DE2325257C3 - Vorrichtung zum Ausgleich des Zahndrucks für die Planetenräder eines Kegelrad-Differentialgetriebes - Google Patents

Description

druckausgleich dadurch herbeigeführt wird, daß das äußere, iiincnvcr/ahnie /enlralrad ehiMisch verformbar ausgeführt ist. wobei diese Verformungen Teilung·,- und Verzahnungsfehler, Einbaufehler usw. ausgleichen sollen. Die Verformungen in dem /.enlralrad laufen um, und dieses ist deswegen im Betrieb Biegewcchselbelastungen ausgesetzt. Außerdem kann eine Verformung wegen des Zahneingriffs nicht nur zur Änderung der Eingriffstiefe, sondern auch zu einer Beeinflussung der Winkellage des zugehörigen Unilaufrades führen.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Besehreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Eig. I den in der Ebene der Planetenräder liegenden Schnitt durch eine erfindungsgemiiße Vorrichtung,

Ei g. 2den Schnitt nach Linie M-Il aus Ei g. I,

I"ig. J den in der Ebene der Planetenräder liegenden Schnitt durch eine Ausbildung mit parallelepipedl'örmigen Einlagen,

Fig. 4 den Schnitt gemäß Linie IV-IVaus Ei g. 3.

Fig. 5 den Schnitt gemäß Linie V-V aus Ei g. 4,

Fig.6 den in der Ebene der Planetenräder liegenden Schnitt durch eine Ausbildung mit suibförmigen Einlagen,

Fig. 7 den Schnitt nach Linie VII-VII aus F i g. b, Fig. 8 den Schnitt nach Linie VIII-VMI aus Fig. 7,

Fig.9 die schnitlbildliche Darstellung gemäß F i g. 1 bei im Betrieb befindlichem Getriebe,

Fig. 10den in der Ebene der Planetenräder liegenden Schnitt durch eine Ausbildung mit in .Sektoren unterteiltem Ring,

Fig. 11 den Schnitt nach Linie Xl-Xl aus Fig. 10.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Kegelrad-Differentialgetriebe besitzt einen zweigeteilten Käfig 15, an dessen einer Hälfte das Zahnrad 4 ausgebildet ist, an welchem der Antrieb angreift. Zu beiden Seilen ist der Käfig mittels Achsstummeln in einem Gehäuse 5 gelagert, welches nicht weiter gezeigt ist. Durch diese Achsstummcl ragen die beiden Abtriebswcllen 6 in den Käfig hinein, wobei an ihren Enden die Zentralräder 7 aufgesetzt sind.

Zwischen den Zentralrädern 7 ist im Käfig ein Ausgleichskreuz 8 aus starr miteinander verbundenen und im Käfig gehaltenen Radialachsen 9 untergebracht.

Auf diesen Radialachsen sind Planetenrader 10 so aufgesetzt, daß sie sich drehen und in Radialrichtung verschieben können. Die Planetenrader 10 befinden sich in dauerndem Eingriff mit den beidseits gelegenen Zentralrädern 7.

Der Käfig 15 ist von einem biegsamen Ring 14 umgeben und auf diesem mittels seitlicher Begrenzungsanschläge 16 gehalten. Die Planetenrader 10 stützen sich mit ihren Rückseiten gegen diesen Ring ab, und zwar über Druckscheiben 17 und buchsenförmigen Einlagen 18, welche durch die Wand des Käfigs hindurchragen. Druckscheiben und Einlagen können sich längs der Radialachsen 9 verschieben.

Zur Einstellung der Eingriffstiefe zwischen den Planetenrädern 10 einerseits und den Zentralrädern 7 andererseits ist zwischen dem Ring 14 und dem Käfig 15 ein Keil 19 eingesetzt, der mittels der in einem Vorsprung 21 des Käfigs vordrehbaren Schraube 20 mehr oder weniger tief zwischen Käfig und Ring eingeschoben bzw. wieder herausbewegt werden kann. Bei einem Einschieben wird dieser Ring an der Umfangsstelle mehr vom Käfig abgehoben, so daß er an den Stellen der Berührung mit den Buchseneinlagen 18 stärker auf diese drückt und die Planetenrader 10 tiefer in den /iilineingriff zwingt.

Um die Kräfte, welche von den Zentralriidern 7 au jedes der Planelenräder K) übertragen wt'rdci gleichmäßiger zu verteilen, können die Einlagen 7. (E' ig. J, 4, ^r>) in Form von Parallelepipeden ausgebilde sein. Diese Einlagen sind so auf die Radialachsen 2 aulgesetzl, daß sie auf ihnen verschoben werde! können.

Im Käfig 24 befinden sich Führungsschlitze 2'5. Dit Eühnmgsflächen 26 dieser Sehlitze liegen parallel zu Ebene, welche durch die Drehachse »a« des Käfigs 2^ί und die entsprechende Radialachse 23 geht.

Die Einlagen 22 sind so mil ihren einandei gegenüberliegenden Flächen 27 zwischen den Eüh rungsflächen 26 eingesetzt, daß sie parallel uric senkrecht zur Drehachse »a« des Käfigs 24 verschober werden können.

Die einander gegenüberliegenden Radialachsen 2.1 sind paarweise starr niiteinandei verbunden, /.wischer diesen so entstandenen Achsenpaaren befindet sich ai ihrer Kreuzungsstelle ein gewisser Spall, welcher ihre relative Axialverschiebung bzw. ihre Schwenkung im Käfig 24 in Ebenen, die durch die Drehachse »it« dieses Käfigs gehen, ermöglichen.

Um die Stoßbclastungen, welche an den Zahnen der Zentralräder 7 des Differentialgetriebes beim Übertragen von bedeutenden wechselnden Lasten angreifen, zu vermindern, können die Radialachsen 28 (Fig. 6, 7, 8) starr miteinander verbunden sein. In diesem Fall besteht jede Einlage aus zwei Stäben 29, die sich auf entgegengesetzten Seiten der entsprechenden Radialachse 28 befinden und in Richtung längs der Drehachse »a« des Käfigs 30 angeordnet sind. Diese Stabe sind in im Käfig 30 ausgeführte Öffnungen 31 so eingesetzt daß sie sich senkrecht zur Drehachse »a« des Gehäuses verschieben können.

Der biegsame Ring 14 kann, um seine Herstellung zu vereinfachen, aus einem Band gefertigt sein, dessen Enden an der Außenfläche des Käfigs auf einem Abschnitt befestigt werden können, welcher sich zwischen zwei benachbarten Planetcnrädern befindet.

In Fig. 10 und 11 ist das Lösungsprinzip gemäß Anspruch 2 illustriert. Hier ist das ringförmige Verbindungsgl'ed 32 aufgeschlitzt und besteht aus Sektoren 35, die sieh zusammen mit den Druckscheiben 34 zu einem im Inneren des Käfiggehäuses 33 untergebrachten geschlitzten Ring ergänzen. Die zusammenwirkenden Enden dieser Teile sind abgeschrägt, so daß jedes Teil keilförmig zwischen seine Nachbarteile eindringt.

Um die Druckscheiben 34 im Käfig radial und tangential verschieben zu können, sind die Achsen 9¹ lose und mit einem gewissen Spiel durch Öffnungen 36 in diesen Teilen geführt. Zwischen den Druckscheiben 34 und der Innenfläche des Käfigs 33 bleibt auch ein gewisses Spiel.

Um die Zahneingriffstiefe zwischen den Planetenrädern 10 und den Zentralrädern 7 einzustellen, ist im Käfig 33 eine Gev/indebohrung vorgesehen, in der eine Schraube 37 sitzt. Diese steht senkrecht zur Drehachse »a« des Käfigs und beaufschlagt einen der Sektoren 35.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Kcgelraddifferentialgetriebe ist wie folgt:

In der Ausbildung gemäß Fig. 1 und 2 übertrag« der (nicht abgebildete) Antrieb über das Zahnrad 4 das Drehmoment auf den Käfig 15. Von diesem wird das Drehmoment über die Radialachsen 9 des Ausgleichskreuzes 8 und die auf diese Achsen aufgesetzten

Planetenräder 10 auf die Zentralräder 7 und die mit ihnen verbundenen Antriebswellen 6 übertragen. Beim Übertragen des Drehmoments auf die Abtriebswellen 6 entstehen an den Eingriffsstellen der Zähne zwischen den Zentralrädern 7 und den Planetenrädern 10 nach außen gerichtete Axialkräfte, welche an diesen Planetenrädern angreifen.

Infolge der Wirkung dieser Kräfte befinden sich die äußeren Stirnflächen der Planetenräder 10 über die Druckscheiben 17 und die Buchseneinlagen 18 in dauerndem Kontakt mit der Innenfläche des Rings 14.

Beim Auftreten von ungleichmäßigen Kräften der Zentralräder 7 auf die Planetenräder 10 bewegen sich die höher belasteten Planetenräder 10 unter Verformung des Rings 14 nach außen, bis diese Kräfte einander das Gleichgewicht halten. Dabei geraten diese höher belasteten Planetenräder 10 mehr aus dem Eingriff mit den Zentralrädern 7, während gleichzeitig die weniger belasteten tiefer in den Eingriff gezwungen werden. Beim Verschieben der Planetenräder 10 nach außen wird die auf sie von den Zentralrädern 7 übertragene Kraft geringer. Bei Verschiebung in umgekehrter Richtung wächst diese Kraft. Auf diese Weise wird das Ausgleichen der Kräfte der Zentralräder 7 auf die Planetenräder 10 sichergestellt.

In F i g. 9 ist illustriert, wie der Ring 14 sich verformt, wenn die Planetenräder durch die nach außen wirkenden Kräfte beaufschlagt werden. Der Ring 14 nimmt die Form eines Vielecks an, wobei die längs seinen Seiten wirkenden Zugkräfte gleichmäßig verteilt sind.

Bei der in F i g. 3 bis 5 gezeigten Ausbildung des Differentialgetriebes mit parallelepipedförmigen Einlagen 18 können die Kräfte der Zentralräder 7 auf jedes der Planetenräder 10 durch relatives Schwenken der Paare aus miteinander verbundenen Achsen 23 mit den auf ihnen sitzenden Planetenrädern 10 in Ebenen, welche durch die Drehachse »a« des Käfigs 24 gehen,

ίο und durch ihr relatives Verschieben längs dieser Achse ausgeglichen werden.

Das mit stabförmigen Einlagen 29 ausgeführte Differentialgetriebe gemäß F i g. 6 bis 8 arbeitet analog dem Differentialgetriebe mit buchsenförmigen Einlagen 18.

Wenn das Differentialgetriebe mit einem innenliegenden aufgeschlitzten ringförmigen Verbindungsglied 32 ausgeführt wird, werden die Drücke der Zentralräder 7 auf die Planetenräder 10 dadurch ausgeglichen, daß die höher belasteten Planetenräder 10 ihre zugehörigen Druckscheiben 34 tiefer zwischen seine benachbarter Sektoren 35 eindrücken, wodurch diese in Umfangsrichtung weggedrückt werden und auf die anderer Druckscheiben so lange wirken, bis die nach außer gerichteten Axialkräfte gleichmäßig auf alle Druck scheiben 34 verteilt sind, d. h. bis die Kräfte dei Zentralräder 7 auf die Planetenräder 10 ausgeglicher sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zum Ausgleich des Zahndrucks für die Planetenriidcr eines Kegelrad-Differentialgetriebes, in>.besondere für Fahrzeugantriebe, mit einem Antriebsrad, einem mit diesem drehfest verbundenen Käfig, zwei in diesem Käfig koaxial zum Antriebsrad und mit ihren Verzahnungen zueinander gelagerten Zentralrädern und mit mindestens zwei Planetenrädern, die gleichzeitig in beide Zentralräder eingreifen und auf Achsen frei drehbar und abhängig voneinander verschiebbar gelagert sind, die in einer Ebene zwischen den Zentralrädern und radial zu ihnen angeordnet sind, wobei die axialen Reaktionskriiflc an den Planetenrädern über Druckscheiben und ein ringförmiges Verbindungsglied untereinander ausgeglichen werden, das auf die nach außen gerichteten Stirnflächen der Planetenräder mit seiner inneren Fläche wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (14) biegsam und auf die Außenfläche des Käfigs (15) aufgesetzt ist, während zu seinem Konlitkt mit den äußeren Stirnflächen der Planetenräder (10) die Käfigwand durchdringende Einlagen (18) dienen, und daß zwischen dem Ring (14) und dem Käfig (15) ein in seiner Längsrichtung beweglicher Keil (19) zur Einstellung der Eingriffstiefe zwischen den Planetenrädern (10) und den Zentralrädern (7) angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung zum Ausgleich des Zahndrucks für die Planetcnräder eines Kegelrad-Differentialgetriebes, insbesondere für Fahrzeugantriebe, mit einem Antriebsrad, einem mit diesem drehfest verbundenen Käfig, zwei in diesem Käfig koaxial zum Antriebsrad und mit ihren Verzahnungen zueinander gelagerten Zentralrädern und mit mindestens zwei Planetenrädern, die gleichzeitig in beide Zentralräder eingreifen und auf Achsen frei drehbar und abhängig voneinander verschiebbar gelagert sind, die in einer Ebene zwischen den Zentralrädern und radial zu ihnen angeordnet sind, wobei die axialen Reaklionskräfte an den Planetenrädern über Druckscheiben und ein ringförmiges Verbindungsglied untereinander ausgeglichen werden, das an der zylindrischen Innenfläche des Käfigs anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Verbindungsglied (32) in Sektoren (35) unterteilt ist, die in Umfangsrichtung verschiebbar sind und deren in Achsrichtung des Ringes verlaufende Endflächen zum Ringinneren abgeschrägt sind und über entsprechende Gegenflächen zu den Druckscheiben (34) in kraftschlüssiger Verbindung mit äußeren Stirnflächen der Planetenräder (10) stehen, so daß Verschiebungen der Ringsektoren (35) Verschiebungen der Planetenräder längs ihrer Achsen entsprechen, und daß an einem der Sektoren eine Stellschraube zur Einstellung der Eingriffstiefe zwischen den Planetenrädern (10) und den Zentralrädern (7) angreift.

   )ie vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine richtung zum Ausgleich des Zahndrucks für die netcnräder eines Kegelrad-Differentialgetriebes ge-3 Oberbegriff der Patentansprüche. Eine solche ibildung ist aus der deutschen Patentschrift 6 92 007 annt.

   Sind bei dieser bekannten Ausbildung drei Planeten

   räder vorhanden, so sitzen sie auf Zapfen in radiale

   Richtung verschieblich und sind auf ihrer Rückseit

   durch das ringförmige Verbindungsglied gesiüi/.

   welches als ein im Gehäuse schwimmend untergebrach ter starrer Ring ausgebildet ist. Dabei kommt es in

   Betrieb der Vorrichlung y.u einer selbsttätigen l-insiel lung der Planelenräder in der Weise, daß deren nacl

   außen gerichtete Reaktionskräfte sich über dei

   ίο schwimmenden Ring gegenseitig aufheben.

   Für ein Kegelrad-Differentialgetriebe mit zwei ode vier Planetenrädern wird die beschriebene Ausbildung nicht empfohlen und wäre auch deswegen nich brauchbar, weil mittels eines starren Rings gleich groLk axiale Reaktionskräftc aller vier Planetenräder nich gewährleistet werden können. Es wird für ein Getriebt mit vier Planetenrädern vorgeschlagen, jeweils /wc aneinander gegenüberliegende Planetenräder auf einengemeinsamen Zapfen anzuordnen, welcher sich uiiabhängig vom anderen Zapfen einstellen kann. Auf diese Weise gelingt wenigstens der Ausgleich der Reaktionskräfte zwischen den jeweils einander gegenüberliegenden Pianeienrädecri, obwohl eines der Planetenriicierpaare höher belastet bleiben kann als das andere. F.ine Möglichkeit der Einstellung der Eingriffstiefe der Planetcnräder in die Zentralräder ist bei diesen bekannten Ausbildungen nicht gegeben.

   Eine ähnliche Ausbildung kann der deutschen Offenlegungsschrift 22 02 859 entnommen werden, wobei hier noch hinzukommt, daß die Zapfen an ihren Enden Gcwindeabschniite aufweisen, auf die Muttern aufgeschraubt sind, welche die Rückseiten der Planetcnräder stützen. Durch Verdrehen der Muttern könnte dabei eine Einstellung der Eingriffstiefe bzw. des Flankenspiels herbeigeführt werden.

   Aus dem UdSSR-Erfinderschein 2 91814 ist eine Ausbildung bekannt, bei der bei einem Kegelrad-Differentialgetriebe mit vier Planetenrädern ein Ausgleich der axialen Reaktionskräfte in der Weise gelingt, daß alle vier Planetenräder mit gleicher Reaktionskraft gestützt sind. Hierzu wirken auf die Rückseiten der Planetenräder Druckdosen in Form von Faltenbälgen, deren Innenräume sämtlich miteinander kommunizieren.

   Diese bekannte Ausbildung ist kompliziert, von großem Bauaufwand und erfordert bedeutend größere Abmessungen des Gehäuses wegen der Notwendigkeit, zwischen der Rückenfläche der Planetenräder und der Gehäuseinnenwand die Druckdosen unterbringen zu :>° müssen. Hierdurch wird die Bodenfreiheit eines mit diesem Differentialgetriebe ausgerüsteten Kraftfahrzeugs beeinträchtigt. Auch bei dieser Ausbildung ist keine Einstellbarkeit der Eingriffstiefe bzw. des Zahnspiels der Paarungen Planctenräder/Zentralräder vorgesehen.

   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kegelrad-Differentialgetriebe mit einer Vorrichtung zum Ausgleich des Zahndrucks für vier Planetenräder zu schaffen, bei dem bei einfachem Aufbau eine gleichmäßige Kraftbeaufschlagung aller vier Planetenräder gelingt und bei der die Elemente des Zahndruckausgleichs auch für die Einstellung des Zahnspiels dienen können.

   Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Vorschläge gemäß den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche.

   Aus der deutschen Patentschrift 8 58 185 ist ein Stimräderumlaufgctricbc bekannt, bei dem ein Zahn-