnittes 10 auf.
In anderen Worten ausgedrückt, umfasst die Erfindung somit einen speziellen Typ eines Sonnenrades 3, 4 auf beiden axialen Seiten des Stirnraddifferenzials 1. Während das rechte Sonnenrad (zweites Sonnenrad 4) ein größeres Widerstandsmoment aufweist als das linke Sonnenrad (erstes Sonnenrad 3), um die Torsionssteifigkeit zu erhöhen und um dadurch die längere / größere Länge zu kompensieren. Das linke Sonnenrad 3 hat somit eine kürzere Länge sowie ein geringeres Widerstandsmoment als das rechte Sonnenrad 4. Dadurch hat das linke Sonnenrad 3 auch eine geringere Steifigkeit, um die Balance der beiden Sonnenräder 3, 4 der beiden Seiten zu halten. Beide Sonnenräder 3, 4 sind in axialer Richtung durch unterschiedliche Gehäuse / Trägerabschnitte umgeben. Zusätzlich ist das linke Sonnenrad 3 ausgestaltet, um in das rechte Sonnenrad 4 eingesetzt zu werden.
Bezugszeichenliste

1: Stirnraddifferenzial
2: Planetenrad
3: erstes Sonnenrad
4: zweites Sonnenrad
5: erste Innenkerbverzahnung
6: zweite Innenkerbverzahnung
7: erste Außenstirnverzahnung
8: zweite Außenstirnverzahnung
9: Mitte
10: erster Nabenabschnitt
11: zweiter Nabenabschnitt
12: erster Flanschabschnitt
13: zweiter Flanschabschnitt
14: Innenumfangsseite
15: Mittelpunkt
16: Ende der ersten Innenkerbverzahnung
17: Ende der zweiten Innenkerbverzahnung
18: Differenzialkorb
19: erster Lagersitzbereich
20: zweiter Lagersitzbereich
21: Antriebsstirnrad
22: Drehachse
23: Lagerbolzen
24: Stirnnut
25: erster Endbereich
26: Mittellinie
27: Verzahnungsmitte
28: erster Trägerabschnitt
29: zweiter Trägerabschnitt
30: Absatz
31: erster Abstützbereich
32: zweiter Abstützbereich
33: Anschlagsvorsprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013215888 A1 [0002]

Claims

Stirnraddifferenzial (1) für ein Kraftfahrzeug, mit mehreren Planetenrädern (2) und zwei Sonnenrädern (3, 4), wobei jedes Sonnenrad (3, 4) zum drehfesten Verbinden mit einer Abtriebswelle eine Innenkerbverzahnung (5, 6) und eine mit zumindest einem Planetenrad (2) kämmende Außenstirnverzahnung (7, 8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (3, 4) derart ausgestaltet und relativ zueinander angeordnet sind, dass in einem Betriebszustand des Stirnraddifferentials (1) eine Mitte (9) zwischen den einander zugewandten stirnseitigen Enden der Abtriebswellen in axialer Richtung auf der selben Seite der Außenstirnverzahnungen (7, 8) beabstandet zu diesen Außenstirnverzahnungen (7, 8) angeordnet ist.
Stirnraddifferenzial (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sonnenrad (3, 4) einen Nabenabschnitt (10, 11) aufweist, an dem dessen Innenkerbverzahnung (5, 6) ausgebildet ist.
Stirnraddifferenzial (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nabenabschnitte (10, 11) in einer gemeinsamen axialen Richtung von der Außenstirnverzahnung (7, 8) ihres Sonnenrades (3, 4) weg erstrecken.
Stirnraddifferenzial (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstirnverzahnung (7, 8) jedes Sonnenrades (3, 4) an einer radialen Außenseite eines sich in radialer Richtung erstreckenden Flanschabschnittes (12, 13) des jeweiligen Sonnenrades (3, 4) ausgebildet ist.
Stirnraddifferenzial (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Sonnenrad (3, 4) durch Anlage an einer Innenumfangsseite (14) eines zweiten Sonnenrades (3, 4) radial abgestützt ist.
Stirnraddifferenzial (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sonnenräder (3, 4) zueinander gleitend gelagert sind.
Stirnraddifferenzial (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte (9) einem axial mittig zwischen den einander zugewandten Enden (16, 17) der Innenkerbverzahnungen (5, 6) angeordneten Mittelpunkt (15) entspricht.
Stirnraddifferenzial (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differentialkorb (18), innerhalb dessen die Sonnenräder (3, 4) angeordnet sind und an welchem die Planetenräder (2) rotatorisch gelagert sind, zwei Lagersitzbereiche (19, 20) ausbildet, die zur rotatorischen Lagerung an den Abtriebswellen vorgesehen sind, wobei die Lagersitzbereiche (19, 20) zu je einer anderen axialen Richtung neben den Sonnenrädern (3, 4) angeordnet sind.
Stirnraddifferenzial (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte (9) zu einem drehfest mit dem Differentialkorb (18) verbundenen Antriebsstirnrad (21) in axialer Richtung beabstandet ist.
Stirnraddifferenzial (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sonnenräder (3, 4) unterschiedlich weit in axialer Richtung erstrecken.