WO2009007191A2 - Stirnraddifferentialgetriebe - Google Patents

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WO2009007191A2
WO2009007191A2 PCT/EP2008/057279 EP2008057279W WO2009007191A2 WO 2009007191 A2 WO2009007191 A2 WO 2009007191A2 EP 2008057279 W EP2008057279 W EP 2008057279W WO 2009007191 A2 WO2009007191 A2 WO 2009007191A2
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WO
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gear
unit
stirnraddifferentialgetriebe
planetary
planet
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PCT/EP2008/057279
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English (en)
French (fr)
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WO2009007191A3 (de
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Thorsten Biermann
Ramon Jurjanz
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Schaeffler Kg
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Publication date
Application filed by Schaeffler Kg filed Critical Schaeffler Kg
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H48/11Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears having intermeshing planet gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/104Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two ring gears

Definitions

  • the invention relates to a Stirnraddifferentialgetriebe according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to provide a very compact and lightweight Stirnraddifferentialgetriebe that can be produced inexpensively. It is achieved according to the invention by the features of claim 1. Further embodiments will be apparent from the dependent claims and independent independent claim.
  • the invention relates to a Stirnraddifferentialgetriebe with a drive unit, with at least two as ring gears with internal teeth formed output units and with a planetary gear unit comprising a planet carrier and at least one pair of planetary consisting of at least two arranged on the planet carrier planetary gears. It is suggested that the planetary gear unit comprises less than three planetary gear pairs.
  • the planetary gear unit comprises exactly one planetary gear pair with exactly two planetary gears.
  • weight and installation costs can be saved, whereby a particularly compact and lightweight Stirnraddifferentialgetriebe can be provided.
  • the planetary gears are arranged equidistant from a plane wheel carrier center axis.
  • a "planet carrier center axis" is to be understood in particular to mean an axis about which the planetary gear carrier can rotate, and in particular is also a central axis of the spur gear differential.
  • the planet gears are arranged opposite with respect to a Planetenradlyffenachse opposite, an advantageous arrangement of the planetary gears can be achieved, whereby further space can be saved.
  • the output units comprise at least one receiving unit, which is intended to receive an output shaft.
  • the Stirnraddifferentialgetriebe can be particularly easily connected to an output shaft.
  • the expert appears to be useful recording units, such as training by a wave on the one as Hollow shaft formed output shaft is plugged, conceivable.
  • each output unit comprises a receiving unit.
  • the receiving units are arranged axially spaced. As a result, an interior space is released axially between the receiving units or axially between the output units, which can be used as additional space for parts of the Stirnraddifferentialgetriebes.
  • axial is meant in particular parallel to the Planetenradlyffenachse.
  • the installation space of the spur gear differential can be further reduced.
  • the output unit comprises at least one covering device, which is intended to cover the planet carrier to the outside. This can prevent dirt or dirt from entering the Stirnraddifferentialgetriebe and leads to damage of the Stirnraddifferentialgetriebes.
  • the covering device is designed in one piece with the output unit. As a result, other components can be reduced.
  • At least one bearing unit arranged between the drive unit and the covering device is proposed.
  • an advantageously sealed Stirnraddifferentialgetriebe can be achieved, which is completed to the outside.
  • the bearing unit is provided to provide a locking torque.
  • costs and components as well as assembly costs can be further reduced since an additional blocking unit can be dispensed with.
  • the bearing unit is provided to block the output unit at least partially against the drive unit, an advantageous drive torque distribution can be realized.
  • a gear unit with a gear and a toothed wheel arranged on a gear rack in particular a Planetenrad- unit for a Planetenradgethebe with a planetary gear and arranged on a planet carrier Planetenradbolzen proposed, which is a locking device which is provided to the gear and the To connect toothed wheel positively.
  • a lockable gear can be easily achieved.
  • Such a gear is advantageous for a planetary gear and in particular for a Stirnraddifferentialgetriebe with internal teeth.
  • An embodiment of the Planetenradgethebes with such a gear, a planetary gear that locks from a limit speed between output units, could be easily realized.
  • mechanical, hydraulic or magneto-theoretic locking devices are advantageous as barrier units.
  • the locking device is provided to lock above a limit speed of the gear. As a result, an advantageous switching behavior can be realized.
  • the blocking device is designed hydrodynamically, a blocking device with an advantageous switching behavior above the limiting rotational speed of the gearwheel can be realized in a particularly simple manner.
  • the locking device is provided to lock above a limit speed of the gear carrier. This also allows an advantageous switching behavior can be realized.
  • Such a blocking device can in particular be realized in a mechanically simple manner. drawing
  • Fig. 6 is a gear unit with an alternative mechanical
  • Fig. 7 shows a further gear unit with a mechanical locking device.
  • FIG. 1 shows a Stirnraddifferentialgetriebe with internal teeth in section.
  • a drive unit 10a of the Stirnraddifferentialgetriebes is non-positively connected to a driven unit not shown in detail of a gearbox.
  • the drive unit 10a is fixedly connected to a planet carrier 13a.
  • the planet carrier 13a distributes the drive torque to the two paired tarpaulins. tenzier 14a, 15a, which are guided on a circular path.
  • the planetary gears 14a, 15a are arranged on the planet carrier 13a by means of planetary pin 24a, 25a.
  • the planet gears 14a, 15a of Planetenradbins 16a are axially offset by half a tooth width.
  • the output units 11 a, 12 a are arranged coaxially.
  • the planet wheels 14a, 15a are arranged equidistant from a planetary carrier center axis 19a (FIG. 2).
  • the meshing of the planetary gears 14a, 15a with each other is located on the Planetenradlystoffachse 19a.
  • the planetary gears are thus facing each other with respect to the Planetenradlystoffachse 19 a.
  • the output units 11 a, 12 a each comprise a receiving unit 17 a, 18 a.
  • the receiving units 17a, 18a are made in one piece with the output units 11a, 12a and designed as hollow shafts.
  • the output units 11 a, 12 a serve as receiving units 17 a, 18 a for output shafts, not shown.
  • the receiving units 17a, 18a and the output units are arranged axially spaced, whereby an axially lying between the hollow shafts interior is free. In the interior of the planet gears 14a, 15a are arranged.
  • the output units 11 a, 12 a are integrally formed with cover devices 20 a, 21 a, which cover the planet carrier 13 a to the outside and thus complete the Stirnraddifferentialgetriebe outward (Figure 3).
  • cover devices 20 a, 21a and the drive unit 10a Between the cover devices 20a, 21a and the drive unit 10a, a respective bearing unit 22a, 23a is arranged, which separates the cover devices 20a, 21a and the drive unit 10a.
  • the bearing units 22a, 23a have internal friction. Due to the friction part of the drive torque is transmitted directly from the drive unit 10a to the output units 11a, 12a and thus acts as a locking torque between the output units 11a, 12a and the drive unit 10a. The spur gear differential is thereby partly blocked.
  • the blocking torque transmitted by the bearing units 22a, 23a depends on the design of the bearing units 22a, 23a.
  • the plain bearing unit shown in this embodiment transmits a comparatively high locking torque.
  • a high locking torque is preferably needed for off-road use.
  • a rolling bearing unit can be used, which transmits a comparatively low moment and is preferably suitable for road use.
  • two planetary gear pairs with two planetary gears each can also be arranged in the spur gear differential gear.
  • Such a Stirnraddifferentialgetriebe can be constructed compact and inexpensive. An arrangement of two Planetenrad- pairs is not shown here.
  • Figure 4 shows a gear unit with a gear 31 b and with a hydrodynamic locking device 32b.
  • the gear unit with the locking device 32b is particularly advantageous for a Stirnraddifferentialgetriebe, as shown in Figures 1 to 3, wherein the gear unit, which forms the Planetenradinheit in Stirndraddifferentialgetriebe, should comprise at least one further gear with a locking device.
  • the letter a in the reference numerals of the embodiment in Figures 1 to 3 by the letters b to e in the reference numerals of the embodiments in Figures 4-7 replaced.
  • the exemplary embodiments of gear units in FIGS. 4 to 7 are particularly advantageous for spur gear transmissions, as illustrated, for example, in FIGS. 1 to 3, the following description essentially referring to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3 limited and with respect to the same components, features and functions on the description of the embodiment in Figures 1 to 3 can be referenced.
  • the gear 31 b of the gear unit in Figure 4 is designed as a loose wheel on a gear pin 33 b and arranged on a gear carrier 34 b.
  • a rotational movement of the gear carrier 34b leads the gear 31 b on a circular path.
  • a gear carrier central axis 35b is different from a gear center axis 36b.
  • the blocking device 32b comprises a lamination unit 37b and an operating means having an advantageous viscosity introduced into the lamella unit 37b.
  • a limit speed of the gear 31 b, above which the locking device 32 b locks, is defined by the viscosity of the resource.
  • Such a locking device 32b is for a planetary gear and in particular for a Stirnraddifferentialgetriebe with an internal toothing, as shown in Figure 1, is advantageous.
  • the planetary gear can be locked when a rotational speed of the gear 31 b, which is designed as a planetary gear, is high.
  • a locking device is arranged in more than one planetary gear.
  • Figure 5 shows as an alternative embodiment, a gear unit with a gear 31 c and with a mechanical locking device 32c, which blocks above a limit speed of a gear carrier 34c.
  • the locking device 32c which blocks above a limit speed of the gear carrier 34c, is disposed in a gear pin 33c.
  • the locking device 32c is designed as a mechanical centrifugal clutch in which a limit speed of the gear carrier 34c is defined by a spring unit 38c. It is arranged radially outward relative to a gear carrier center axis 35c, whereby a centrifugal force resulting from a rotational movement of the gear carrier 34c acts in one direction on a friction lining 39c of the blocking device 32c in which the blocking device 32c can be locked.
  • the friction lining 39c is pressed against the toothed wheel 33c and the locking device 32c connects the toothed wheel 33c and the toothed wheel 31c to one another in a force-fitting manner.
  • Figure 6 shows a gear unit with an alternative mechanical locking device 32d, which acts when a rotational speed of a gear 31 d, which is arranged by means of a gear pin 33d on a gear carrier 34d, is greater than a limit speed of the gear 31d.
  • a centrifugal force which is produced by a rotational speed of the gear 31d, acts on a deflection unit 40d.
  • the deflecting unit 4Od converts the centrifugal force acting radially outwards relative to a gear pin central axis 36d into a radially inward-acting force.
  • a friction lining 39d is pressed against the gear pin 33d and the gear 31d makes a force-locking connection with the gear pin 33d.
  • the deflection unit 4Od comprises a resource channel 41d and a weight unit 42d. Due to weight ratios between the weight unit 42d and the friction lining 39d, the centrifugal force acting on the weight unit 42d is greater than that acting on the friction lining 39d Centrifugal force, whereby the friction lining 39d is pressed inwards.
  • a mechanical deflection unit which works on a lever principle, conceivable.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a gear unit with a mechanical locking device 32e.
  • a arranged on a gear carrier 34e gear pin 33e is designed as a hollow pin and a plugged onto the gear pin 33e gear 31 e has an annular recess in which engages the designed as a hollow pin gear pin 33e engages.
  • An inner part of the gear 31 e which is formed bolt-shaped, lies within the gear pin 33 e.
  • the locking device 32 e the at least one, advantageously at least two friction linings 39 e, arranged.
  • the gear 31 e If the gear 31 e is acted upon relative to the gear pin 33e at a speed, engages the friction linings 39 e, based on a gear pin center axis 36 e, radially outwardly acting centrifugal force.
  • the centrifugal force is directed opposite to a force of spring units 38e, over which a limit speed of the gear 31 e is defined, from which the locking device 32e locks.
  • magnetorheological blocking devices are also conceivable, which are constructed analogously to the hydrodynamic blocking device from FIG. 4 and additionally comprise a magnetic field unit which adjusts a viscosity of a magnetorheological operating means.
  • magnetorheological blocking devices can advantageously be blocked by a control and control unit. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Stirnraddifferentialgetriebe mit einer Antriebseinheit (10a), mit zumindest zwei als Hohlräder mit einer Innenverzahnung ausgebildeten Abtriebseinheiten (11a, 12a) und mit einer Planetenradeinheit, die einen Planetenradträger (13a) und zumindest ein Planetenradpaar (16a) umfasst, das aus zumindest zwei auf dem Planetenradträger (13a) angeordneten Planetenrädern (14a, 15a) besteht. Es wird vorgeschlagen, dass die Planetenradeinheit weniger als drei Planetenradpaare (16a) umfasst.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Stirnraddifferentialgetriebe
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Stirnraddifferentialgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Stirnraddifferentialgetriebe mit einer Antriebseinheit, mit zumin- dest zwei als Hohlräder mit einer Innenverzahnung ausgebildeten Abtriebseinheiten und mit einer Planetenradeinheit, die einen Planetenradträger und zumindest ein Planetenradpaar umfasst, das aus zumindest zwei auf dem Planetenradträger angeordneten Planetenrädern besteht, bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst kompaktes und leichtes Stirnraddifferentialgetriebe bereitzustellen, das kostengünstig hergestellt werden kann. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem unabhängigen Nebenanspruch.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Stirnraddifferentialgetriebe mit einer An- triebseinheit, mit zumindest zwei als Hohlräder mit einer Innenverzahnung ausgebildeten Abtriebseinheiten und mit einer Planetenradeinheit, die einen Planetenradträger und zumindest ein Planetenradpaar umfasst, das aus zumindest zwei auf dem Planetenradträger angeordneten Planetenrädern besteht. Es wird vorgeschlagen, dass die Planetenradeinheit weniger als drei Planeten- radpaare umfasst. Durch eine Einschränkung der Planetenradpaare kann ein kompaktes und leichtes Stirnraddifferentialgetriebe bereitgestellt werden, das kostengünstig hergestellt werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Planetenradeinheit genau ein Planeten- radpaar mit genau zwei Planetenrädern umfasst. Durch die Verwendung von nur einem Planetenradpaar können Bauraum, Gewicht und Montagekosten eingespart werden, wodurch ein besonders kompaktes und leichtes Stirnraddifferentialgetriebe bereitgestellt werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Planetenräder äquidistant zu einer Plane- tenradträgermittelachse angeordnet sind. Unter einer „Planetenradträgermit- telachse" soll insbesondere eine Achse verstanden werden, um die der Plane- tenradträger eine Drehbewegung ausführen kann. Sie ist insbesondere auch eine Mittelachse des Stirnraddifferentialgetriebes. Durch eine erfindungsgemäße Anordnung der Planetenräder kann eine besonders einfache Anordnung der Abtriebseinheiten gefunden werden.
Sind weiter die Planetenräder in Bezug auf eine Planetenradträgermittelachse gegenüberliegend angeordnet, kann eine vorteilhafte Anordnung der Planetenräder erreicht werden, wodurch weiterer Bauraum eingespart werden kann.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Abtriebseinheiten zumindest eine Aufnahmeeinheit umfassen, die dazu vorgesehen ist, eine Abtriebswelle aufzunehmen. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden. Durch eine Aufnahmeeinheit kann das Stirnraddifferentialgetriebe besonders einfach mit einer Abtriebswelle ver- bunden werden. Insbesondere wenn die Aufnahmeeinheit durch eine Hohlwelle gebildet wird, kann eine vorteilhafte Aufnahmeeinheit bereitgestellt werden. Es sind aber auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Aufnahmeeinheiten, wie beispielsweise die Ausbildung durch eine Welle, auf die eine als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle aufgesteckt wird, denkbar. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn jede Abtriebseinheit eine Aufnahmeeinheit umfasst.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmeeinheiten axial beabstandet angeordnet sind. Dadurch wird axial zwischen den Aufnahmeeinheiten bzw. axial zwischen den Abtriebseinheiten ein Innenraum frei, der als zusätzlicher Bauraum für Teile des Stirnraddifferentialgetriebes genutzt werden kann. Unter „axial" soll insbesondere parallel zu der Planetenradträgermittelachse verstanden.
Sind die Planetenräder zumindest teilweise in einem Innenraum axial zwischen den Aufnahmeeinheiten angeordnet, kann der Bauraum des Stirnraddifferentialgetriebes weiter reduziert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Abtriebseinheit wenigstens eine Abdeckvorrichtung umfasst, die dazu vorgesehen ist, den Planetenradträger nach außen abzudecken. Dadurch kann verhindert werden, dass Schmutz oder Dreck in das Stirnraddifferentialgetriebe eindringt und zu Beschädigungen des Stirnraddifferentialgetriebes führt.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Abdeckvorrichtung einstückig mit der Abtriebseinheit ausgeführt ist. Dadurch können weitere Bauteile reduziert werden.
Weiter wird zumindest eine zwischen der Antriebseinheit und der Abdeckvor- richtung angeordnete Lagereinheit vorgeschlagen. Dadurch kann ein vorteilhaft abgedichtetes Stirnraddifferentialgetriebe erreicht werden, das nach außen abgeschlossen ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Lagereinheit dazu vorgesehen ist, ein Sperrmoment bereitzustellen. Dadurch können Kosten und Bauteile sowie Montageaufwand weiter gesenkt werden, da auf eine zusätzliche Sperreinheit verzichtet werden kann. Ist weiter die Lagereinheit dazu vorgesehen, die Abtriebseinheit zumindest teilweise gegen die Antriebseinheit zu sperren, kann eine vorteilhafte An- triebsmomentverteilung realisiert werden.
Weiter wird eine Zahnradeinheit mit einem Zahnrad und einem auf einem Zahnradträger angeordneten Zahnradbolzen, insbesondere eine Planetenrad- einheit für ein Planetenradgethebe mit einem Planetenrad und mit einem auf einem Planetenradträger angeordneten Planetenradbolzen, vorgeschlagen, die eine Sperrvorrichtung, die dazu vorgesehen ist, das Zahnrad und den Zahn- radbolzen kraftschlüssig zu verbinden, umfasst. Dadurch kann ein sperrbares Zahnrad einfach erreicht werden. Ein solches Zahnrad ist für ein Planetenrad- getriebe und insbesondere für ein Stirnraddifferentialgetriebe mit einer Innenverzahnung vorteilhaft. Durch eine Ausgestaltung des Planetenradgethebes mit einem solchen Zahnrad könnte ein Planetenradgetriebe, das ab einer Grenz- drehzahl zwischen Abtriebseinheiten sperrt, einfach realisiert werden. Als Sperreinheiten sind insbesondere mechanische, hydraulische oder magne- torheologische Sperrvorrichtungen vorteilhaft.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Sperrvorrichtung dazu vorgesehen ist, oberhalb einer Grenzdrehzahl des Zahnrads zu sperren. Dadurch kann ein vorteilhaftes Schaltverhalten realisiert werden.
Ist die Sperrvorrichtung hydrodynamisch ausgebildet, kann eine Sperrvorrichtung mit einem vorteilhaften Schaltverhalten oberhalb der Grenzdrehzahl des Zahnrads besonders einfach realisiert werden.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Sperrvorrichtung dazu vorgesehen ist, oberhalb einer Grenzdrehzahl des Zahnradträgers zu sperren. Auch dadurch kann ein vorteilhaftes Schaltverhalten realisiert werden. Eine solche Sperrvor- richtung kann insbesondere mechanisch einfach realisiert werden. Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Stirnraddifferentialgetriebe mit einer Innenverzahnung im Schnitt,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Stirnraddifferentialgetriebes,
Fig. 3 eine Außenansicht des Stirnraddifferentialgetriebes,
Fig. 4 eine Zahnradeinheit für ein Stirnraddifferentialgetriebe mit einem Zahnrad und mit einer hydrodynamischen Sperrvorrichtung,
Fig. 5 eine Zahnradeinheit mit einem Zahnrad und mit einer mechanischen Sperrvorrichtung,
Fig. 6 eine Zahnradeinheit mit einer alternativen mechanischen
Sperrvorrichtung und
Fig. 7 eine weitere Zahnradeinheit mit einer mechanischen Sperrvorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein Stirnraddifferentialgetriebe mit einer Innenverzahnung im Schnitt. Eine Antriebseinheit 10a des Stirnraddifferentialgetriebes ist mit einer nicht näher dargestellten Abtriebseinheit eines Schaltgetriebes kraftschlüssig verbunden. Zur Weiterleitung eines Antriebsmoments ist die Antriebseinheit 10a fest mit einem Planetenradträger 13a verbunden. Der Planetenradträger 13a verteilt das Antriebsmoment auf die zwei paarweise angeordneten Plane- tenräder 14a, 15a, die auf einer Kreisbahn geführt werden. Die Planetenräder 14a, 15a sind mittels Planetenradbolzen 24a, 25a auf dem Planetenradträger 13a angeordnet. Die Planetenräder 14a, 15a eines Planetenradpaars 16a sind um eine halbe Zahnbreite axial versetzt. Sie kämmen mit den jeweils inneren Hälften der Zahnbreite miteinander und mit den jeweils äußeren Hälften der Zahnbreite mit innenverzahnten Hohlrädern, die als Abtriebseinheiten 11 a, 12a ausgebildet sind. Die Abtriebseinheiten 11 a, 12a sind koaxial angeordnet.
Die Planetenräder 14a, 15a sind äquidistant zu einer Planetenradträgermit- telachse 19a angeordnet (Figur 2). Der Zahneingriff der Planetenräder 14a, 15a untereinander liegt auf der Planetenradträgermittelachse 19a. Die Planetenräder liegen sich somit in Bezug auf die Planetenradträgermittelachse 19a gegenüber.
Die Abtriebseinheiten 11 a, 12a, umfassen je eine Aufnahmeeinheit 17a, 18a. Die Aufnahmeeinheiten 17a, 18a sind einstückig mit den Abtriebseinheiten 11 a, 12a ausgeführt und als Hohlwellen ausgebildet. Die Abtriebseinheiten 11 a, 12a dienen als Aufnahmeeinheiten 17a, 18a für nicht näher dargestellte Abtriebswellen. Die Aufnahmeeinheiten 17a, 18a und die Abtriebseinheiten sind axial beabstandet angeordnet, wodurch ein axial zwischen den Hohlwellen liegender Innenraum frei wird. In dem Innenraum sind die Planetenräder 14a, 15a angeordnet.
Die Abtriebseinheiten 11 a, 12a sind einstückig mit Abdeckvorrichtungen 20a, 21 a ausgeführt, die den Planetenradträger 13a nach außen abdecken und somit das Stirnraddifferentialgetriebe nach außen abschließen (Figur 3). Zwischen den Abdeckvorrichtungen 20a, 21 a und der Antriebseinheit 10a ist je eine Lagereinheit 22a, 23a angeordnet, die die Abdeckvorrichtungen 20a, 21 a und die Antriebseinheit 10a trennt. Die Lagereinheiten 22a, 23a weisen eine innere Reibung auf. Durch die Reibung wird ein Teil des Antriebsmoments direkt von der Antriebseinheit 10a auf die Abtriebseinheiten 11 a, 12a übertragen und wirkt somit als ein Sperrmoment zwischen den Abtriebseinheiten 11 a, 12a und der Antriebseinheit 10a. Das Stirnraddifferentialgetriebe ist dadurch teil- weise gesperrt. Das durch die Lagereinheiten 22a, 23a übertragene Sperrmo- ment hängt von der Ausführung der Lagereinheiten 22a, 23a ab. Die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Gleitlagereinheit überträgt ein vergleichsweise hohes Sperrmoment. Ein hohes Sperrmoment wird vorzugsweise für einen Offroad-Einsatz benötigt. Alternativ kann auch eine Wälzlagereinheit eingesetzt werden, die ein vergleichsweise niedriges Moment überträgt und vorzugsweise für den Straßeneinsatz geeignet ist.
Durch die Verwendung von nur einem Planetenradpaar 16a mit zwei Planeten- rädern 14a, 15a können nur geringe Antriebsmomente übertragen werden, wie sie beispielsweise durch Brennkraftmaschinen bereitgestellt werden, die in kleinen Kraftfahrzeugen und insbesondere in sogenannten Quads eingesetzt werden. Durch ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferentialgetriebe könnten solche Fahrzeuge kostengünstig mit einem zumindest teilweise entsperrten Antrieb ausgerüstet werden, wodurch die Fahrstabilität solcher Fahrzeuge erhöht werden kann. Bei einem Einsatz in einem Quad könnte die Antriebseinheit 10a ein Kettenrad aufweisen, Starrachsen des Quads könnten direkt an die Abtriebseinheiten 11 a, 12a angebunden werden.
Sollen höhere Antriebsmomente übertragen werden, können auch zwei Plane- tenradpaare mit je zwei Planetenrädern in dem Stirnraddifferentialgetriebe angeordnet werden. Auch ein solches Stirnraddifferentialgetriebe kann kompakt und kostengünstig konstruiert werden. Eine Anordnung von zwei Planetenrad- paaren ist hier nicht näher dargestellt.
Figur 4 zeigt eine Zahnradeinheit mit einem Zahnrad 31 b und mit einer hydrodynamischen Sperrvorrichtung 32b. Die Zahnradeinheit mit der Sperrvorrichtung 32b ist insbesondere für ein Stirnraddifferentialgetriebe, wie es in den Figuren 1 bis 3 gezeigt ist, vorteilhaft, wobei die Zahnradeinheit, die im Stirn- raddifferentialgetriebe die Planetenradeinheit bildet, zumindest ein weiteres Zahnrad mit einer Sperrvorrichtung umfassen müsste. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele in der folgenden Figurenbeschreibung ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 durch die Buchstaben b bis e in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele in den Figuren 4 bis 7 ersetzt. Die Ausfüh- rungsbeispiele von Zahnradeinheiten in den Figuren 4 bis 7 sind insbesondere für Stirnraddifferentialgetriebe, wie es beispielsweise in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, vorteilhaft, wobei sich die nachfolgende Beschreibung im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 3 beschränkt und bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auch auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 verwiesen werden kann.
Das Zahnrad 31 b der Zahnradeinheit in Figur 4 ist als ein Losrad auf einem Zahnradbolzen 33b ausgeführt und auf einem Zahnradträger 34b angeordnet. Eine Drehbewegung des Zahnradträgers 34b führt das Zahnrad 31 b auf einer Kreisbahn. Eine Zahnradträgermittelachse 35b ist verschieden von einer Zahnradbolzenmittelachse 36b. Zwischen dem Zahnrad 31 b und dem Zahnradbolzen 33b ist die Sperrvorrichtung 32b angeordnet. Die Sperrvorrichtung 32b umfasst eine Lamelleneinheit 37b und ein in die Lamelleneinheit 37b einge- brachtes Betriebsmittel mit einer vorteilhaften Viskosität. Dreht sich das Zahnrad 31 b relativ zu dem Zahnradbolzen 33b, wird durch das Betriebsmittel eine Scherwirkung zwischen Lamellen der Lamelleneinheit 37b aufgebaut. Durch die Scherwirkung wird das Zahnrad 31 b kraftschlüssig mit dem Zahnradbolzen 33b verbunden. Eine Grenzdrehzahl des Zahnrads 31 b, oberhalb der die Sperrvorrichtung 32b sperrt, wird über die Viskosität des Betriebsmittels definiert.
Eine solche Sperrvorrichtung 32b ist für ein Planetenradgetriebe und insbesondere für ein Stirnraddifferentialgetriebe mit einer Innenverzahnung, wie es in Figur 1 gezeigt ist, vorteilhaft. Durch eine solche Sperrvorrichtung 32b kann das Planetenradgetriebe gesperrt werden, wenn eine Drehzahl des Zahnrads 31 b, das als ein Planetenrad ausgeführt ist, hoch ist. Für ein Planetenradge- triebe mit mehr als einem Planetenrad kann es vorteilhaft sein, wenn in mehr als einem Planetenrad eine Sperrvorrichtung angeordnet ist.
Figur 5 zeigt als eine alternative Ausgestaltung eine Zahnradeinheit mit einem Zahnrad 31 c und mit einer mechanischen Sperrvorrichtung 32c, die oberhalb einer Grenzdrehzahl eines Zahnradträgers 34c sperrt.
Die Sperrvorrichtung 32c, die oberhalb einer Grenzdrehzahl des Zahnradträgers 34c sperrt, ist in einem Zahnradbolzen 33c angeordnet. Die Sperrvorrich- tung 32c ist als eine mechanische Fliehkraftkupplung ausgeführt, bei der eine Grenzdrehzahl des Zahnradträgers 34c durch eine Federeinheit 38c definiert ist. Sie ist, bezogen auf eine Zahnradträgermittelachse 35c, radial nach außen angeordnet, wodurch eine Fliehkraft, die durch eine Drehbewegung des Zahnradträgers 34c entsteht, in einer Richtung an einem Reibbelag 39c der Sperr- Vorrichtung 32c angreift, in der die Sperrvorrichtung 32c gesperrt werden kann. Ist die an dem Reibbelag 39c angreifende Fliehkraft größer als die Kraft der Federeinheit 38c, wird der Reibbelag 39c gegen den Zahnradbolzen 33c gedrückt und die Sperrvorrichtung 32c verbindet den Zahnradbolzen 33c und das Zahnrad 31 c kraftschlüssig miteinander.
Figur 6 zeigt eine Zahnradeinheit mit einer alternativen mechanischen Sperrvorrichtung 32d, die wirkt, wenn eine Drehzahl eines Zahnrads 31 d, das mittels eines Zahnradbolzens 33d auf einem Zahnradträger 34d angeordnet ist, größer ist als eine Grenzdrehzahl des Zahnrads 31d. Eine Fliehkraft, die durch eine Drehzahl des Zahnrads 31 d entsteht, wirkt auf eine Umlenkeinheit 4Od. Die Umlenkeinheit 4Od setzt die, bezogen auf eine Zahnradbolzenmittelachse 36d, radial nach außen wirkende Fliehkraft in eine radial nach innen wirkende Kraft um. Dadurch wird ein Reibbelag 39d gegen den Zahnradbolzen 33d gedrückt und das Zahnrad 31 d stellt mit dem Zahnradbolzen 33d eine kraftschlüssige Verbindung her. Die Umlenkeinheit 4Od umfasst einen Betriebsmittelkanal 41 d und eine Gewichtseinheit 42d. Aufgrund von Gewichtsverhältnissen zwischen der Gewichtseinheit 42d und dem Reibbelag 39d ist die an der Gewichtseinheit 42d angreifende Fliehkraft größer als die an dem Reibbelag 39d angreifende Fliehkraft, wodurch der Reibbelag 39d nach innen gedrückt wird. Alternativ ist auch eine mechanische Umlenkeinheit, die nach einem Hebelprinzip funktioniert, denkbar.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zahnradeinheit mit einer mechanischen Sperrvorrichtung 32e. Ein auf einem Zahnradträger 34e angeordneter Zahnradbolzen 33e ist als ein Hohlbolzen ausgeführt und ein auf den Zahnradbolzen 33e aufgestecktes Zahnrad 31 e weist eine ringförmige Vertiefung auf, in die der als Hohlbolzen ausgeführte Zahnradbolzen 33e eingreift. Ein innerer Teil des Zahnrads 31 e, der bolzenförmig ausgeformt ist, liegt innerhalb des Zahnradbolzens 33e. In dem bolzenförmigen inneren Teil des Zahnrads 31 e ist die Sperrvorrichtung 32e, die zumindest einen, vorteilhafterweise zumindest zwei Reibbeläge 39e umfasst, angeordnet. Wird das Zahnrad 31 e relativ zum Zahnradbolzen 33e mit einer Drehzahl beaufschlagt, greift an den Reibbelägen 39e eine, bezogen auf eine Zahnradbolzenmittelachse 36e, radial nach außen wirkende Fliehkraft an. Die Fliehkraft ist entgegengesetzt gerichtet zu einer Kraft von Federeinheiten 38e, über die eine Grenzdrehzahl des Zahnrads 31 e definiert wird, ab der die Sperrvorrichtung 32e sperrt. Ist die Drehzahl des Zahnrads 31 e größer als die Grenzdrehzahl des Zahnrads 31 e, übersteigt die Fliehkraft die Kraft der Federeinheiten 38e und die Reibbeläge 39e werden gegen den Zahnradbolzen 33e gedrückt, wodurch sie eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnrad 31 e und dem Zahnradbolzen 33e herstellen. Die Sperrvorrichtung 32e ist gesperrt.
Alternativ zu den gezeigten Sperrvorrichtungen sind auch magnetorheologi- sche Sperrvorrichtungen denkbar, die analog zu der hydrodynamischen Sperrvorrichtung aus Figur 4 aufgebaut sind und zusätzlich eine Magnetfeldeinheit umfassen, die eine Viskosität eines magnetorheologischen Betriebsmittels einstellt. Magnetorheologische Sperrvorrichtungen können jedoch vorteilhafterweise durch eine Regel- und Steuereinheit gesperrt werden. Bezugszeichenliste
Antπebseinheit
Abtriebseinheit
Abtriebseinheit
Planetenradträger
Planetenrad
Planetenrad
Planetenradpaar
Aufnahmeeinheit
Aufnahmeeinheit
Planetenradträgermittelachse
Abdeckvorrichtung
Abdeckvorrichtung
Lagereinheit
Lagereinheit
Planetenradbolzen
Planetenradbolzen
Zahnrad
Sperrvorrichtung
Zahnradbolzen
Zahnradträger
Zahnradträgermittelachse
Zahnradbolzenmittelachse
Lamelleneinheit
Federeinheit
Reibbelag
Umlenkeinheit
Betriebsmittelkanal
Gewichtseinheit

Claims

Patentansprüche
1. Stirnraddifferentialgetriebe mit einer Antriebseinheit (1 Oa), mit zumindest zwei als Hohlräder mit einer Innenverzahnung ausgebildeten Abtriebseinheiten (11 a, 12a) und mit einer Planetenradeinheit, die einen Planeten- radträger (13a) und zumindest ein Planetenradpaar (16a) umfasst, das aus zumindest zwei auf dem Planetenradträger (13a) angeordneten Planetenrädern (14a, 15a) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradeinheit weniger als drei Planetenradpaare (16a) umfasst.
2. Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradeinheit genau ein Planetenradpaar (16a) mit genau zwei Planetenrädern (14a, 15a) umfasst.
3. Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (14a, 15a) äquidistant zu einer Plane- tenradträgermittelachse (19a) angeordnet sind.
4. Stirnraddifferentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (14a, 15a) in Bezug auf eine Planetenradträgermittelachse (19a) gegenüberliegend angeordnet sind.
5. Stirnraddifferentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheiten (11 a, 12a) zumindest eine Aufnahmeeinheit (17a, 18a) umfassen, die dazu vorgesehen ist, eine Abtriebswelle aufzunehmen.
6. Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheiten (17a, 18a) axial beabstandet angeordnet sind.
7. Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (14a, 15a) zumindest teilweise in einem Innenraum axial zwischen den Aufnahmeeinheiten (17a, 18a) angeordnet sind.
8. Stirnraddifferentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheiten (11 a, 12a) wenigstens eine Abdeckvorrichtung (20a, 21 a) umfassen, die dazu vorgesehen ist, den Planetenradträger (13a) nach außen abzudecken.
9. Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckvorrichtung (20a, 21 a) einstückig mit der Abtriebseinheit (11 a, 12a) ausgeführt ist.
10. Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch zumindest eine zwischen der Antriebseinheit (10a) und der Abdeckvorrichtung (20a, 21 a) angeordnete Lagereinheit (22a, 23a).
11. Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit (22a, 23a) dazu vorgesehen ist, ein Sperrmoment bereitzustellen.
12. Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit (22a, 23a) dazu vorgesehen ist, die Abtriebseinheit (11 a, 12a) zumindest teilweise gegen die Antriebseinheit (10a) zu sperren.
13. Zahnradeinheit mit einem Zahnrad (31 b-e) und einem auf einem Zahnradträger (34b-e) angeordneten Zahnradbolzen (33b-e), insbesondere eine Planetenradeinheit für ein Planetenradgetriebe mit einem Planetenrad (14a, 15a) und mit einem auf einem Planetenradträger (13a) angeordneten Planetenradbolzen (24a, 25a), insbesondere für ein Planetenradgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sperrvorrichtung (32b-e), die dazu vorgesehen ist, das Zahnrad (31 b-e) und den Zahnradbolzen (33b-e) kraftschlüssig zu verbinden.
14. Zahnradeinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (32b) hydrodynamisch ausgebildet ist.
15. Zahnradeinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (32b; 32d; 32e) dazu vorgesehen ist, oberhalb einer Grenzdrehzahl des Zahnrads (32b; 32d; 32e) zu sperren.
16. Zahnradeinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (32c) dazu vorgesehen ist, oberhalb einer Grenzdrehzahl des Zahnradträgers (34c) zu sperren .
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