EP3615846A1 - Antriebsstrang für ein kraftfahrzeug, planetenraddifferential für einen antriebsstrang und kraftfahrzeug mit einem antriebsstrang - Google Patents

Antriebsstrang für ein kraftfahrzeug, planetenraddifferential für einen antriebsstrang und kraftfahrzeug mit einem antriebsstrang

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Publication number
EP3615846A1
EP3615846A1 EP18721313.7A EP18721313A EP3615846A1 EP 3615846 A1 EP3615846 A1 EP 3615846A1 EP 18721313 A EP18721313 A EP 18721313A EP 3615846 A1 EP3615846 A1 EP 3615846A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gear
ring gear
sun gear
teeth
drive train
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18721313.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Philipp Buratowski
Markus Heilmann
Michael Hirsch
Christian WEIHMANN
Peter STREHMEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Profiroll Technologies GmbH
Original Assignee
Audi AG
Profiroll Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG, Profiroll Technologies GmbH filed Critical Audi AG
Publication of EP3615846A1 publication Critical patent/EP3615846A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion

Definitions

  • the invention relates to a drive train for a motor vehicle, with a Planetenraddifferential, which at least one ring gear with a ring gear, at least one sun gear with a sun gear, planetary gears, which on the one hand with the ring gear and on the other hand with the sun gear in engagement and a planet carrier, on which the Planet wheels are rotatably mounted, has. Further aspects of the invention relate to a planetary gear differential for a drive train and to a motor vehicle with a drive train. Such powertrains are widely used in motor vehicle manufacturing and in particular in mass production and are used to accomplish a torque distribution, for example a drive torque via the planetary gear differential. Depending on the design, different torque distributions to a sun gear, Planetenrä- and a ring gear of the planetary gear differential can be specified.
  • a transfer case with a planetary gear is known.
  • the planetary gear is used to distribute torque to an output shaft for a front axle and a rear axle.
  • DE 10 2009 032 286 A1 describes a spur gear differential with a first sun and a second sun, wherein the first sun is associated with a first set of planet wheels and the second sun with a second set of planet wheels.
  • a self-locking spur gear differential is known.
  • the differential gear has differential gears whose teeth are formed as a truncated toothing.
  • Object of the present invention is to provide a drive train for a motor vehicle, which has a particularly flexible planetary gear differential.
  • Another object of the invention is to provide a planetary gear differential for such a drive train and a motor vehicle with such a drive train.
  • the invention is based on a drive train for a motor vehicle, with a Planetenraddifferential.
  • the Planetenraddifferential has at least one ring gear with a ring gear, at least one sun gear with a sun gear, planetary gears, on the one hand with the Hohlradge- toothing and on the other hand with the sun gear in engagement and a planet carrier on which the planet gears are rotatably mounted on.
  • the Planetenraddifferential can be formed, for example differential than Stirnrad- wherein, accordingly, the ring gear, the sun gear and each Planetenradverzahnungen the planetary gears can be configured as a respective spur gear teeth.
  • the Planetenraddifferential allows the arrangement of the planet gears and the sun gear within the ring gear, whereby a total of a particularly compact arrangement can be achieved.
  • the internal gear teeth and the sun gear teeth have the same number of respective gear teeth.
  • the ring gear can have a certain number of ring gear teeth, which corresponds to a corresponding number of sun gear teeth of the sun gear.
  • the Planetenrad- carrier can be driven by a prime mover, for example by an internal combustion engine or by an electric motor of the drive train, so coupled with the corresponding drive machine torque transmitting or coupled. Between the drive machine and the planet carrier can be arranged for this purpose a switchable coupling.
  • respective gear ratios between the sun gear and the planet gears and between the planet gears and the ring gear are the same. Due to the respective same number of respective gear teeth, a, provided by the engine drive torque over the planet and the planet gears evenly distributed to the ring gear and the sun gear, so that the sun gear and the ring gear can be driven with the same torque proportion, for example, the drive torque , This makes it possible to drive by means of the ring gear and the sun even opposing drive wheels of an axis of the drive train, so that the Planetenrad- differential even used as an axle differential.
  • the planetary gear differential can thus be used not only for torque distribution between the respective front axles and rear axles of the drive train, but also for torque distribution between axially aligned drive wheels of a single axis, whereby the Planetenraddifferenti- al all particularly flexible can be used.
  • the ring gear and the sun gear may have a respective number of teeth of the respective gear teeth in the range of, for example, 50 to 200 teeth.
  • the planet gears may have a respective planetary gear tooth number in the range of, for example, 10 to 30 teeth.
  • Such numbers of teeth enable a particularly compact design of the planetary gear differential and a particularly needs-based power distribution, for example, from the planet gear carrier to the sun gear and the ring gear. Due to the compact design, there is a mass reduction in comparison to known from the prior art axle differentials.
  • the Hohlradverzah- tion and the sun gear have the same module.
  • the ring gear teeth and the sun gear can thereby have the same gear pitch (distance between two adjacent teeth).
  • the module provides a measure of the respective size of the ring gear teeth of the ring gear teeth and the sun gear teeth of the sun gear.
  • At least the ring gear teeth and the sun gear teeth are formed as respective butt teeth.
  • the respective butt teeth are formed as rolled butt teeth, which can be produced with particularly low production costs and thus particularly cost-effectively.
  • rolled butt teeth is meant, in particular, a butt toothing formed by rolling, and the respective butt teeth can be produced by a rolling process that at least partially transforms the ring gear or the sun gear
  • the respective butt teeth have a respective tooth height which is smaller than 1.2 times the modulus, in particular smaller than that of the toothed tooth
  • the planetary gears are under the repeal of axial forces with the ring gear and the sun gear in engagement.
  • This is an advantage, as a whole particularly low bearing forces, for example, act on respective bearing pin, by means of which the planet gears can be rotatably received on the planet carrier.
  • the repeal of the axial forces can be achieved for example by the fact that respective Vernierungsschrägungswinkel the ring gear and the sun gear can be selected and matched to each other, that between the ring gear and the planetary gears acting, first axial forces and acting between the sun gear and the planetary gears, second axial forces can cancel each other out.
  • the internal gear teeth and the sun gear teeth are formed as respective helical gearing, double helical gearing, helical gearing, curved gearing or double angular gearing.
  • These types of toothing are advantageous because a small profile overlap can be at least largely compensated for by respective helix angles of these types of toothing and, advantageously, a jump overlap can be generated.
  • the ring gear with a first drive wheel of the drive train and the sun gear with a second drive wheel of the drive train is coupled torque-transmitting.
  • a particularly favorable load distribution over the Planetenraddifferential is given by the radially outer ring gear drives the first drive wheel and the radially inner sun gear, the second drive wheel.
  • the Planetenraddifferential may preferably be designed as an axle differential of an axle through which the two axially aligned drive wheels can be driven.
  • the axle can be designed, for example, as a front axle or as a rear axle of the motor vehicle.
  • the ring gear on an outer toothing, via which the ring gear is coupled to transmit torque to the first drive wheel and the sun gear has an internal toothing, via which the sun gear is coupled to transmit torque to the second drive wheel.
  • the outer toothing can be connected to a hollow shaft coupled to the first drive wheel. element, which may for example have a bell shape, and which may have a complementary to the external teeth Hohlwelleninnen- toothing, be engaged.
  • the internal toothing can be engaged with a shaft element coupled to the second drive wheel, which shaft element can have external shaft toothing complementary to the internal toothing.
  • the internal toothing and the shaft outer toothing of the shaft element may preferably form a shaft-hub connection in the form of a spline.
  • other types of connection such as polygonal connections and welded constructions can be selected.
  • a second aspect of the invention relates to a planetary gear differential for a drive train.
  • the features presented in connection with the drive train according to the invention and their advantages apply correspondingly to the planetary gear differential according to the invention and vice versa.
  • a third aspect of the invention relates to a motor vehicle with a drive train.
  • the features presented in connection with the drive train according to the invention and the planetary differential according to the invention and their advantages apply correspondingly to the motor vehicle according to the invention and vice versa.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 100 with a drive train 10, which has a planetary gear differential 20 and is shown only schematically here.
  • the Planetenraddifferential 20 is designed here as an axle differential and is used to drive two, axially aligned with each other arranged drive wheels 96, 98 of a drive axle of the drive train 10th
  • the Planetenraddifferential 20 has a ring gear 30 with a Hohlradge- toothing 32, a sun gear 50 with a sun gear 52, three planetary gears 70, 72, 74, which via respective Planetenradvertechnikept 76 on the one hand with the ring gear 32 and on the other hand with the sun gear 52 in engagement and a planet carrier 80 on which the planetary gears 70, 72, 74 are rotatably supported via respective bearing pins 82.
  • the ring gear teeth 32 comprise ring gear teeth 34 and the sun gear teeth 52 comprise sun gear teeth 54.
  • the number of ring gear teeth 34 and sun gear teeth 54 is identical so that the ring gear teeth 32 and sun gear teeth 52 have the same number of respective gear teeth (ring gear teeth 34, sun gear teeth 54). exhibit. Furthermore, the ring gear teeth 32 and the sun gear teeth 52 have the same module.
  • the ring gear 32 and the sun gear 52 are formed as respective butt teeth and in particular as rolled Stumpfver leopardun- gene.
  • respective butt teeth By the respective butt teeth, a large profile displacement of the respective teeth can be achieved in a particularly advantageous manner, since the butt teeth allows a great deal of freedom in the choice of the lower limit and the maximum limit of the teeth.
  • the respective butt teeth have a tooth height which may be less than 1, 2 times the module.
  • the tooth height of the respective stud teeth may be smaller than the modulus of the ring gear teeth 32 and the sun gear teeth 52, whereby the planetary gear differential 20 may be made particularly compact at least in its radial direction.
  • the planetary gears 70, 72, 74 are forces with the repeal of axial forces on the respective Planetenradvertechnikept 76 with the ring gear 32 and the sun gear 52 in engagement.
  • the ring gear teeth 32 and the sun gear teeth 52 are designed as complementary gears.
  • the ring gear teeth 32 and the sun gear teeth 52 can accordingly as mutually complementary types of gears, to which a helical toothing, a double helical toothing, an arrow toothing, a curved toothing or a double-angular toothing may be configured.
  • the ring gear 30 is coupled with the first drive wheel 96 of the drive train 10 and the sun gear 50 with the second drive wheel 98 of the drive train 10 to transmit torque.
  • the ring gear 30 has an outer toothing 40, via which the ring gear 30 is coupled with the first drive wheel 96 to transmit torque.
  • the sun gear 50 has an internal toothing 60, via which the sun gear 50 is coupled to transmit torque to the second drive wheel 98.
  • Torque can be transmitted to a hollow shaft element 36, which is coupled to the first drive wheel 96, via the external toothing 40.
  • the hollow shaft element 36 may be designed bell-shaped in some areas, so that the ring gear 30 may be surrounded by the hollow shaft member 36 at least partially.
  • the internal toothing 60 of the sun gear 50 can be coupled to transmit torque to a shaft element 56, wherein the shaft element 56 can be coupled to the second drive wheel 98, as shown in the present case in the figure.
  • the Planetenraddifferential 20 has due to the butt teeth generally a particularly compact design and few components compared to known from the prior art differentials.
  • the planet carrier 80 may be coupled to transmit torque with a drive machine of the drive train 10 not shown here, wherein an entire drive power expended by the drive machine is transmitted to the planetary carrier 80 via the individual planet gears 70, 72, 74 and advantageously over the entire gear width of the respective one Gears (ring gear 32, Sonnenradge- toothing 52, Planetenradvertechnikept 76) can be transmitted.
  • the respective toothings (butt teeth) can preferably be produced in a particularly favorable manner by forming, for example by a forming rolling process and accordingly.
  • butt teeth By the butt teeth a large profile displacement of the respective teeth can be achieved, which in particular the same number of teeth and the same module for the ring gear teeth 32 of the ring gear 30 and for the sun nenenenverierenung 52 of the sun gear 50 can be achieved, although the ring gear 30 and the sun gear 50 have different diameters.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Retarders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug (100), mit einem Planetenraddifferential (20), welches zumindest ein Hohlrad (30) mit einer Hohlradverzahnung (32), zumindest ein Sonnenrad (50) mit einer Sonnenradverzahnung (52), Planetenräder (70, 72, 74), welche einerseits mit der Hohlradverzahnung (32) und andererseits mit der Sonnenradverzahnung (52) in Eingriff stehen und einen Planetenradträger (80) an welchem die Planetenräder (70, 72, 74) drehbar gelagert sind, aufweist. Die Hohlradverzahnung (32) und die Sonnenradverzahnung (52) weisen die gleiche Anzahl an jeweiligen Zahnradzähnen (34, 54) auf. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Planetenraddifferential (20) sowie ein Kraftfahrzeug (100).

Description

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, Planetenraddifferential für einen Antriebsstrang und Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Planetenraddifferential, welches zumindest ein Hohlrad mit einer Hohlradverzahnung, zumindest ein Sonnenrad mit einer Sonnenradverzahnung, Planetenräder, welche einerseits mit der Hohlradverzahnung und andererseits mit der Sonnenradverzahnung in Eingriff stehen und einen Planetenradträger, an welchem die Planetenräder drehbar gelagert sind, aufweist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Planetenraddifferential für einen Antriebsstrang sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang. Derartige Antriebsstränge sind in der Kraftfahrzeugherstellung und insbesondere in der Serienfertigung, weit verbreitet und werden eingesetzt, um eine Drehmomentaufteilung, beispielsweise eines Antriebsdrehmoments über das Planetenraddifferential zu bewerkstelligen. Je nach Bauform können verschiedene Drehmomentaufteilungen auf ein Sonnenrad, Planetenrä- der sowie ein Hohlrad des Planetenraddifferentials vorgegeben werden.
Aus der DE 39 38 888 A1 ist ein Verteilergetriebe mit einem Planetengetriebe bekannt. Das Planetengetriebe dient zur Aufteilung von Drehmoment auf eine Abtriebswelle für eine Vorderachse und eine Hinterachse. Ein Abtrieb zur Hinterachse erfolgt über eine, trieblich mit einem Hohlrad des Planetengetriebes verbundene Abtriebswelle, während ein Abtrieb für die Vorderachse über ein Sonnenrad des Planetengetriebes sowie über die Abtriebswelle erfolgt. Die DE 10 2009 032 286 A1 beschreibt ein Stirnraddifferenzial mit einer ersten Sonne und einer zweiten Sonne, wobei der ersten Sonne ein erster Satz Planetenräder und der zweiten Sonne ein zweiter Satz Planetenräder zugeordnet ist.
27 02 2017 14:48:00 Aus der CH 237300 A ist ein selbstsperrendes Stirnräder-Ausgleichsgetriebe bekannt. Das Ausgleichsgetriebe weist Ausgleichsräder auf, deren Verzahnung als Stumpfverzahnung ausgebildet ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche ein besonders flexibel einsetzbares Planeten- raddifferential aufweist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Planeten- raddifferential für einen derartigen Antriebsstrang sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebsstrang bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch ein Planetenraddifferential gemäß Patentanspruch 9 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 10 gelöst vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
Die Erfindung geht von einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Planetenraddifferential aus. Das Planetenraddifferential weist zumindest ein Hohlrad mit einer Hohlradverzahnung, zumindest ein Sonnenrad mit einer Sonnenradverzahnung, Planetenräder, welche einerseits mit der Hohlradver- zahnung und andererseits mit der Sonnenradverzahnung in Eingriff stehen und einen Planetenradträger, an welchem die Planetenräder drehbar gelagert sind, auf. Das Planetenraddifferential kann beispielsweise als Stirnrad- differenzial ausgebildet sein wobei dementsprechend die Hohlradverzahnung, die Sonnenradverzahnung sowie jeweilige Planetenradverzahnungen der Planetenräder als jeweilige Stirn radverzahnungen ausgestaltet sein können. Das Planetenraddifferential ermöglicht die Anordnung der Planetenräder sowie des Sonnenrades innerhalb des Hohlrades, wodurch insgesamt eine besonders kompakte Anordnung erreicht werden kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Hohlradverzahnung und die Sonnenradverzahnung die gleiche Anzahl an jeweiligen Zahnradzähnen aufweisen. Mit anderen Worten kann die Hohlradverzahnung eine bestimmte Anzahl an Hohlradzähnen aufweisen, welche einer entsprechenden Anzahl an Sonnenradzähnen der Sonnenradverzahnung entspricht. Der Planetenrad- träger kann durch eine Antriebsmaschine, beispielsweise durch eine Verbrennungskraftmaschine oder durch einen Elektromotor des Antriebsstrangs angetrieben werden, also mit der entsprechenden Antriebsmaschine drehmomentübertragend gekoppelt oder koppelbar sein. Zwischen der Antriebs- maschine und dem Planetenradträger kann hierzu eine schaltbare Kupplung angeordnet sein.
Durch die gleichen Anzahlen an jeweiligen Zahnradzähnen sind auch jeweili- ge Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Sonnenrad und den Planetenrädern sowie zwischen den Planetenrädern und dem Hohlrad gleich. Aufgrund der jeweils gleichen Anzahl an jeweiligen Zahnradzähnen kann ein, von der Antriebsmaschine bereitgestelltes Antriebsdrehmoment über den Planetenradträger und die Planetenräder gleichmäßig auf das Hohlrad und das Sonnenrad aufgeteilt werden, sodass das Sonnenrad und das Hohlrad mit dem jeweils gleichen Momentenanteil, beispielsweise des Antriebsmoments angetrieben werden können. Dadurch ist es möglich, mittels des Hohlrades und des Sonnenrades sogar einander gegenüberliegende Antriebsräder einer Achse des Antriebsstranges anzutreiben, sodass das Planetenrad- differential sogar als Achsdifferential eingesetzt werden. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Differentialgetrieben kann das Planeten raddifferential also nicht nur zur Momentenverteilung zwischen jeweiligen Vorderachsen und Hinterachsen des Antriebsstranges, sondern auch zur Momentenverteilung zwischen axial miteinander fluchtenden Antriebsrädern einer einzigen Achse verwendet werden, wodurch das Planetenraddifferenti- al insgesamt besonders flexibel einsetzbar ist.
Die Hohlradverzahnung und die Sonnenradverzahnung können eine jeweilige Zähneanzahl der jeweiligen Zahnradzähne im Bereich von beispielsweise 50 bis 200 Zähnen aufweisen. Die Planetenräder können eine jeweilige Pla- netenradzähnezahl im Bereich von beispielsweise 10 bis 30 Zähnen aufweisen. Derartige Zähnezahlen ermöglichen eine besonders kompakte Ausgestaltung des Planetenraddifferentials sowie eine besonders bedarfsgerechte Leistungsverteilung beispielsweise von dem Planetenradträger auf das Son- nenrad und das Hohlrad. Durch die kompakte Bauform, ergibt sich eine Massereduzierung im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Achs- differenzialen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Hohlradverzah- nung und die Sonnenradverzahnung den gleichen Modul auf. Mit anderen Worten können die Hohlradverzahnung und die Sonnenradverzahnung dadurch die gleiche Zahnradteilung (Abstand zweier benachbarter Zähne) aufweisen. Der Modul stellt ein Maß für die jeweilige Größe der Hohlradzähne der Hohlradverzahnung bzw. der Sonnenradzähne der Sonnenradver- zahnung dar. Dadurch, dass die Hohlradverzahnung und die Sonnenradver- zahnung den gleichen Modul aufweisen, kann eine besonders gleichmäßige Lasteinleitung von den Planetenrädern in die Hohlradverzahnung sowie in die Sonnenradverzahnung beim Antreiben des Planetenraddifferentials er- zielt werden. Der Modul kann bevorzugt in einem Modulbereich von 0,5 mm bis 2,5 mm liegen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind zumindest die Hohlradverzahnung und die Sonnenradverzahnung als jeweilige Stumpf- Verzahnungen ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da durch das Ausbilden als Stumpfverzahnung eine besonders große Konstruktionsfreiheit bei der Ausgestaltung des Planetenraddifferentials besteht. Bevorzugt sind die jeweiligen Stumpfverzahnungen als gewalzte Stumpfverzahnungen ausgebildet, welche unter besonders geringem Herstellungsaufwand und damit beson- ders kostengünstig herstellbar sind. Unter„gewalzte Stumpfverzahnung" ist insbesondere eine durch Walzen umgeformte Stumpfverzahnung zu verstehen. Die jeweiligen Stumpfverzahnungen können also durch ein, das Hohlrad bzw. das Sonnenrad zumindest bereichsweise umformendes Walzverfahren hergestellt sein. Durch die Stumpfverzahnung kann in besonders vorteilhafter Weise eine große Profilverschiebung der jeweiligen Verzahnungen erreicht werden, da die Stumpfverzahnung eine große Gestaltungsfreiheit bei der Wahl von Unterschnittgrenze und Spitzengrenze der Verzahnungen ermöglicht. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die jeweiligen Stumpfverzahnungen eine jeweilige Zahnhöhe auf, welche kleiner als das 1 ,2fache des Moduls, insbesondere kleiner als der Modul ist. Dies ist von Vorteil, da Stumpfverzahnungen mit einer derart geringen Zahnhöhe insgesamt besonders kompakt ausgebildet werden können. Je kleiner die Zahn- höhe ist, desto kleiner kann das Planetenraddifferential in dessen radialer Erstreckungsrichtung dimensioniert sein, sodass das Planetenraddifferential insgesamt besonders platzsparend im Kraftfahrzeug angeordnet sein kann. Des Weiteren kann durch diese Zahnhöhe ebenfalls eine Massereduktion im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Achsdifferentialen erzielt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Planetenräder unter Aufhebung von Axialkräften mit der Hohlradverzahnung und der Sonnenradverzahnung in Eingriff. Dies ist von Vorteil, da somit insgesamt besonders geringe Lagerkräfte, beispielsweise auf jeweilige Lagerbolzen wirken, mittels welchen die Planetenräder an dem Planetenradträger drehbar aufgenommen sein können. Die Aufhebung der Axialkräfte kann beispielsweise dadurch erreicht sein, dass jeweilige Verzahnungsschrägungswinkel der Hohlradverzahnung und der Sonnenradverzahnung derart gewählt und aufeinander abgestimmt sein können, dass sich zwischen der Hohlradverzahnung und den Planetenrädern wirkende, erste Axial kräfte und zwischen der Sonnenradverzahnung und den Planetenrädern wirkende, zweite Axialkräfte gegenseitig aufheben können.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Hohlradverzahnung und die Sonnenradverzahnung als jeweilige Schrägverzahnung, Doppelschrägverzahnung, Pfeilverzahnung, Bogenverzahnung oder Doppelwinkelverzahnung ausgebildet. Diese Verzahnungsarten sind von Vorteil, da durch jeweilige Schrägungswinkel dieser Verzahnungsarten eine geringe Profilüberdeckung zumindest weitgehend ausgeglichen und vorteilhafterweise eine Sprungüberdeckung generiert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Hohlrad mit einem ersten Antriebsrad des Antriebsstranges und das Sonnenrad mit einem zweiten Antriebsrad des Antriebsstranges drehmomentübertragend gekoppelt. Durch diese Koppelung ist eine besonders günstige Lastverteilung über das Planetenraddifferential gegeben, indem das radial außen liegende Hohlrad das erste Antriebsrad und das radial innen liegende Sonnen- rad das zweite Antriebsrad antreibt. Das Planetenraddifferential kann vorzugsweise als Achsdifferential einer Achse ausgestaltet sein, durch welches die beiden axial miteinander fluchtenden Antriebsräder angetrieben werden können. Die Achse kann beispielsweise als Vorderachse oder als Hinterachse des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Hohlrad eine Außenverzahnung auf, über welche das Hohlrad drehmomentübertragend mit dem ersten Antriebsrad gekoppelt ist und das Sonnenrad weist eine Innenverzahnung auf, über welche das Sonnenrad drehmomentübertragend mit dem zweiten Antriebsrad gekoppelt ist. Dies ist von Vorteil, da über die Außenverzahnung des Hohlrades bzw. die Innenverzahnung des Sonnenrades eine besonders platzsparende und unmittelbare Übertragung von Drehmoment an die jeweiligen Antriebsräder ermöglicht ist. Die Außenverzahnung kann mit einem, mit dem ersten Antriebsrad gekoppelten Hohlwellen- element, welches beispielsweise eine Glockenform aufweisen kann, und welches eine zu der Außenverzahnung komplementäre Hohlwelleninnenver- zahnung aufweisen kann, in Eingriff sein. Die Innenverzahnung kann mit einem mit dem zweiten Antriebsrad gekoppelten Wellenelement, welches eine zu der Innenverzahnung komplementäre Wellenaußenverzahnung aufweisen kann, in Eingriff sein. Die Innenverzahnung und die Wellenaußenverzahnung des Wellenelements können bevorzugt eine Welle-Nabe- Verbindung in Form einer Steckverzahnung bilden. Es können jedoch auch weitere Verbindungsarten wie beispielsweise polygonale Verbindungen so- wie Schweißkonstruktionen gewählt werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Planetenraddifferential für einen Antriebsstrang. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entspre- chend für das erfindungsgemäße Planetenraddifferential und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang und dem erfindungsgemäßen Planetenraddifferential vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, dem Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend im Ausführungsbeispiel genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Perspektivansicht eines Antriebsstrangs mit einem Planetenraddifferential, welche in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind. Die Fig. zeigt ein vorliegend lediglich schematisch angedeutetes Kraftfahrzeugs 100 mit einem Antriebsstrang 10, welcher ein Planetenraddifferential 20 aufweist. Das Planetenraddifferential 20 ist vorliegend als Achsdifferential ausgestaltet und dient zum Antreiben zweier, axial fluchtend miteinander angeordneter Antriebsräder 96, 98 einer Antriebsachse des Antriebsstrangs 10.
Das Planetenraddifferential 20 weist ein Hohlrad 30 mit einer Hohlradver- zahnung 32, ein Sonnenrad 50 mit einer Sonnenradverzahnung 52, drei Planetenräder 70, 72, 74, welche über jeweilige Planetenradverzahnungen 76 einerseits mit der Hohlradverzahnung 32 und andererseits mit der Sonnenradverzahnung 52 in Eingriff stehen sowie einen Planetenradträger 80 auf, an welchem die Planetenräder 70, 72, 74 über jeweilige Lagerbolzen 82 drehbar gelagert sind. Die Hohlradverzahnung 32 umfasst Hohlradzähne 34 und die Sonnenradverzahnung 52 umfasst Sonnenradzähne 54. Die Anzahl der Hohlradzähne 34 und der Sonnenradzähne 54 ist identisch, sodass die Hohlradverzahnung 32 und die Sonnenradverzahnung 52 dementsprechend die gleiche Anzahl an jeweiligen Zahnradzähnen (Hohlradzähne 34, Sonnen- radzähne 54) aufweisen. Des Weiteren weisen die Hohlradverzahnung 32 und die Sonnenradverzahnung 52 den gleichen Modul auf.
Die Hohlradverzahnung 32 und die Sonnenradverzahnung 52 sind als jeweilige Stumpfverzahnungen und insbesondere als gewalzte Stumpfverzahnun- gen ausgebildet. Durch die jeweilige Stumpfverzahnung kann in besonders vorteilhafter Weise eine große Profilverschiebung der jeweiligen Verzahnungen erreicht werden, da die Stumpfverzahnung eine große Gestaltungsfreiheit bei der Wahl der Unterschnittgrenze und Spitzengrenze der Verzahnungen ermöglicht.
Die jeweiligen Stumpfverzahnungen weisen eine Zahnhöhe auf, welche kleiner als das 1 ,2fache des Moduls sein kann. Insbesondere kann die Zahnhöhe der jeweiligen Stu m pf verza h n u ng en kleiner als der Modul der Hohlradverzahnung 32 und der Sonnenradverzahnung 52 sein , wodurch das Planetenraddifferential 20 insgesamt zumindest in dessen Radialerstre- ckungsrichtung besonders kompakt ausgestaltet sein kann.
Die Planetenräder 70, 72, 74 sind unter Aufhebung von Axial kräften über die jeweiligen Planetenradverzahnungen 76 mit der Hohlradverzahnung 32 und der Sonnenradverzahnung 52 in Eingriff. Hierzu sind die Hohlradverzahnung 32 und die Sonnenradverzahnung 52 als komplementäre Verzahnungen ausgestaltet. Die Hohlradverzahnung 32 und die Sonnenradverzahnung 52 können dementsprechend als zueinander komplementäre Verzahnungsarten, zu welchen eine Schrägverzahnung, eine Doppelschrägverzahnung, eine Pfeilverzahnung, eine Bogenverzahnung oder eine Doppelwinkelverzahnung gehören können, ausgestaltet sein.
Wie in der Fig. erkennbar ist, ist das Hohlrad 30 mit dem ersten Antriebsrad 96 des Antriebsstranges 10 und das Sonnenrad 50 mit dem zweiten Antriebsrad 98 des Antriebsstranges 10 drehmomentübertragend gekoppelt. Hierzu weist das Hohlrad 30 eine Außenverzahnung 40 auf, über welche das Hohlrad 30 drehmomentübertragend mit dem ersten Antriebsrad 96 gekoppelt ist. Das Sonnenrad 50 weist hingegen eine Innenverzahnung 60 auf, über welche das Sonnenrad 50 drehmomentübertragend mit dem zweiten Antriebsrad 98 gekoppelt ist.
Über die Außenverzahnung 40 kann Drehmoment an ein Hohlwellenelement 36, welches mit dem ersten Antriebsrad 96 gekoppelt ist, übertragen werden. Das Hohlwellenelement 36 kann bereichsweise glockenförmig ausgestaltet sein, sodass das Hohlrad 30 durch das Hohlwellenelement 36 zumindest bereichsweise umschlossen sein kann. Die Innenverzahnung 60 des Sonnenrads 50 kann hingegen mit einem Wellenelement 56 drehmomentübertragend gekoppelt sein, wobei das Wellenelement 56 mit dem zweiten An- triebsrad 98 gekoppelt sein kann, wie vorliegend in der Fig. gezeigt ist.
Das Planetenraddifferential 20 weist aufgrund der Stumpfverzahnungen allgemein eine besonders kompakte Bauform sowie wenige Bauteile im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Differentialen auf.
Der Planetenradträger 80 kann mit einer vorliegend nicht weiter dargestellten Antriebsmaschine des Antriebsstranges 10 drehmomentübertragend gekoppelt sein, wobei eine gesamte, durch die Antriebsmaschine aufgewendete Antriebsleistung mittels des Planetenradträgers 80 über die einzelnen Plane- tenräder 70, 72, 74 und vorteilhafterweise über die gesamte Verzahnungsbreite der jeweiligen Verzahnungen (Hohlradverzahnung 32, Sonnenradver- zahnung 52, Planetenradverzahnungen 76) übertragen werden kann. Die jeweiligen Verzahnungen (Stumpfverzahnungen) können bevorzugt durch Umformen, beispielsweise durch ein umformendes Walzverfahren und dem- entsprechend besonders günstig hergestellt werden. Durch die Stumpfverzahnung kann eine große Profilverschiebung der jeweiligen Verzahnungen erreicht werden, wodurch insbesondere die gleiche Zähnezahl und der gleiche Modul für die Hohlradverzahnung 32 des Hohlrades 30 und für die Son- nenradverzahnung 52 des Sonnenrades 50 erreicht werden kann, obwohl das Hohlrad 30 und das Sonnenrad 50 unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug (100), mit einem Planetenrad- differential (20), welches zumindest ein Hohlrad (30) mit einer Hohlradverzahnung (32), zumindest ein Sonnenrad (50) mit einer Sonnenradverzahnung (52), Planetenräder (70, 72, 74), welche einerseits mit der Hohlradverzahnung (32) und andererseits mit der Sonnenradverzahnung (52) in Eingriff stehen und einen Planetenradträger (80) an welchem die Planetenräder (70, 72, 74) drehbar gelagert sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hohlradverzahnung (32) und die Sonnenradverzahnung (52) die gleiche Anzahl an jeweiligen Zahnradzähnen (34, 54) aufweisen.
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hohlradverzahnung (32) und die Sonnenradverzahnung (52) den gleichen Modul aufweisen.
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest die Hohlradverzahnung (32) und die Sonnenradverzahnung (52) als Stumpfverzahnungen, insbesondere als gewalzte Stumpfverzahnungen, ausgebildet sind.
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 3 in dessen Rückbezug auf Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Stumpfverzahnungen eine jeweilige Zahnhöhe aufweisen, welche kleiner als das 1 ,2fache des Moduls, insbesondere kleiner als der Modul ist.
Antriebsstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Planetenräder (70, 72, 74) unter Aufhebung von Axial kräften mit der Hohlradverzahnung (32) und der Sonnenradverzahnung (52) in Eingriff sind.
6. Antriebsstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlradverzahnung (32) und die Sonnenradverzahnung
(52) als jeweilige Schrägverzahnung, Doppelschrägverzahnung, Pfeilverzahnung, Bogenverzahnung oder Doppelwinkelverzahnung ausgebildet sind.
7. Antriebsstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlrad (30) mit einem ersten Antriebsrad (96) des Antriebsstranges (10) und das Sonnenrad (50) mit einem zweiten Antriebsrad (98) des Antriebsstranges (10) drehmomentübertragend gekoppelt ist.
8. Antriebsstrang (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlrad (30) eine Außenverzahnung (40) aufweist, über welche das Hohlrad (30) drehmomentübertragend mit dem ersten Antriebsrad
(96) gekoppelt ist und das Sonnenrad (50) eine Innenverzahnung (60) aufweist, über welche das Sonnenrad (50) drehmomentübertragend mit dem zweiten Antriebsrad (98) gekoppelt ist. 9. Planetenraddifferential (20) für einen Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Kraftfahrzeug (100) mit einem Antriebsstrang (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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