WO2006125495A1 - Kronenrad und differentialanordnung mit einem kronenrad - Google Patents

Kronenrad und differentialanordnung mit einem kronenrad Download PDF

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WO2006125495A1
WO2006125495A1 PCT/EP2006/003226 EP2006003226W WO2006125495A1 WO 2006125495 A1 WO2006125495 A1 WO 2006125495A1 EP 2006003226 W EP2006003226 W EP 2006003226W WO 2006125495 A1 WO2006125495 A1 WO 2006125495A1
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WO
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crown
differential
hub
gears
toothing
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PCT/EP2006/003226
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Werner Krude
Ralf Leuschen
Michael Engelmann
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Gkn Driveline International Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a crown wheel, in particular for a differential assembly for the drive train of a motor vehicle, as well as a differential assembly in the form of a Kronenraddifferentials.
  • a crown gear differential with a differential carrier and two side-wave wheels arranged here on a rotation axis in the form of crown wheels and a plurality of countershafts in the form of spur gears meshing therewith in meshing engagement are known.
  • the differential gears are rotatably mounted on pins of a star-shaped support member which rotates with the differential carrier.
  • the crown wheels have a toothed portion and a relative to this axially recessed hub into which a side shaft can be inserted for torque transmission.
  • DE 103 54 998 A1 shows a similar crown gear differential, in which the side gear wheels are designed as crown wheels and comprise an annular disk-shaped toothed section and a hub formed integrally therewith.
  • the hub has a greater axial extent relative to the toothed section and projects partially into a central bore of the pin star. The transition between the base of the gearing and the hub is rounded.
  • a locking differential in the form of a Kronenraddifferentials in which the side shaft gears are designed as crown wheels.
  • the crown wheels each have an approximately cylindrical hub, to which - with respect to the axial extent of the hub - an annular disk-shaped toothed portion approximately connected in the middle. Between the teeth and the cylindrical outer surface of the hub, an annular undercut is provided.
  • a crown wheel for a crown gear and a method for producing the crown wheel is known.
  • the crown wheel is designed essentially annular disk-shaped and has a relation to the annular disc axially projecting teeth.
  • the toothing is produced by means of a Wälzfräsvons, the hob is moved radially with respect to the Kronenradachse and axially delivered.
  • EP 227 152 B1 shows a similar crown wheel, which is also produced by hobbing.
  • US 6 129 793 shows a method for forging crown wheels, wherein the forging tools are manufactured by means of EDM.
  • the forged crown wheels are disc-shaped.
  • CH 448 629 discloses a gear, in particular made of plastic. This has a face gear and a circumferential ring gear in a side surface whose teeth are set back relative to the side surface of the gear.
  • DE 102 35 677 A1 discloses a toothed pairing with a crown wheel and a pinion.
  • the crown wheel is formed as a ring and has a collar whose axial height corresponds to the top surface of the crown teeth.
  • DE 43 09 559 A1 discloses a bevel gear with a housing in which a pinion and a gear in the form of a front-toothed face gear are mounted.
  • the present invention has for its object to provide a crown gear for a differential assembly, which allows a lightweight and compact design; Furthermore, it is an object of the present invention to propose a light and convenientlybau- end differential assembly.
  • a first solution of the problem consists in a crown gear according to the invention, which can be brought into tooth engagement with a spur gear, in particular for use in a differential arrangement in the drive train of a motor vehicle, comprising an annular disc-shaped toothed portion which forms a crown toothing with head lines, and a hub which projects axially beyond the head lines of the crown toothing, wherein transition areas are formed between the crown toothing and the hub, which are at the Kopflipien connect the crown teeth and go over to the hub.
  • the solution according to the invention has the advantage that a stiffening of the crown wheel is effected by the transition regions between the crown toothing and the hub. This has the consequence that the toothed section can be made narrower without loss of strength.
  • the crown wheel thus has a low weight and a short axial length.
  • the transition areas in cross-section of the teeth of the crown teeth, with two mutually adjacent transition areas converge in the direction of the hub.
  • a rib-like structure results radially between the teeth and the hub, which causes an increase in the rigidity of the crown wheel.
  • the surfaces of the transition regions extend - as viewed in longitudinal section - preferably exclusively continuously in order to minimize stresses.
  • the term 'continuous' is understood here in the mathematical sense, that is, the transition areas are - viewed in longitudinal section through a tooth tip - free of cracks or kinking.
  • the transition areas - when viewed in longitudinal section - are rounded and connect tangentially to the hub. This embodiment results in a particularly rigid structure with low voltages.
  • the hub is preferably designed sleeve-shaped following the transition regions. In opposite direction to the crown toothing, the hub can also protrude axially beyond the toothed portion. It is favorable for a low-voltage transition, if this projecting portion has a conical outer surface. But it is also conceivable that this projecting portion is designed sleeve-shaped and has a rounded transition to the contact surface. According to a preferred development, an annular region of the toothed section lying axially between a radial abutment surface and a plane spanned by the root lines of the teeth has an axial thickness L3 which corresponds to one to two times the modulus m of the teeth, that is m ⁇ L3 ⁇ 2m.
  • the teeth widen radially outward, so that a uniform gear engagement can be done with a spur gear.
  • the crown toothing can be designed as a straight toothing or helical toothing.
  • the crown gear is produced by forming, with particular forging or extrusion molding are suitable as a manufacturing process.
  • the crown wheel also primitive, in particular by sintering can be produced.
  • a second solution to the above object consists in a differential assembly in the form of a crown gear differential, in particular for use in the drive train of a motor vehicle, comprising a differential carrier, which is rotatably driven about a rotation axis A; two in the differential carrier about the rotation axis A rotatably mounted side shaft gears; as well as a plurality of differential wheels revolving together with the differential carrier about the axis of rotation A, which are in meshing engagement with the side-shaft gears; wherein the side gear wheels are designed as crown wheels according to one of the embodiments of the invention described above and the differential gears are designed as spur gears.
  • the differential assembly according to the invention has the advantage of a particularly short axial length, since the crown gears used have a high rigidity due to the transition regions between the crown toothing and the hub and can be made very narrow.
  • the axially compact design of Kronenraddifferentials also has a reduction in weight result.
  • the differential carrier is designed in one piece and has two opposing openings for mounting the side shaft and the differential gears.
  • the differential gears are preferably supported with their inner end faces on the hubs of the Sowellenrä- in the direction of the axis of rotation.
  • the compensating wheels are mounted on a journal which has two bearing sections and an intermediate central section with a cross-section that is tapered relative to the bearing sections. In the central section inserted side waves can dip into the crown wheels, so that there is a further reduced length.
  • FIG. 1 shows a crown wheel according to the invention in a perspective view
  • Figure 2 shows the crown wheel of Figure 1 in side view
  • Figure 3 shows the crown wheel of Figure 1 in longitudinal section
  • Figure 4 shows a differential gear set with two crown wheels according to the invention in side view
  • Figure 5 shows a differential assembly with mounted differential gear set of Figure 4 in side view
  • Figure 6 shows the differential assembly of Figure 5 in longitudinal section
  • FIGS. 1 to 3 show a crown wheel 2 according to the invention.
  • the crown wheel 2 is essentially ring-shaped. designed disc-shaped and comprises a toothed portion 3 and a radially inner hub 4, which protrudes axially with a sleeve-shaped projection on the toothed portion 3.
  • the hub 4 has a longitudinal toothing 5, in which a drive shaft, not shown here for torque transmission can be inserted non-rotatably.
  • the crown wheel 2 is produced by a forming process, for example by means of forging or cold extrusion.
  • the toothing section 3 has an end-face crown toothing 6 with a multiplicity of teeth 7 distributed over the circumference.
  • the tooth head lines 8 and the tooth roots 9 of the teeth run essentially radially with respect to the axis of rotation A of the crown wheel 2. That is, the crown wheel 2 has a spur toothing, which can mesh with a corresponding spur toothing of a cylindrical spur gear, not shown here.
  • the teeth 7 of the crown gear 6 have a variable cross-section and a variable height over their radial extent.
  • the teeth 7 widen radially outward, the tooth flanks 10 flattening with respect to a cross-sectional plane.
  • Radially between the teeth 7 and the hub 4 transition areas 12 are formed, which connect seamlessly to the teeth 7 and pass into the hub 4.
  • the transition regions 12 are designed as rounded ribs whose outer surfaces 14 on the one hand connect to the tooth head lines 8 of the teeth and on the other pass tangentially into the hub 4.
  • Two mutually adjacent ribs 12 converge in the direction of the hub 4, so that a trough 15 formed between the ribs 12 terminates at the hub 4.
  • lateral flanks of the trough 15 close to the tooth flanks 10 seamlessly. The seamless, continuous transitions minimize stresses.
  • a ring region 18 having an axial thickness L3 is formed, which corresponds approximately to the tooth height of the teeth 7.
  • the thickness L3 of the annular region can be between one and two times the modulus m of the teeth 7, that is to say m ⁇ L3 ⁇ 2m.
  • FIGS. 4 to 6 a Differentializersatz 19 is first seen as a detail, the two crown gears according to the invention 2, 2 'and two meshing with these differential gears 20, 20', which are rotatably mounted on a common pin 22.
  • the differential gears 20, 20 ' in the form of cylindrical spur gears with Geradvertechnikungen 23 which are with the crown gears 6 of the crown gears 2, 2' in engagement.
  • the differential gear set 19 in the installed state in a differential carrier 24 is shown.
  • the differential assembly 25 formed in this way is to be designed in a stationary housing of a differential gear (not shown here).
  • the differential carrier 24 has two sleeve-shaped bearing lugs 26, 27 facing in the opposite direction, onto which rolling bearings can be mounted.
  • Differential gear of the type mentioned are used in particular in the drive train of a motor vehicle and are used for torque distribution from an input shaft to two output shafts.
  • a flange 28 is integrally formed thereon, on which a ring gear can be fastened.
  • the introduced into the differential carrier 24 torque is transmitted to the crown gears 2, 2 'via the mounted on the pin 22 and together with the differential carrier 24 about the axis of rotation A differential gears 20, 20'.
  • the spreading forces acting in the axially opposite direction are introduced into the differential carrier 24 via the abutment surfaces 16 of the crown wheels 2, 2 ', which are supported against support surfaces 21.
  • the pin 22 is in radial bores 29 in Inserted differential cage 24 and fixed axially by means of a locking ring 13, wherein other securing means are conceivable.
  • the pin 22 has a central portion 30 with respect to the bearing portions reduced diameter D.
  • the differential gears 20, 20 Upon rotation of the differential assembly 25, the differential gears 20, 20 'acted upon radially outwardly due to centrifugal forces and lie down with their spherical contact surfaces 31 against a corresponding hollow spherical counter-surfaces 32 in the differential carrier 24 at.
  • the differential gears 20, 20' run with their end faces 33 against outer contact surfaces of the hubs 4 of the crown wheels 2. This results in a simple structure with few components.
  • the differential cage 24 is designed in one piece and has two opposing openings 34 for mounting the crown gears 2 and the differential gears 20.
  • the inventive differential assembly 25 has the advantage of a particularly short axial length, since the crown gears 2 used have a minimum thickness. This is particularly advantageous when using the differential assembly 25 in a front-wheel drive motor vehicle, where little space is available.

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Abstract

Ein Kronenrad (2) , das mit einem Stirnrad (20) in Verzahnungseingriff bringbar ist, sowie eine Differentialanordnung (25) in Form eines Kronenraddif ferentials für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das Kronenrad (2) umfaßt einen ringscheibenförmigen Verzahnungsabschnitt (3) , der eine Kronenverzahnung (6) bildet, und eine Nabe (4) , die über die Kronenverzahnung (6) axial übersteht. Zwischen der Kronenverzahnung (6) und der Nabe (4) sind Übergangsbereiche (12) gebildet, die an Kopflinien (8) der Kronenverzahnung (6) anschließen und in die Nabe (4) übergehen.

Description

Kronenrad und Differentialanordnung mit einem Kronenrad
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Kronenrad, insbesondere für eine Differentialanordnung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, sowie eine Differentialanordnung in Form eines Kronenraddifferentials.
Aus der EP 1 203 900 A2 ist ein Kronenraddifferential mit einem Differentialkorb und zwei hierin auf einer Drehachse angeordneten Seitenwellenrädem in Form von Kronenrädern und mehreren mit diesen in Verzahnungseingriff befindlichen Ausgleichs- rädern in Form von Stirnrädern bekannt. Die Ausgleichsräder sind auf Zapfen eines sternförmigen Trägerelements, das mit dem Differentialkorb umläuft, drehbar gelagert. Die Kronenräder haben einen Verzahnungsabschnitt und eine gegenüber diesem axial zurückversetzte Nabe, in die eine Seitenwelle zur Drehmomentübertragung eingesteckt werden kann.
Die DE 103 54 998 A1 zeigt ein ähnliches Kronenraddifferential, bei dem die Seiten- wellenräder als Kronenräder gestaltet sind und einen ringscheibenförmigen Verzahnungsabschnitt und eine hiermit einstückig ausgebildete Nabe umfassen. Die Nabe weist eine gegenüber dem Verzahnungsabschnitt größere axiale Erstreckung auf und ragt teilweise in eine zentrale Bohrung des Zapfensterns hinein. Der Übergang zwischen dem Fußlinien der Verzahnung und der Nabe ist gerundet.
Aus der PCT/EP2004/009607 ist ein Sperrdifferential in Form eines Kronenraddifferentials bekannt, bei dem die Seitenwellenräder als Kronenräder gestaltet sind. Die Kronenräder haben jeweils eine etwa zylinderförmige Nabe, an die - in Bezug auf die axiale Erstreckung der Nabe - ein ringscheibenförmiger Verzahnungsabschnitt etwa mittig anschließt. Zwischen der Verzahnung und der zylinderförmigen Außenfläche der Nabe ist ein ringförmiger Freistich vorgesehen.
Aus der EP 787 055 B1 ist ein Kronenrad für ein Kronenradgetriebe sowie ein Ver- fahren zur Herstellung des Kronenrads bekannt. Das Kronenrad ist im wesentlichen ringscheibenförmig gestaltet und hat einen gegenüber der Ringscheibe axial vorstehende Verzahnung. Die Verzahnung wird mittels eines Wälzfräsverfahrens hergestellt, wobei der Wälzfräser in Bezug auf die Kronenradachse radial verfährt und axial zugestellt wird. Die EP 227 152 B1 zeigt ein ähnliches Kronenrad, das ebenfalls mit- tels Wälzfräsen hergestellt wird.
Die US 6 129 793 zeigt ein Verfahren zum Schmieden von Kronenrädern, wobei die Schmiedewerkzeuge mittels Funkenerosion (EDM) hergestellt sind. Die geschmiedeten Kronenräder sind ringscheibenförmig.
Die CH 448 629 offenbart ein Zahnrad, insbesondere aus Kunststoff. Dieses hat eine Stirnverzahnung und einen umlaufenden Zahnkranz in einer Seitenfläche, dessen Zähne gegenüber der Seitenfläche des Zahnrads zurückversetzt sind.
Die DE 102 35 677 A1 offenbart eine Verzahnungspaarung mit einem Kronenrad und einem Ritzel. Das Kronenrad ist als Ring ausgebildet und hat einen Bund, dessen Axialhöhe der Kopfflächenebene der Kronenverzahnung entspricht.
Die DE 43 09 559 A1 offenbart ein Winkelgetriebe mit einem Gehäuse, in dem ein Ritzel und ein Zahnrad in Form eines stirnverzahnten Planrads gelagert sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kronenrad für eine Differentialanordnung vorzuschlagen, das eine leichte und kompakte Bauweise ermöglicht; weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leichte und kurzbau- ende Differentialanordnung vorzuschlagen.
Eine erste Lösung der Aufgabe besteht in einem erfindungsgemäßen Kronenrad, das mit einem Stirnrad in Verzahnungseingriff bringbar ist, insbesondere für den Einsatz in einer Differentialanordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen ringscheibenförmigen Verzahnungsabschnitt, der eine Kronenverzahnung mit Kopflinien bildet, sowie eine Nabe, die über die Kopflinien der Kronenverzahnung axial übersteht, wobei zwischen der Kronenverzahnung und der Nabe Übergangsbe- reiche gebildet sind, die an die Kopflipien der Kronenverzahnung anschließen und in die Nabe übergehen.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß durch die Übergangsbereiche zwischen der Kronenverzahnung und der Nabe eine Versteifung des Kronenrads bewirkt wird. Dies hat zur Folge, daß der Verzahnungsabschnitt ohne Einbuße der Festigkeit schmaler gestaltet werden kann. Das Kronenrad hat somit ein geringes Gewicht und eine kurze axiale Baulänge.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung schließen die Übergangsbereiche im Quer- schnitt an die Zähne der Kronenverzahnung an, wobei jeweils zwei zueinander benachbarte Übergangsbereiche in Richtung zur Nabe zusammenlaufen. So ergibt sich radial zwischen den Zähnen und der Nabe eine rippenartige Struktur, die eine Erhöhung der Steifigkeit des Kronenrads bewirkt. Die Oberflächen der Übergangsbereiche verlaufen - im Längsschnitt betrachtet - vorzugsweise ausschließlich stetig, um Spannungen zu minimieren. Der Begriff 'stetig' wird hier im mathematischen Sinne verstanden, das heißt die Übergangsbereiche sind - im Längsschnitt durch einen Zahnkopf betrachtet - frei von Sprüngen oder Knicken. In Konkretisierung sind die Übergangsbereiche - im Längsschnitt betrachtet - gerundet und schließen tangential an die Nabe an. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine besonders steife Struktur mit geringen Spannungen. Die Nabe ist im Anschluß an die Übergangsbereiche vorzugsweise hülsenförmig gestaltet. In zur Kronenverzahnung entgegengesetzter Richtung kann die Nabe ebenfalls axial über den Verzahnungsabschnitt überstehen. Dabei ist es für einen spannungsarmen Übergang günstig, wenn dieser überstehende Abschnitt eine konische Außenfläche aufweist. Es ist aber auch denkbar, daß dieser überstehende Abschnitt hülsenförmig gestaltet ist und einen gerundeten Übergang zur Anlagefläche aufweist. Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist ein Ringbereich des Verzahnungsabschnitts, der axial zwischen einer radialen Anlagefläche und einer durch die Fußlinien der Zähne aufgespannten Ebene liegt, eine axiale Dicke L3 auf, die dem ein- bis zweifachen des Moduls m der Zähne entspricht, das heißt m < L3 ≤ 2m. Insbesonde- re ist es günstig, wenn die axiale Dicke L3 des Ringbereichs etwa dem 1 , 0-fachen des Moduls m der Zähne entspricht, das heißt L3 = 1 ,0m. Hierdurch ergibt sich ein besonders kurzbauendes Kronenrad, das gleichzeitig geringe Spannungen im Bereich der Zahnfüße aufweist. Vorzugsweise haben die Zähne in ihrer Längserstrek- kung einen veränderlichen Querschnitt und eine gegenüber den Zahnfußlinien ver- änderliche Höhe. Diese entspricht vorzugsweise etwa dem 2,25-fachen des Moduls m, das heißt L2 - L3 = 2,25m. Dabei verbreitern sich die Zähne nach radial außen, damit ein gleichmäßiger Verzahnungseingriff mit einem Stirnrad erfolgen kann. Die Kronenverzahnung kann als Geradverzahnung oder als Schrägverzahnung ausgebildet sein.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Kronenrad umformend hergestellt, wobei sich insbesondere Schmieden oder Fließpressen als Fertigungsverfahren eignen. Alternativ hierzu kann das Kronenrad auch urformend, insbesondere durch Sintern hergestellt werden.
Eine zweite Lösung der obengenannten Aufgabe besteht in einer Differentialanordnung in Form eines Kronenraddifferentials, insbesondere für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Differentialkorb, der um eine Drehachse A drehend antreibbar ist; zwei im Differentialkorb um die Drehachse A drehbar gelagerte Seitenwellenräder; sowie mehrere gemeinsam mit dem Differentialkorb um die Drehachse A umlaufende Ausgleichsräder, die mit den Seitenwellen- rädern in Verzahnungseingriff sind; wobei die Seitenwellenräder als Kronenräder nach einer der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungen gestaltet sind und die Ausgleichsräder als Stirnräder gestaltet sind.
Die erfindungsgemäße Differentialanordnung hat den Vorteil einer besonders kurzen axialen Baulänge, da die eingesetzten Kronenräder aufgrund der Übergangsbereiche zwischen der Kronenverzahnung und der Nabe eine hohe Steifigkeit haben und da- her besonders schmal ausgeführt sein können. Die axial kompakte Bauweise des Kronenraddifferentials hat weiterhin eine Reduktion des Gewichts zur Folge.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Differentialkorb einstückig gestaltet und hat zwei einander gegenüberliegende Öffnungen zur Montage der Seitenwellen- räder und der Ausgleichsräder. Dies hat den Vorteil einer geringen Teilezahl, wodurch Fertigungs- und Montagekosten reduziert sind. Die Ausgleichsräder sind vorzugsweise mit ihren innenliegenden Stirnflächen an den Naben der Seitenwellenrä- der in Richtung zur Drehachse abgestützt. In Konkretisierung sind die Ausgleichsrä- der auf einem Zapfen gelagert, der zwei Lagerabschnitte und einen dazwischenliegenden zentralen Abschnitt mit gegenüber den Lagerabschnitten verjüngtem Querschnitt aufweist. In den zentralen Abschnitt können in die Kronenräder eingesteckte Seitenwellen eintauchen, so daß sich eine nochmals reduzierte Baulänge ergibt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Kronenrad in perspektivischer Ansicht;
Figur 2 das Kronenrad aus Figur 1 in Seitenansicht;
Figur 3 das Kronenrad aus Figur 1 im Längsschnitt;
Figur 4 einen Differentialrädersatz mit zwei erfindungsgemäßen Kronenrädern in Seitenansicht;
Figur 5 eine Differentialanordnung mit montiertem Differentialrädersatz aus Figur 4 in Seitenansicht;
Figur 6 die Differentialanordnung aus Figur 5 im Längsschnitt;
Die Figuren 1 bis 3, welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, zeigen ein erfindungsgemäßes Kronenrad 2. Das Kronenrad 2 ist im wesentlichen ring- scheibenförmig gestaltet und umfaßt einen Verzahnungsabschnitt 3 und eine radial innen liegende Nabe 4, die mit einem hülsenförmigen Ansatz axial über den Verzahnungsabschnitt 3 vorsteht. Die Nabe 4 hat eine Längsverzahnung 5, in die eine hier nicht dargestellte Antriebswelle zur Drehmomentübertragung drehfest eingesteckt werden kann. Das Kronenrad 2 ist durch ein Umformverfahren, beispielsweise mittels Schmieden oder Kaltfließpressen hergestellt.
Der Verzahnungsabschnitt 3 hat eine stirnseitige Kronenverzahnung 6 mit einer Vielzahl über den Umfang verteilten Zähnen 7. Die Zahnkopflinien 8 und die Zahnfußlini- en 9 der Zähne verlaufen im wesentlichen radial in Bezug auf die Drehachse A des Kronenrads 2. Das heißt, das Kronenrad 2 hat eine Geradverzahnung, die mit einer entsprechenden Geradverzahnung eines hier nicht dargestellten zylindrischen Stirnrads kämmen kann. Es ist ersichtlich, daß die Zähne 7 der Kronenverzahnung 6 über ihre radiale Erstreckung einen veränderlichen Querschnitt und eine veränderliche Höhe haben. In Richtung nach radial außen verbreitern sich die Zähne 7, wobei die Zahnflanken 10 in Bezug auf eine Querschnittsebene abflachen. Radial zwischen den Zähnen 7 und der Nabe 4 sind Übergangsbereiche 12 ausgebildet, die nahtlos an die Zähne 7 anschließen und in die Nabe 4 übergehen. Dabei sind die Übergangsbereiche 12 als gerundete Rippen gestaltet, deren Außenflächen 14 einerseits an den Zahnkopflinien 8 der Zähne anschließen und andererseits tangential in die Nabe 4 übergehen. Zwei zueinander benachbarte Rippen 12 laufen in Richtung zur Nabe 4 zusammen, so daß eine zwischen den Rippen 12 gebildete Mulde 15 an der Nabe 4 ausläuft. Dabei schließen seitliche Flanken der Mulde 15 an die Zahnflanken 10 nahtlos an. Durch die nahtlosen, stetigen Übergange werden Spannungen mini- miert.
In zur Kronenverzahnung 6 entgegengesetzter Richtung hat der Verzahnungsabschnitt 3 eine senkrecht auf der Drehachse A stehende Anlagefläche 16, über die sich das Kronenrad 2 im Einbauzustand gegen eine Stützfläche axial abstützt. Radial innen schließt sich eine Konusfläche 17 an, die eine Außenfläche der axial überstehenden Nabe 4 ist. Die Länge L1 der Nabe 4 errechnet sich aus dem zu übertragenden Drehmoment und dem Durchmesser der Verzahnung 5. Wie oben bereits gesagt wurde, steht die Nabe 4 in beide Richtungen axial gegenüber dem Verzahnungsab- schnitt 3 vor. Das heißt, die Länge L1 der Nabe 4 ist größer als die axiale Erstrek- kung L2 zwischen der Anlagefläche 16 und einer durch die Maxima der Zahnkopflinien 8 aufgespannten Ebene. Zwischen der Anlagefläche 16 und einer durch die Fußlinien der Zähne aufgespannten Ebene ist ein Ringbereich 18 mit einer axialen Dicke L3 gebildet, die etwa der Zahnhöhe der Zähne 7 entspricht. Rechnerisch kann die Dicke L3 des Ringbereichs zwischen dem ein- bis zweifachen des Moduls m der Zähne 7 liegen, das heißt m ≤ L3 ≤ 2m. Eine axial besonders kurzbauendes Kronenrad 2 ergibt sich, wenn die axiale Dicke L3 dem einfachen Modul m der Zähne 7 entspricht, nämlich L3 = m.
Nachfolgend werden die Figuren 4 bis 6 gemeinsam beschrieben. In Figur 4 ist zunächst ein Differentialrädersatz 19 als Einzelheit erkennbar, der zwei erfindungsgemäße Kronenräder 2, 2' sowie zwei mit diesen kämmende Ausgleichsräder 20, 20' umfaßt, die auf einem gemeinsamen Zapfen 22 drehbar gelagert sind. Dabei sind die Ausgleichsräder 20, 20' in Form von zylindrischen Stirnrädern mit Geradverzahnungen 23 gestaltet, die mit den Kronenverzahnungen 6 der Kronenräder 2, 2' in Eingriff sind. In den Figuren 5 und 6 ist der Differentialrädersatz 19 im Einbauzustand in einem Differentialkorb 24 gezeigt. Die so gebildete Differentialanordnung 25 ist in einem hier nicht dargestellten stehenden Gehäuse eines Differentialgetriebes zu Ia- gern. Hierfür hat der Differentialkorb 24 zwei in entgegengesetzte Richtung weisende hülsenförmige Lageransätze 26, 27, auf die Wälzlager aufgezogen werden können. Differentialgetriebe der genannten Art kommen insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz und dienen zur Drehmomentverteilung von einer Eingangswelle auf zwei Ausgangswellen. Zur Drehmomenteinleitung in den Differen- tialkorb 24 ist an diesem ein Flansch 28 angeformt, an dem ein Tellerrad befestigt werden kann.
Das in den Differentialkorb 24 eingeleitete Drehmoment wird über die auf dem Zapfen 22 gelagerten und gemeinsam mit dem Differentialkorb 24 um die Drehachse A umlaufenden Ausgleichsräder 20, 20' auf die Kronenräder 2, 2' übertragen. Dabei werden die in axial entgegengesetzte Richtung wirkenden Spreizkräfte über die Anlageflächen 16 der Kronenräder 2, 2', die gegen Stützflächen 21 abgestützt sind, in den Differentialkorb 24 eingeleitet. Der Zapfen 22 ist in radialen Bohrungen 29 im Differentialkorb 24 eingesteckt und mittels eines Sicherungsrings 13 axial fixiert, wobei auch andere Sicherungsmittel denkbar sind. Der Zapfen 22 hat einen zentralen Abschnitt 30 mit gegenüber den Lagerabschnitten reduziertem Durchmesser D. So können in die Kronenräder 2 drehfest eingesteckte Seitenwellen in den zentralen Abschnitt 30 eintauchen, wodurch Bauraum eingespart wird. Bei Rotation der Differentialanordnung 25 werden die Ausgleichsräder 20, 20' aufgrund von Fliehkräften nach radial außen beaufschlagt und legen sich mit ihren kugeligen Kontaktflächen 31 gegen eine entsprechende hohlkugelige Gegenflächen 32 im Differentialkorb 24 an. Um bei geringen Drehzahlen zu verhindern, daß die Ausgleichsräder 20, 20' nach radial innen zur Drehachse A wandern, laufen die Ausgleichsräder 20, 20' mit ihren Stirnflächen 33 gegen äußere Anlaufflächen der Naben 4 der Kronenräder 2 an. Hierdurch ergibt sich ein einfacher Aufbau mit wenigen Bauteilen. Der Differentialkorb 24 ist einstückig gestaltet ist und hat zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 34 zur Montage der Kronenräder 2 und der Ausgleichsräder 20. Die erfindungs- gemäße Differentialanordnung 25 hat den Vorteil einer besonders kurzen axialen Baulänge, da die eingesetzten Kronenräder 2 eine minimale Dicke aufweisen. Dies ist insbesondere bei Einsatz der Differentialanordnung 25 in einem frontgetriebenen Kraftfahrzeug von Vorteil, wo wenig Bauraum zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste
2 Kronenrad
3 Verzahnungsabschnitt
4 Nabe
5 Längsverzahnung
6 Kronenverzahnung
7 Zahn
8 Kopflinie
9 Fußlinie
10 Zahnflanke
12 Übergangsbereich
13 Sicherungsring
14 Außenfläche
15 Mulde
16 Anlagefläche
17 Konusfläche
18 Ringbereich
19 Differentialrädersatz
20 Ausgleichsrad
21 Stützfläche
22 Zapfen
23 Geradverzahnung
24 Differentialkorb
25 Differentialanordnung
26 Lageransatz
27 Lageransatz
28 Flansch
29 Bohrung 30 zentraler Abschnitt
31 Kontaktfläche
32 Gegenfläche
33 Stirnfläche
34 Öffnung
A Achse
B Zapfenachse
D Durchmesser
L Länge m Modul

Claims

Patentansprüche
1. Kronenrad (2), das mit einem Stirnrad in Verzahnungseingriff bringbar ist, insbesondere für den Einsatz in einer Differentialanordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen ringscheibenförmigen Verzahnungsabschnitt (3), der eine Kronenverzahnung (6) mit Kopflinien (8) bildet, und eine Nabe (4), die über die Kopflinien (8) der Kronenverzahnung (6) axial übersteht, wobei zwischen der Kronenverzahnung (6) und der Nabe (4) Übergangsbereiche (12) gebildet sind, die an die Kopflinien (8) der Kronenverzahnung (6) anschließen und in die Nabe (4) übergehen.
2. Kronenrad nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übergangsbereiche (12) im Querschnitt an die Zähne (7) anschließen, wobei jeweils zwei benachbarte Übergangsbereiche (12) in Richtung zur Nabe (4) zusammenlaufen.
3. Kronenrad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbereiche (12) - im Längsschnitt betrachtet - ausschließlich stetig verlaufen.
4. Kronenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Übergangsbereiche (12) - im Längsschnitt betrachtet - gerundet sind und tangential an die Nabe (4) anschließen.
5. Kronenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zwischen einer stimseitigen Anlagefläche (16) und Fußlinien (9) des Verzahnungsabschnitts (3) gebildeter Ringbereich (18) eine axiale Dicke (L3) aufweist, die dem ein- bis zweifachen des Moduls (m) der Zähne (7) entspricht (m < L3 < 2m).
6. Kronenrad nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Dicke (L3) des Ringbereichs (18) etwa dem einfachen Modul (m) der Zähne (7) entspricht (L3 = 1 ,0m).
7. Kronenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zähne (7) in ihrer Längserstreckung eine gegenüber den Zahnfußlinien (9) veränderliche Höhe haben.
8. Kronenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nabe (4) im Anschluß an die Übergangsbereiche (12) zu den Zähnen (7) hülsenförmig gestaltet ist.
9. Kronenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nabe (4) in zu der Kronenverzahnung (6) entgegengesetzte Richtung axial über den Verzahnungsabschnitt (3) übersteht und eine konische Außenfläche (17) aufweist.
10. Kronenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß es umformend, insbesondere durch Schmieden oder Fließpressen, hergestellt ist.
11. Kronenrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß es urformend, insbesondere als Sinterteil, hergestellt ist.
12. Differentialanordnung in Form eines Kronenraddifferentials, insbesondere für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Differentialkorb (24), der um eine Drehachse (A) drehend antreibbar ist; zwei im Differentialkorb (24) um die Drehachse (A) drehbar gelagerte Seiten- wellenräder (2); sowie mehrere gemeinsam mit dem Differentialkorb (24) um die Drehachse (A) umlaufende Ausgleichsräder (20), die mit den Seitenwellenrädem (2) in Verzahnungseingriff sind; wobei die Seitenwellenräder (2) als Kronenräder nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gestaltet sind und die Ausgleichsräder (20) als Stirnräder gestaltet sind.
13. Differentialanordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Differentialkorb (24) einstückig gestaltet ist und zwei einander gegenüberliegende Öffnungen (34) zur Montage der Seitenwellenräder (Z) und der Ausgleichsräder (20) aufweist.
14. Differentialanordnung nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichsräder (20) mit ihren innenliegenden Stirnflächen (33) an den Naben (4) der Seitenwellenräder (2) in Bezug auf die Drehachse (A) radial abgestützt sind.
15. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichsräder (20) auf einem Zapfen (22) gelagert sind, der zwei Lagerabschnitte und einen dazwischenliegenden zentralen Abschnitt (30) mit gegenüber den Lagerabschnitten verjüngtem Querschnitt aufweist.
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