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Die vorliegende Erfindung betriff ein Stirnraddifferential mit einem Planetengetriebe mit einem ersten Planetensatz, einem zweiten Planetensatz, einem Planetenträger, einem ersten Sonnenrad und einem zweiten Sonnenrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein Differentialgetriebe hat die Aufgabe, die bei Kurvenfahrten auftretenden Drehzahlunterschiede der Räder an angetriebenen Achsen auszugleichen. Diese Drehzahlunterschiede treten in Kurven auf, da sich das kurvenäußere Rad schneller als das kurveninnere Rad drehen muss, da das kurvenäußere Rad eine längere Strecke zurücklegen muss als das kurveninnere Rad. Sind beide Räder starr miteinander verbunden, drehen diese sich aber zwingend gleich schnell. Ein Differentialgetriebe, auch „Ausgleichsgetriebe“ genannt, sorgt durch die Entkoppelung der Räder nun dafür, dass sich beide Räder unterschiedlich schnell drehen können und eben nicht direkt miteinander verbunden sind.
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Auf unebenem Boden und bei nicht-festen Straßen (Gelände, Matsch, Wiesen, Schnee, Eis, etc.) führt diese Entkoppelung der Räder aber zu Nachteilen. Dies liegt daran, dass bei Fahrbahnverhältnissen, welche für Traktionsunterschiede zwischen dem kurveninneren und kurvenäußeren Rad sorgen, das Rad mit dem kleineren Reibwert die übertragbare Vortriebskraft für beide Räder einer angetriebenen Achse limitiert. Anders formuliert, ein Rad mit geringerer Reibung - zum Beispiel auf losem Untergrund oder auf Eis - dreht schon bei niedrigem Drehmoment durch und sorgt dafür, dass dem anderen Rad ebenfalls dieses niedrige Drehmoment zugeteilt wird.
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Um derartige Situationen zu vermeiden, können die Differentiale mit einer Sperrmöglichkeit versehen werden (man spricht dann allgemein auch von einem „Sperrdifferential“ oder einer „Differentialsperre“). Über diese Sperrwirkung wird die vorstehend beschriebene ausgleichende Funktion des Differentials aus- bzw. eingeschaltet. Im gekoppelten Zustand drehen die Räder dann trotz des Differentials zwingend gleich schnell.
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Größtenteils werden Differentialsperren bei Off-Road-Anwendungen verwendet, um auf Geländestrecken eine permanente und gleichmäßige Kraftübertragung auf allen Rädern zu gewährleisten und damit eine gute Traktion im Gelände zu gewähren.
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Bekannte Sperrdifferentiale sind Kegelraddifferentiale, welche meistens mittels Klauenkupplungen oder Lamellenpaketen gesperrt sind. Mechanisch sind diese Klauenkupplungen oder Lamellenpaketen meist so ausgelegt, dass diese nur im Stand oder bei geringen Rollbewegungen aktiviert werden können.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Stirnraddifferentials der Eingangs genannten Art als Sperrdifferential anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stirnraddifferential mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, durch nur minimale Abänderung des Differentialgetriebes der Eingangs genannten Art dessen Off-road-Eigenschaften zu verbessern und damit auch eine mögliche Nachrüstbarkeit bzw. Ausstattungslinie der Fahrzeuge für Off-Road Anwendungen zur Verfügung zu stellen. Es werden nur minimal notwendige Komponenten hinzugefügt und damit das Getriebe bzw. Fahrzeug um eine weitere wichtige Funktion ergänzt.
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Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stirnradifferentials sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 7.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1: eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines als ein Differentialgetriebe ausgebildeten Planetengetriebes mit Differentialsperre,
- 2: einen Halbschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach 1, wobei die Differentialsperre ausgelegt ist,
- 3: der Halbschnitt nach 2, ergänzt um die Verzahnungsebenen innerhalb des als ein Differentialgetriebe ausgebildeten Planetengetriebes mit Differentialsperre,
- 4: der Halbschnitt nach 2, ergänzt um die Verzahnungsebenen innerhalb des als ein Differentialgetriebe ausgebildeten Planetengetriebes mit Differentialsperre, wobei die Differentialsperre eingelegt und das Differential gesperrt ist,
- 5: ein Halbschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Getriebeanordnung für eine elektrische Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs mit einer Eingangsstufe und einer Differentialstufe (mit Differentialsperre), wobei die Differentialsperre ausgelegt ist,
- 6: eine Draufsicht auf die Getriebeanordnung nach 5,
- 7: eine perspektivische Darstellung eines Teils der Getriebeanordnung nach 5, mit Fokus auf die Verzahnungssituation, wobei die Differentialsperre ausgelegt ist,
- 8: der Halbschnitt des Ausführungsbeispiels einer Getriebeanordnung für eine elektrische Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs mit einer Eingangsstufe und einer Differentialstufe (mit Sperreinrichtung) nach 5, wobei die Differentialsperre geschlossen ist,
- 9: eine perspektivische Darstellung eines Teils der Getriebeanordnung nach 8, mit Fokus auf die Verzahnungssituation, wobei die Differentialsperre geschlossen ist,
- 10: eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des Hohlrades, mit Fokus auf dessen Verzahnung, und
- 11: eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines der Planeten, mit Fokus auf dessen Verzahnung.
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1 zeigt ein als ein Differentialgetriebe ausgebildetes Planetengetriebe 1 in einer perspektivischen Darstellung durch die Drehachse 2 des Planetengetriebes 1, an welchem nachfolgend die allgemeinen Merkmale des vorliegenden Differentialgetriebes erklärt werden sollen. Das Planetengetriebe 1 ist zum Beispiel zur Verteilung eines Antriebsdrehmoments auf zwei Abtriebswellen eines Fahrzeugs ausgebildet und kann Teil eines Antriebstranges mit verbrennungsmotorischem, elektromotorischem oder hybridem Antrieb bzw. Antrieben sein.
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Das Planetengetriebe 1 weist ein erstes und ein zweites Sonnenrad 3a, 3b auf, welche die Ausgänge des Planetengetriebes 1 bilden. Vorliegend sind die beiden Sonnenräder 3a,3b koaxial angeordnet und eine gemeinsame Drehachse der Sonnenräder 3a,3b entspricht der Drehachse 2 des Planentengetriebes 1. Alternativ wäre auch ein achsparalleler Aufbau möglich, bei welchem die Drehachse zumindest eines der Sonnenräder 3a,3b achsversetzt zur Drehachse 2 des Planetengetriebes 1 achsparallel angeordnet sein kann.
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Das Planetengetriebe 1 umfasst ferner einen Satz erster Planeten 4a, sowie einen Satz zweiter Planeten 4b, wobei das erste Sonnenrad 3a mit den ersten Planeten 4a und das zweite Sonnenrad 3b mit den zweiten Planeten 4b kämmen. Die Planeten 4a,4b sind mit ihren Planetendrehachsen auf einem gemeinsamen Teilkreis T angeordnet, welcher koaxial zur Drehachse 2 angeordnet ist. Die Planeten 4a,4b kämmen paarweise miteinander, wobei jeweils ein erstes Planet 4a mit einem zweiten Planet 4b kämmt und ein „Planetenpaar“ bildet.
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Der Planetenträger umfasst Seitenscheiben 6a,6b und Bolzen 5, wobei die Seitenscheiben 6a,6b die Bolzen 5 beidseitig tragen und die Bolzen 5 die ersten und zweiten Planeten 4a,4b lagern. In der Darstellung von 1, wurde die Seitenscheibe 6a weggelassen, um die in der Darstellung dahinter liegenden Komponenten (insbesondere die ersten und zweiten Planeten 4a,4b und das Hohlrad 14) sichtbar zu machen.
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Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Planetenträger 6a,6b weiterhin einen zylindrischen äußeren Bereich 13, welcher von den Seitenscheiben 6a,6b getragen ist und eine radial äußere Stirnverzahnung 7 (geradverzahnt oder schrägverzahnt) aufweist, die den Eingang in das Planetengetriebe 1 bildet. Vorliegend ist die gesamte Konstruktion des Differentials unterhalb des sog. „Final Drive“ (Abtriebsrad) untergebracht, wodurch es axial sehr schmal baut, was in elektrischen Antrieben oft gefragt ist. Dabei ist das Final Drive wie beschrieben mittels Trägerelementen (den Seitenscheiben 6a,6b) bestückt, welche später die gesamten Differentialräder (Planeten 4a,4b) lagern.
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Radial innerhalb des zylindrischen Bereichs 13 des Abtriebsrads ist als wesentliches Element der Differentialsperre für das Stirnradifferential das Hohlrad 14 angeordnet. An der radial inneren Umfangsfläche weist das Hohlrad 14 eine Verzahnung (25) auf, welche zum Eingriff mit den Verzahnungen der Planeten 4a,4b vorgesehen ist. In der in 1 dargestellten ersten Stellung kämmt das Hohlrad 14 ausschließlich mit den ersten Planeten 4a des ersten Planetensatzes, welche wiederum mit dem ersten Sonnenrad 3a kämmen.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des als ein Sperrdifferentialgetriebe ausgebildeten Planetengetriebes 1 nach 1 in einem Halbschnitt durch die Drehachse 2 des Planetengetriebes 1.
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Die Sonnenräder 3a,3b weisen jeweils einen Hülsenabschnitt auf, welcher koaxial zur Drehachse 2 angeordnet ist. In diesen Hülsenabschnitten sind an den Innenumfangsflächen jeweils Verzahnungen 8a,8b ausgebildet, welche eine in Umlaufrichtung um die Drehachse 2 formschlüssige Aufnahme von (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigten) Abtriebswellen, ermöglichen. Ferner weisen die Sonnenräder 3a,3b Radialabschnitte 9a,9b auf, welche an ihren freien Stirnseiten jeweils eine umlaufende Stirnverzahnung 10a,10b tragen, welche jeweils mit einem der beiden Planetensätze mit der Mehrzahl an Planeten 4a,4b kämmen.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Verzahnung 10a eine negative Profilverschiebung und die Verzahnung 10b eine positive Profilverschiebung aufweisen können. In gleicher Weise können die ersten Planeten 4a eine positive Profilverschiebung und die Planeten 4b eine negative Profilverschiebung aufweisen, sodass sichergestellt ist, dass die ersten Planeten 4a ausschließlich mit dem ersten Sonnenrad 3a sowie die zweiten Planeten 4b ausschließlich mit dem zweiten Sonnenrad 3b kämmen.
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Die Sonnenräder 3a, 3b sind als Umformteile ausgebildet, insbesondere sind die Hülsenabschnitte 8a, 8b als gezogene Bereiche realisiert. Der Übergang von den Hülsenabschnitten 8a, 8b zu den Radialabschnitten 9a, 9b ist in dem gezeigten Längsschnitt in der Innenkontur als ein mehr oder weniger stark ausgeprägtes L-förmiges Profil mit einem stehenden und einem liegenden Schenkel ausgebildet.
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Die Seitenteile 6a,6b des Planetenträgers sind vorzugsweise als Umformteile ausgebildet, insbesondere sind axial zur Drehachse 2 ausgerichtete Hülsenabschnitte 11 a, 11 b als gezogene Bereiche realisiert. Der Übergang von den axial zur Drehachse 2 ausgerichteten Hülsenabschnitten 11 a, 11b zu radial gerichteten Seitenabschnitten ist in dem gezeigten Längsschnitt in der Innenkontur als ein mehr oder weniger stark ausgeprägtes L-förmiges Profil mit einem stehenden und einem liegenden Schenkel ausgebildet.
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Die Planeten 4a,4b sind über die Bolzen 5 an den Seitenteilen 6a, 6b gelagert und im Raum zwischen diesen Seitenteilen 6a,6b angeordnet.
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Die Seitenteile 6a,6b des Planetenträgers sind jeweils über einen Stützring 12a,12b an den Sonnenrädern 3a,3b abgestützt.
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In der Darstellung nach den 3 und 4 (welche der Darstellung der 2 ohne Bezugszeichen entsprechen) sind die im Stirnraddifferential 1 gebildeten Verzahnungsebenen V1, V2 und V3 eingezeichnet.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines symmetrischen Stirnraddifferentials zeichnet sich dadurch aus, dass die Planeten 4a, 4b auf einem gleichen Teilkreis T angebracht sind, dass die Planeten 4a,4b selbst vollständig gleichartig sind, und dass die Differentialsonnenräder3a,3b ebenfalls vollständig gleichartig sind (wenn auch gespiegelt zueinander). Durch die vielen gleichartigen Teile ist das symmetrische Differential in der Herstellung günstiger. Die Verzahnung kann deutlich stabiler und damit schmäler ausgelegt werden. Durch die gleichen Durchmesser der Sonnenräder 3a,3b und der Planeten 4a,4b kann der Sonnenkontakt (d.h. der Kontakt zwischen den Planeten und den Sonnenrädern) nicht in der gleichen Ebene wie der Planetenkontakt (d.h. der Kontakt zwischen den ersten und zweiten Planeten) stattfinden. Dadurch entstehen insgesamt drei Verzahnungsebenen V1, V2 und V3.
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Als wesentliches Element der Differentialsperre für das Differential ist das Hohlrad 14 vorgesehen. In den 1 und 2 ist das Hohlrad 14 im Eingriff mit ausschließlich den Planeten 4a des ersten Planetensatzes (in 2/3 auf der „rechten Seite“) in der Verzahnungsebene V1. In der gleichen Verzahnungsebene V1 sind die ersten Planeten 4a in Eingriff mit dem ersten Sonnenrad 3a. Solange das Hohlrad 14 nur mit den Planeten eines der beiden Planetensätze des Stirnraddifferentials kämmt, so wirkt das Differential wie ein gewöhnliches offenes Differential mit dem dazu gewöhnlichen nicht erhöhtem Sperrwert. Das Hohlrad 14 ist vorliegend aber axial verschiebbar ausgebildet. Wird das Hohlrad 14 aus der dargestellten Stellung in der Verzahnungsebene V1 in die Verzahnungsebene V2 verlagert (wie in 4 dargestellt), ist das Hohlrad 14 immer noch in Eingriff mit den ersten Planeten 4a, kommt aber zusätzlich auch noch in Eingriff mit den zweiten Planeten 4b des zweiten Planetensatzes, so dass die Verzahnung aus den Planetenpaaren der Planeten 4a,4b beider Planetensätze mit dem Hohlrad 14 in der Verzahnungsebene V2 verbunden sind. Wird das Hohlrad 14 in dieser Art axial verschoben und umschließt beide Planeten 4a,4b eines Planetenpaares, so können sich die beiden Planeten aufeinander nicht abwälzen und sind somit gesperrt. Das Differential ist nun voll gesperrt. Durch die reine Sperrung der beiden Planeten 4a,4b über das Hohlrad 14 zueinander, wird keine zusätzliche Kraft auf den Differentialkorb übertragen. Die Sperrfunktion erfolgt rein innerhalb der Verzahnung.
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Das Hohlrad 14 selbst benötigt keine radiale Lagerung, da es ständig durch die langsame Abwälzbewegung und Drehmoment im Differential geführt wird. Für axiale Bewegungseinschränkung und Anschläge können die Planetenträgerbauteile gut genutzt werden.
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Selbstverständlich ist es vollständig gleichwertig, mit welchem der beiden Planetensätze das verschiebbar angeordnete Hohlrad 14 in den „offen-Stellung“ kämmt. Wichtig ist nur, dass in der „geschlossen-Stellung“ das Hohlrad 14 mit Planeten beider Planetensätze im Eingriff ist.
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Dabei lässt sich das Hohlrad 14, welches normalerweise nur mit den Planeten 4a eines der beiden Planetensätze kämmt (egal ob mit der rechten oder linken Seite, hier ist dies anhand der rechten Seite dargestellt), axial mittels eines geeigneten Betätigungsmechanismus in die „Sperrstellung“ in der Verzahnungsebene V2 verschieben. Als Betätigungsmechanismus für das Hohlrad 14 kann dabei ein Kolben vorgesehen sein, mit Hilfe dessen das Hohlrad 14 entlang der Verzahnungen der Planeten 4a,4b axial verschoben werden. Der Kolben kann mittels Hydraulik aktuiert werden, wobei auch andere Arten der Aktuierung, z.B. elektrisch, elektro-hydraulisch oder mechanisch, möglich sind. Der Kolben kann als ein Kunststoffkolben ausgebildet sein, der einen „Schnapphaken“ aufweist, welcher in eine am Hohlrad 14 ausgebildete Nut 20 eingreift, um den Kolben und das Hohlrad 14 miteinander axial fest aber drehbeweglich zu verbinden, um eine bestehende Differenzdrehzahl zwischen Kolben und Hohlrad 14 auszugleichen.
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Die Ausführung dieses Differentials beschränkt sich nicht nur auf ein, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebenes und den Figuren dargestelltes, Stirnraddifferential als Einzelnes (für achsparallele Anwendungen) sondern kann auch in der gleichen oder ähnlichen Ausführungsform in einer Getriebeanordnung Stirnraddifferential integriert verwendet werden. In 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Getriebeanordnung für eine elektrische Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs mit einer Eingangsstufe und einer Differentialstufe (mit Sperreinrichtung) gezeigt.
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Die Eingangsstufe umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel ein in 5 nur teilweise dargestelltes eingangsseitiges Planetengetriebe mit Sonnenrad, Planetensatz mit Planeten, Planetenträger und Hohlrad, wobei ein von einem Elektromotor erzeugtes Drehmoment bevorzugt über eine Hohlwelle (nicht gezeigt) an das Sonnenrad (nicht gezeigt) des Planetengetriebes vermittelt wird. Vom Sonnenrad wird das Drehmoment an einen 1.Satz Planeten (nicht gezeigt) des Planetengetriebes der Eingangsstufe weitervermittelt, wobei jeweils ein Planet dieses 1.Planetensatzes mit einem Planeten eines 2.Planetensatzes fest verbunden ist. In 5 ist ein Planet 21 des 2.Planetensatzes des Planetengetriebes gezeigt. Jeweils ein Planet des 1.Satzes und ein Planet 21 des 2.Satzes sind vorzugsweise als ein gebauter Planet auf einem gemeinsamen (Lager-)Zapfen an einem Planetenträger 22 gemeinsam drehbar gelagert. Es sind vorzugsweise vier solcher gebauter Planeten vorgesehen, wenn auch eine Verwendung von drei oder fünf gebauter Planeten ebenso möglich wäre.
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Die Eingangsstufe umfasst also die Antriebssonne, die ersten und zweiten Planetensätze, den Planetenträger 2 und ein (in 1 nicht gezeigtes) Hohlrad, wobei die Antriebssonne mit Planeten des ersten Planetensatzes des Planetengetriebes der Eingangsstufe kämmt, und wobei die einzelnen Planeten des ersten Planetensatzes des Planetengetriebes der Eingangsstufe mit jeweils einem der Planeten des zweiten Planetensatzes des Planetengetriebes der Eingangsstufe drehfest verbunden sind.
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Die Differentialstufe umfasst ein nur teilweise abgebildetes Stirnraddifferential mit einem Planetengetriebe mit zwei Sonnenrädern 3a,3b, zwei Planetensätzen mit ersten Planeten 4a bzw. zweiten Planeten 4b (mit jeweils zumindest 3 Planeten), einem Planetenträger 23 und einem Hohlrad 14, und (Lager-)Zapfen 24, auf welchen die Planeten 4a, 4b des Planetengetriebes des Differentials drehbar gelagert sind, und welche Drehmoment-eingangsseitig am Planetenträger 22 des Planetengetriebes der Eingangsstufe abgestützt und fest angebunden sind.
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Zur Klarstellung der nachfolgend noch im Einzelnen erläuterten Funktion des Hohlrades 14 des Stirnraddifferentials wird dieses nachfolgend auch als „Schiebehohlrad“ bezeichnet.
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Allgemein sei zur Begriffsklärung noch darauf hingewiesen, dass sich ein Stirnraddifferential über die Verwendung von stirnverzahnten Zahnrädern als Sonnen, Planeten, etc. definiert im Gegensatz zum Kegelraddifferential. Das Stirnrad (oder Zylinderrad) ist eine (hohl-)zylindrische Scheibe, welche auf ihrem Umfang verzahnt ist. Mit „Stirn“ ist eine Außenform gemeint. Wenn das Gegenrad ebenfalls ein Stirnrad oder eine stirnverzahnte Welle ist, sind die Achsen der beiden Räder parallel, und es entsteht ein Stirnradgetriebe.
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Das Stirnraddifferential der Differentialstufe gemäß dem Ausführungsbeispiel umfasst, wie in der perspektivischen Darstellung der 6 ersichtlich, einen ersten und einen zweiten Planetensatz mit ersten Planeten 4a bzw. zweiten Planeten 4b, wobei die Planeten 4a des ersten Planetensatzes mit einem ersten Sonnenrad 3a und die Planeten 4b des zweiten Planetensatzes mit einem zweiten Sonnenrad 3b kämmen, und wobei Planeten 4a,4b der beiden Planetensätze des Stirnraddifferentials paarweise nebeneinander angeordnet sind und miteinander kämmen.
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Die beiden Planetengetriebe von Eingangsstufe und Differentialstufe sind über den gemeinsamen gebauten Planetenträger (der eine käfigartige bzw. topfförmige Struktur aufweist) miteinander gekoppelt, welcher den Planetenträger 22 der Eingangsstufe, den Planetenträger 23 des Differentials und die (Lager-) Zapfen 24 umfasst. Die Bauteile 22, 23 und 24 bilden dementsprechend die wesentlichen strukturtragenden Elemente des gemeinsamen Planetenträgers, in welchen die Planeten 21 des 2.Planetensatzes des Planetengetriebes der Eingangsstufe, die Planeten 4a des 1.Planetensatzes des Planetengetriebes des Differentials und die Planeten 4b des 2.Planetensatzes des Planetengetriebes des Differentials gemeinsam drehbar gelagert sind.
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Radial außerhalb der Planeten 4a,4b der beiden Planetensätze des Planetengetriebes des Stirnraddifferentials der Differentialstufe ist das Schiebehohlrad 14 angeordnet, welches an einer inneren Mantelfläche eine Verzahnung 25 ausgebildet hat, welche in dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel in Eingriff steht mit den Verzahnungen der Planeten 4a ausschließlich eines der beiden Planetensätze 4a,4b des Planetengetriebes der Differentialstufe. Das Schiebehohlrad 14 ist in dieser „offen-Stellung“ nicht im gleichzeitigen Eingriff mit der Verzahnung der Planeten 4b des zweiten Planetensatzes. Diese Stellung wird auch besonders verdeutlicht durch die Darstellungen der 6 und 7.
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Das Schiebehohlrad 14 ist axial verlagerbar angeordnet, sodass das Schiebehohlrad 14 entlang den Zähnen der Verzahnungen der mit dem Schiebehohlrad in Eingriff stehenden Planeten 4a des Planetengetriebes des Stirnraddifferential verlagerbar ist. Vermittelt dieser Verlagerung kann die Innenverzahnung des Schiebehohlrades 14 in Eingriff gebracht werden mit der Verzahnung der zweiten Planeten des zweiten Planetensatzes des Stirnraddifferentials. Diese Stellung ist in 8 gezeigt und stellt die gesperrte Stellung der Differentialstufe dar („geschlossen-Stellung“). In dieser Stellung sind die Bewegungen der Planeten 4a,4b beider Planetensätze über das Hohlrad 14 miteinander gekoppelt, denn die Planeten 4a,4b beider Planetensätze des Planetengetriebes der Differentialstufe sind untereinander kämmend angeordnet. Diese Stellung wird auch besonders verdeutlicht durch die perspektivische Darstellung der 9.
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Die Vorrichtung zur Sperrung der Differentialstufe umfasst weiterhin ein Betätigungselement, welches zur Axialverlagerung des Schiebehohlrades 14 vorgesehen ist. Welche Art der Aktuierung hier vorgesehen wird, z.B. elektrisch oder hydraulisch oder mechanisch, ist frei wählbar.
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Aus der Darstellung der 5 und 8 ist ersichtlich, dass ein Eingriffsbereich 20 vorgesehen sein kann, mit welchem ein Koppelelement 26 axial gekoppelt ist, sodass das Schiebehohlrad 14 und das Koppelelement 26 eine axial bewegliche Einheit bilden. Diese axial bewegliche Einheit wird über den Aktor betätigt, welcher nicht im Einzelnen gezeigt ist.
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Schiebehohlrad 14, Koppelelement 11 und Aktor bilden ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Sperrung der Differentialstufe.
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Die 10 enthält eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der Verzahnung 25, welche an einer inneren Umfangsfläche des Schiebehohlrades 14 ausgebildet ist. Es ist insbesondere ersichtlich, dass die Verzahnung 25 des Schiebehohlrades 14 mit einer Anfasung 27 ausgebildet ist.
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In 11 ist eine Außenverzahnung der Planeten 4a,4b mit einer Anfasung 28 gezeigt.
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Entsprechend können auf dem Schiebehohlrad 14 und auch auf Planeten 4a,4b mit der Gegenverzahnung an deren Stirnkante der Verzahnungen Fasen 27,28 angebracht werden. Mit dem Winkel und der Größe der Fase kann bei einem Einrastvorgang zwischen Einrastgeschwindigkeit bei der dies möglich wird und einem Komfort während dieses Prozesses variiert werden. Je nach Winkel und Größe lassen sich unterschiedliche Zustände erreichen. Die Schaltung in den Vollsperre-Modus (= Geschlossen-Stellung) erfordert keinen Halt des Fahrzeuges. Das Differential kann während der Fahrt bei z.B. Geradeausfahrten (wenn die Differenzdrehzahl und das Drehmoment nicht so hoch sind) in den Vollsperre-Modus geschalten werden.
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Die vorstehende Beschreibung offenbart unter anderem, ein Stirnraddifferential so auszulegen, dass alle Planeten eines Stirnraddifferentials mit einem verschiebbarem geradverzahntem Hohlrad in Eingriff sein können. Dabei ist das Hohlrad als eine mittels einer geeigneten Aktuatorik verschiebbare Komponente ausgelegt und ist zunächst nur mit einem Planeten pro Planetenpaare im Eingriff. Durch ein axiales Verschieben kann das Hohlrad über beide Planeten der Planetenpaars „gesteckt“ werden. Dabei werden beide Planeten in ihrer Bewegung gegeneinander gesperrt und können sich nicht mehr drehen. Eine 100% Sperre wird damit erreicht. Die Sperre kann während der Fahrt eingelegt werden und benötigt kein Stillstand der Zahnräder, bzw. sie benötigt eher eine leichte Relativbewegung der Zahnräder.
