WO2013167316A1

WO2013167316A1 - Differentialgetriebe, insbesondere in form eines achsdifferentialgetriebes

Info

Publication number: WO2013167316A1
Application number: PCT/EP2013/056516
Authority: WO
Inventors: Thorsten Biermann; Harald Martini; Richard Grabenbauer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2013-11-14
Also published as: DE102012207489A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe zur Aufteilung der seitens eines Antriebssystems bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten, sowie auf einen zweiten Abtriebsstrang. Erfindungsgemäß erfolgt der Leistungsabgriff über Hohlräder (5, 6), die über wenigstens ein Stirnradzapfenpaar (3, 4) miteinander gekoppelt sind, wobei die beiden Hohlräder über Ringbuchsenelemente (7, 8) axial gesichert sind, die wiederum auf ein Umlaufgehäuse (G) aufgepresst sind.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Differentialgetriebe, insbesondere in Form eines Achsdifferentialgetriebes

Beschreibung Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe zur Aufteilung der seitens eines Antriebssystems bereitgestellten Antriebsleistung auf einen ersten, sowie auf einen zweiten Abtriebsstrang. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf ein Achsdifferentialgetriebe zur Aufteilung der Antriebsleistung auf einen linken und auf einen rechten, oder einen vorderen und einen hinteren Radantriebsstrang eines Fahrzeuges.

Aus DE 10 2007 031 814 A1 ist ein Achsdifferentialgetriebe bekannt, das zwei aneinander abwälzende Stirnräder umfasst, die zueinander derart axial ver- setzt angeordnet sind, dass jedes Stirnrad einen über die Stirnseite des jeweils anderen Stirnrades axial überstehenden Überstandsabschnitt bildet. Der jeweilige Überstandsabschnitt steht mit einem linken bzw. rechten Hohlrad in Eingriff, wobei diese Hohlräder wiederum jeweils mit einer Radantriebswelle gekoppelt sind. Die beiden Stirnräder sind in einem Umlaufgehäuse aufgenom- men. Dieses Umlaufgehäuse wird über einen vorgelagerten Antriebsstrang angetrieben.

Aus EP 1 052 430 A2 ist ein sog. Parallelachsdifferential bekannt. Dieses umfasst mehrere auf einem Teilkreis angeordnete und aneinander abwälzende Stirnradpaare. Die Stirnräder jedes Stirnradpaares sind ähnlich wie bezüglich DE 10 2007 031 814 A1 beschrieben zueinander axial versetzt angeordnet. Die einander abgewandten Überstandsabschnitte der Stirnradpaare stehen jeweils mit einem zum vorgenannten Teilkreis konzentrischen linken bzw. rech- ten Achswellenantnebsrad in Eingriff. An diese Achswellenantriebsräder ist jeweils eine linke bzw. rechte Radantriebswelle angebunden.

Achsdifferentialgetriebe zeichnen sich durch eine hochkompakte Anordnung von geometrisch-, Werkstoff- und fertigungstechnisch anspruchsvollen Einzelkomponenten aus. Die Fertigung der Einzelkomponenten ist technologisch anspruchsvoll, die Montage der Komponenten zeitfordernd.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Achsdifferential zu schaffen, das sich durch einen hinreichend robusten Aufbau und ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet und zudem auch unter fertigungs- und montagetechnischen Gesichtspunkten vorteilhaft herstellbar ist.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Differentialgetriebe, mit:

- einem zum Umlauf um eine Umlaufachse vorgesehenen Umlaufgehäuse,

- einer in dem Umlaufgehäuse ausgebildeten ersten Lagerbohrung die parallel zur Umlaufachse ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist,

- einer in dem Umlaufgehäuse ausgebildeten zweiten Lagerbohrung die ebenfallsparallel zur Umlaufachse ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist,

- einem ersten Stirnradzapfen, der in der ersten Lagerbohrung aufgenommen ist,

- einem zweiten Stirnradzapfen, der in der zweiten Lagerbohrung aufgenommen ist,

- wobei die beiden Stirnradzapfen über die Lagerbohrungen derart positioniert sind, dass diese miteinander entlang eines Eingriffsabschnitts in Eingriff stehen, und - wobei die beiden Stirnradzapfen zueinander derart axial versetzt angeordnet sind, dass die beiden Stirnradzapfen jeweils einen ersten bzw. einen zweiten einander abgewandten und über den Eingriffsabschnitt hervorstehenden Überstandsabschnitt bilden,

- einem ersten Hohlrad das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und das mit dem ersten Überstandsabschnitt in Eingriff steht, und

- einem zweiten Hohlrad das auf einer dem ersten Hohlrad abgewandten Seite des Umlaufgehäuses achsgleich zur Umlaufachse angeordnet ist und das mit dem zweiten Überstandsabschnitt in Eingriff steht,

- gekennzeichnet durch ein erstes Ringbuchsenelement das einen ersten Ringboden aufweist welcher das erste Hohlrad oder eine diese tragende Abtriebsnabe auf einer dem Eingriffsabschnitt der Stirnradzapfen abgewandten Seite hintergreift.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welchem wenigstens eines der Hohlräder durch eine dieses von außen her übergreifende Struktur axial an dem Umlaufgehäuse gesichert und drehbar gelagert werden kann.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweites Ringbuchsenelement vorgesehen, welches einen zweiten Ringboden aufweist, der das zweite Hohlrad oder eine dieses tragende Abtriebsnabe auf einer dem Eingriffsabschnitt abgewandten Seite hintergreift. Die insoweit auf beiden Seiten des Umlaufgehäuses sitzenden Ringbuchsenelemente sichern damit beide Hohlräder an dem Umlaufgehäuse und fassen diese mit dem Umlaufgehäuse zu einer Baugruppe zusammen.

Vorzugsweise sind die beiden Ringbuchsenelemente am Umlaufgehäuse verankert. Diese Verankerung erfolgt in vorteilhafter Weise durch einen Presssitz und ggf. zusätzlich formschlüssig sichernde Geometrien. Diese zusätzlich formschlüssig sichernden Geometrien könne durch plastische Umformung, insbesondere Einpressen von Abschnitten des jeweiligen Ringbuchsenelemen- tes in komplementäre Gegengeometrien im Umlaufgehäuse geschaffen werden.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eines der beiden Ringbuchsenelemente als Tiefziehteil gefertigt. Dieses Tiefziehteil wird hierbei vorzugsweise aus einem Blechmaterial gezogen und erhält dabei einen stufenartigen Querschnitt. Der Querschnitt des jeweiligen Ringbuchsenelementes kann dabei so gestaltet sein, dass dieser einen Ringabschnitt bildet der in verbautem Zustand auf einer Außenumfangsfläche des Umlaufgehäuses sitzt. Weiterhin bildet das Ringbuchsenelement eine Ringbodenfläche welche wie eingangs angegeben das zugeordnete Hohlrad hintergreift. Diese Ringbodenfläche kann unmittelbar eine Lager- oder Anlauffläche bilden, an welcher das zugeordnete Hohlrad oder ein dieses tragendes Nabenelement anläuft. Es ist auch möglich, die Systemgeometrie so abzustimmen, dass zwischen dem Hohlrad und der diesem benachbarten Ringbodenfläche ein Ringraum verbleibt, in welchen eine Anlaufscheibe, oder ggf. auch eine anderweitige Lagereinrichtung, insbesondere ein mit Wälzkörpern bestückter Käfig einsetzbar ist. Das Ringbuchsenelement kann damit auch als Lageraußenring eines Wälzlagers fungieren, der Lagerinnenring kann durch eine entsprechende Geometrie, insbesondere Wälzkörperlaufrille direkt an dem jeweiligen Hohlrad, bzw. einem dieses Hohlrad aufnehmenden Nabenelementes ausgebildet sein.

Das jeweilige Hohlrad der Differentialgetriebeeinrichtung kann so gestaltet sein, dass dieses Teil einer Wellenanschlussnabe bildet. Hierbei ist es möglich, das innenverzahnte Hohlrad als integralen Bestandteil der Wellenanschlussnabe zu fertigen, insbesondere als Fließpressteil. Eine fertigungstechnisch besonders vorteilhafte alternative Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Hohlrad als Hohlradring ausgebildet ist, der unter Presssitz in einen Nabenkörper eingesetzt und ggf. mit diesem stofflich verbunden, insbesondere lokal verschweißt ist. Dieser Hohlradring kann als innenverzahnter, gezogener oder fließgepresster Rohrabschnitt, oder vorzugsweise als gerollter und im Bereich der Stoßstellen verschweißter Ring gefertigt sein. Die Wellenanschlussnabe ist weiterhin vorzugsweise so gestaltet, dass diese ein Topfteil mit einer innenverzahnten Nabenbohrung und einem integralen Ringrand bildet, wobei das Hohlrad wie bereits angegeben durch ein innenverzahntes Ringelement gebildet ist, das von dem Ringrand umgriffen ist und in diesem drehfest aufgenommen ist. Die Wellenanschlussnabe weist vorzugsweise einen Zylinderbundabschnitt auf, wobei dieser Zylinderbundabschnitt eine Umfangsflache bildet die unter Belassung eines Laufspiels in einer Ringsteginnenfläche des Ringbuchsenelementes sitzt.

Eine unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegebenen, dass auf das Umlaufgehäuse eine Antriebsringbuchse aufgesetzt ist. Diese Antriebsringbuchse kann ähnlich wie die beiden Ringbuchsenelemente als Tiefziehteil gefertigt sein. Dieses Tiefziehteil kann als relativ dickwandiges Bauteil gefertigt sein und unmittelbar mit einer Umfangsverzahnung versehen sein über welche das Bauteil mit einem Antriebsrad, insbesondere einem sog. Differentialantriebsritzel in Eingriff steht. Alternativ hierzu kann das Antriebsrad auch als Massivbauteil gefertigt sein das auf die Antriebsringbuchse aufgesetzt, insbesondere aufge- presst ist und ggf. durch Verbindungsmittel wie z.B. Schrauben oder Niete an der Antriebsringbuchse gesichert ist. Die Antriebsringbuchse selbst kann an dem Umlaufgehäuse formschlüssig verankert sein, wobei diese formschlüssige Verankerung insbesondere durch plastische Umformung, insbesondere Erpressung von Einkehlungen oder Ausstellungen erreicht werden kann.

Die in dem Umlaufgehäuse aufgenommenen Stirnradzapfen sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese in den im Umlaufgehäuse ausgebildeten Bohrungen kopfkreisgeführt sind. Die Stirnradzapfen können auch durch zusätzliche Lagergeometrien radial und axial abgestützt werden. Derartige Lagergeometrien können beispielsweise in Zapfen bestehen die stirnseitig in entsprechende Bohrungen der Stirnradzapfen eintauchen. Die Stirnradzapfen sind vorzugsweise als geradverzahnte Zahnradzapfen ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, diese Zahnradzapfen mit einer Schrägverzahnung zu versehen. Der sich hierbei ergebende Axialschub der Stirnradzapfen kann zur Generierung bei ergebende Axialschub der Stirnradzapfen kann zur Generierung eines Bremseffektes herangezogen werden der letztlich dazu führt, dass bei zunehmendem Antriebsmoment am Umlaufgehäuse eine gewisse Sperrung, oder Erhöhung des Koppelungsmomentes der beiden Radantriebsstränge eintritt.

Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist vorzugsweise so gestaltet, dass der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des ersten Hohlrades dem Teilkreisinnendurchmesser der Innenverzahnung des zweiten Hohlrades entspricht, und dass dieser Hohlradteilkreisinnendurchmesser dem doppelten Teilkreisdurchmesser eines Stirnradzapfens entspricht. Hierdurch wird es möglich mit lediglich einem Stirnradzapfenpaar ein robustes und zumindest weitgehend unwuchtfreies Differentialgetriebe zu schaffen.

Es ist auch möglich, in dem Umlaufgehäuse mehrere Bohrungspaare so auszubilden, wobei in jedem Bohrungspaar jeweils ein Stirnradpaar angeordnet ist. Diese Bohrungspaare sind vorzugsweise derart in Umfangsrichtung des Umlaufgehäuses angeordnet, dass in die Hohlräder eine reine Drehmomente- neinkoppelung ohne signifikante Lagerungsquerkräfte am Hohlrad erfolgt. Bei zwei Bohrungspaaren wird dies erreicht, indem diese Bohrungspaare einander bezüglich der Umlaufachse diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Bei drei Bohrungspaaren sind diese in einer Teilung von 120° in Umfangsrichtung abfolgend angeordnet.

Kurzbeschreibung der Figuren

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

Figur 1 eine Axialschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes;

Figur 2 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des

Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach Figur 1 ; eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach Figur 1 zusätzlich mit einem Stirnradzapfen; eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach Figur 1 nunmehr mit beiden Stirnradzapfen; eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach Figur 1 nunmehr mit beiden Stirnradzapfen und beidseitig des Umlaufgehäuses angeordneten Deckelelementen; eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach Figur 1 nunmehr mit beiden Stirnradzapfen und beidseitig des Umlaufgehäuses angeordneten Deckelelementen sowie einem angesetzten Hohlrad; eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Umlaufgehäuses des Differentialgetriebes nach Figur 1 nunmehr mit beiden Stirnradzapfen und beidseitig des Umlaufgehäuses angeordneten Deckelelementen sowie beiden angesetzten Hohlrädern; eine perspektivische teilweise aufgebrochene Darstellung des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes nach Figur 1 ; eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung des Einfachwalzenpaar-Konzepts wie es bei der Bauform nach den Figuren 1 bis 8 Anwendung findet; Figur 10 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung des Zweiwalzenpaar- Konzepts das zu einer Kompensation der Querkräfte am jeweiligen Hohlrad führt; Figur 11 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung des Dreiwalzenpaar- Konzepts das ebenfalls zu einer Kompensation der Querkräfte, d.h. einer reinen Drehmomenteneinkoppelung am jeweiligen Hohlrad führt und sich durch eine besonders hohe Festigkeit auszeichnet;

Figuren 12a, 12b

Skizzen zur Veranschaulichung eines Füllstückes über welches eine weitere Abstützung und Lagerung der Überstandsabschnitte der Stirnradzapfen und der Hohlräder erreicht werden kann.

Ausführliche Beschreibung der Figuren

In Figur 1 ist in Form einer Axialschnittdarstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes dargestellt. Dieses Differentialgetriebe umfasst ein zum Umlauf um eine Umlaufachse X vorgesehenes Umlaufgehäuse G mit einer in dem Umlaufgehäuse G ausgebildeten ersten Lagerbohrung 1 die parallel zur Umlaufachse X ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist. Weiterhin ist in dem Umlaufgehäuse G eine zweite Lagerbohrung 2 ausgebildet, die ebenfalls parallel zur Umlaufachse X ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist.

Das Differentialgetriebe umfasst einen ersten Stirnradzapfen 3, der in der ersten Lagerbohrung 1 aufgenommen ist, und einen zweiten Stirnradzapfen 4, der in der zweiten Lagerbohrung 2 aufgenommen ist. Die beiden Stirnradzapfen 3, 4 sind über die Lagerbohrungen 1 , 2 derart positioniert, dass diese miteinander entlang eines Eingriffsabschnitts E in Eingriff stehen, wobei die beiden Stirnradzapfen 3, 4 zueinander derart axial versetzt angeordnet sind, dass die beiden Stirnradzapfen 3, 4 jeweils einen ersten bzw. einen zweiten einander ab- gewandten und über den Eingriffsabschnitt hervorstehenden Überstandsabschnitt 3a, 4a bilden.

Weiterhin umfasst das Differentialgetriebe ein erstes Hohlrad 5 das achsgleich zur Umlauflachse X angeordnet ist und das mit dem ersten Überstandsabschnitt 3a des ersten Stirnradzapfens 3 in Eingriff steht. Auf einer dem ersten Hohlrad 5 abgewandten Seite des Umlaufgehäuses G ist ein zweites Hohlrad 6 achsgleich zur Umlaufachse X angeordnet. Dieses Hohlrad 6 steht mit dem zweiten Überstandsabschnitt 4a des zweiten Stirnradzapfens 4 in Eingriff.

Das hier gezeigte Differentialgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass ein erstes Ringbuchsenelement 7 vorgesehen ist, das einen ersten Ringboden 7a aufweist welcher das erste Hohlrad 5 auf einer dem Eingriffsabschnitt E der Stirnradzapfen 3, 4 abgewandten Seite hintergreift.

Auf einer dem Eingriffsabschnitt E und dem ersten Hohlrad 6 abgewandten Seite des Umlaufgehäuses G ist ein zweites Ringbuchsenelement 8 vorgesehen, welches einen zweiten Ringboden 8a aufweist der das zweite Hohlrad 8 axial hintergreift.

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Ringbuchsenelemente 7, 8 am Umlaufgehäuse G verankert. Diese Verankerung wird hier erreicht, indem die beiden Ringbuchsenelemente 7, 8 auf das Umlaufgehäuse G auf- gepresst sind. Zudem sind an den beiden Ringbuchsenelementen 7, 8 durch plastische Umformung Verankerungsstrukturen ausgebildet die axial und in Umfangsrichtung formschlüssig an dem Umlaufgehäuse G angreifen.

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Ringbuchsenelemente 7, 8 als Tiefziehteile aus einem Stahlmaterial gefertigt. Alternativ hierzu können die Ringbuchsenelemente auch als gerollte, oder ggf. auch spanend gefertigte Bauteile ausgebildet sein. Das jeweilige Hohlrad 7, 8 bildet Teil einer Wellenanschlussnabe 9, 10. Die Wellenanschlussnabe 9, 10 ist als Topfteil mit einer innenverzahnten Nabenbohrung 9a, 10a und einem Ringrand 9b, 10b ausgebildet. Das jeweilige Hohlrad 7, 8 ist durch ein innenverzahntes Ringelement gebildet, das von dem entsprechenden Ringrand 9b, 10b umgriffen ist und in diesem drehfest aufgenommen ist.

Die Wellenanschlussnabe 9, 10 weist einen Zylinderbundabschnitt 9c, 10c auf. Dieser Zylinderbundabschnitt 9c, 10c bildet eine Umfangsfläche die unter Belassung eines Laufspiels in einer Ringsteginnenfläche eines Ringstegs 7b, 8b des jeweiligen Ringbuchsenelementes 7, 8 sitzt.

Die Einleitung eines Antriebsdrehmomentes in das Umlaufgehäuse G erfolgt über eine auf das Umlaufgehäuse G aufgesetzte Struktur. Diese Struktur um- fasst hier eine Antriebsringbuchse 1 1 die als Tiefziehteil gefertigt ist. Die Antriebsringbuchse 1 1 trägt ein Antriebszahnrad 12. Es ist auch möglich, dieses Antriebszahnrad 12 umformtechnisch unmittelbar an der Antriebsringbuchse 1 1 auszubilden.

Die Stirnradzapfen 3, 4 sind in den im Umlaufgehäuse G ausgebildeten Bohrungen 1 , 2 kopfkreisgeführt. Hierzu kann an den Kopfflächen, der einzelnen Zähne eine Schliffgeometrie realisiert sein, welche den Aufbau eines Schmierfilmes unterstützt. Die Stirnradzapfen 3, 4 können auch durch weitere Lagerstrukturen zusätzlich axial und radial abgestützt werden.

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des ersten Hohlrades 7 dem Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des zweiten Hohlrades 8. Die Teilkreisdurchmesser der Hohlräder 7, 8 entsprechen zudem dem doppelten Teilkreisdurchmesser eines Stirnradzapfens 3, 5.

Zwischen dem jeweiligen Hohlrad und dem Umlaufgehäuse G ist jeweils ein Deckelelement vorgesehen das mit einer Durchbrechung versehen ist, durch welche der mit dem Hohlrad in Eingriff stehende Überstand hindurchragt. Dieses Deckelement deckt die andere Lagerbohrung ab und bewirkt eine Axialsicherung des anderen Stirnradzapfens.

Figur 2 zeigt in Form einer perspektivischen und teilweise aufgebrochenen Darstellung den Aufbau des Umlaufgehäuses G des Differentialgetriebes nach Figur 1 . Wie erkennbar ist das Umlaufgehäuse G als„prismatische" Struktur ausgebildet die über ihre axiale Erstreckung hinweg im wesentlichen den gleichen Profilquerschnitt aufweist.

Das hier gezeigte Umlaufgehäuse G ist als Profilabschnitt gefertigt, wobei dieses Profil vorzugsweise durch Strangpressen, oder Stranggießen insbesondere aus einem Stahl- oder Aluminiumwerkstoff gefertigt ist. Das Umlaufgehäuse G bildet die beiden Aufnahmebohrungen 1 , 2 zur Aufnahme der in der nachfolgend noch näher beschriebenen Figur 4 erkennbaren Stirnradzapfen 3, 4. Die beiden Bohrungen 1 , 2 sind so angeordnet, dass der Abstand d zwischen den zueinander parallelen Mittelachsen X2, X3 kleiner ist als der Kopfkreisdurchmesser der Stirnradzapfen 3, 4. Die Bohrungen 1 , 2 überlappen einander damit partiell. In diesem Überlappungsbereich gelangen die später eingesetzten Stirnradzapfen 3, 4 auf Höhe ihrer Teilkreise miteinander in Eingriff.

Die beiden einander überlappenden Bohrungen 1 , 2 bilden eine Kaverne mit einem „8-artigen" Querschnitt. Die Übergangsbereiche zwischen den beiden zum Überlappungsbereich vordringenden Innenwandungen der Bohrungen 1 , 2 , d.h. die„Innenecken der 8" sind verrundet ausgebildet. Auf einer dem jeweiligen Verrundungsbereich abgewandten Rückseite erstrecken sich jeweils Stützstege S1 , S2 die in einen Gehäusemantel münden. Zu beiden Seiten dieser Stützstege S1 , S2 befinden sich Kavernen K1 , K2, K3, K4. Ingesamt setzt sich der Querschnitt des Umlaufgehäuses G damit aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäusemantel, den beiden Stützstegen S1 , S2 und der die„8" definierenden und damit die Bohrungen 1 , 2 umsäumenden Wandung zusammen. Die Außenumfangsfläche des Umlaufgehäuses G ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und bildet mehrere in Umfangsrichtung abfolgende axiale Einmuldungen E1 , E2, E3, E4. Über diese Einmuldungen E1 , E2, E3, E4 kann eine Antriebsstruktur, insbesondere ein Antriebszahnrad oder ein dieses tragendes Zwischenelement (vgl. Fig. 1 Bezugszeichen 1 1 ) drehfest verankert werden.

In Figur 3 ist das vorangehend beschriebene Umlaufgehäuse G mit dem nunmehr eingesetzten ersten Stirnradzapfen 3 dargestellt. Der Stirnradzapfen 3 taucht radial in den Überlappungsbereich der Bohrungen 1 , 2 ein und steht zudem axial über eine vordere Stirnfläche des Umlaufgehäuses G hervor.

In Figur 4 ist in ebenfalls partiell aufgebrochener Darstellung das Umlaufgehäuse G in einem Zustand dargestellt in welchem beide Stirnradzapfen 3, 4 in die Aufnahmebohrungen 1 , 2 eingesetzt sind. Der zweite Stirnradzapfen 4 ragt auf einer in dieser Darstellung hinteren Stirnseite des Umlaufgehäuses G über diese hervor. Die beiden Stirnradzapfen 3, 4 stehen miteinander über ihre Um- fangsverzahnung in Eingriff.

Wie aus Figur 5 ersichtlich, ist auf beiden Stirnseiten des Umlaufgehäuses G ein vorderes bzw. hinteres Deckelelement 20, 21 aufgesetzt. Dieses Deckelelement 20, 21 schottet den Innenbereich der beiden Aufnahmebohrungen 1 , 2 gegenüber dem Innenraum der in Figur 1 gezeigten Hohlräder 5, 6 ab. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Deckelelemente als relativ dünnwandige Blechstrukturen ausgebildet. Diese Deckelelemente können jedoch auch als komplexe Strukturbauteile ausgeführt sein, die den Innenraum der Hohlräder weitgehend ausfüllen und sowohl für die Hohlräder als auch für den jeweiligen Überstandsabschnitt des Stirnradzapfens eine Kopfkreisführung bewirken. Diesbezüglich wird auf die Figuren 12a und 12b verwiesen.

Figur 6 zeigt das mit den beiden Stirnradzapfen 3, 4 und dem ersten Hohlrad 5 bestückte Umlaufgehäuse G in wiederum teilweise aufgebrochener Darstellung. Das erste Hohlrad 5 ist hier als innenverzahntes Ringelement dargestellt. Dieses Ringelement bildet Teil einer zum Antriebswellenanschluss vorgesehenen Wellenanschlussnabe 9, 10 und wird nicht wie hier gezeigt als Einzelteil montiert, sondern bildet an sich integralen Bestandteil der als Massivbauteil, oder Tiefziehbauteil gefertigten Wellenanschlussnabe 9, 10 und wird als Teil der Wellenanschlussnabe 9, 10, als mit diesem Bauteil - und nicht einzeln - angesetzt.

Die Darstellung nach Figur 7 zeigt das mit beiden Stirnradzapfen 3, 4 bestückte Umlaufgehäuse G. Auf die axialen Überstände sind die Hohlräder 5, 6 aufgesetzt. Die Hohlräder 5, 6, bilden wie angesprochen Bestandteil hier nicht näher dargestellter Wellenanschlussnaben 9, 10.

In Figur 8 ist in teilweise aufgebrochener perspektivischer Darstellung nochmals der Aufbau des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes nach Figur 1 gezeigt. Diese Ausführungen zu Figur 1 gelten sinngemäß auch für diese Darstellung. Die Wellenanschlussnaben 9, 10 sind als Blechumformteile gefertigt. Die Hohlräder 5, 6 sind in diese Wellenanschlussnaben 9, 10 eingepresst und ggf. mit diesen lokal verschweißt oder anderweitig in Umlaufrichtung formschlüssig gesichert.

Die Ringbuchsenelemente 7, 8 bilden Teil einer Lagereinrichtung über welche die Wellenanschlussnaben 9, 10 gemeinsam mit den darin aufgenommenen Hohlrädern 5, 6 axial an das Umlaufgehäuse G angebunden und gleichachsig zur Umlaufachse X drehbar gelagert sind. Auf dem Umlaufgehäuse G sitzt eine Antriebsringbuchse 1 1 die als Tiefziehteil gefertigt ist. Die Antriebsringbuchse 1 1 trägt ein Antriebszahnrad 12. Es ist möglich, dieses Antriebszahnrad 12 umformtechnisch unmittelbar an der Antriebsringbuchse 1 1 auszubilden.

In Figur 9 ist sind die Teilkreise T3, T4 der Stirnrad zapfen 3, 4 innerhalb der in dieser Ansicht deckungsgleichen Teilkreise T7, T8 der Hohlräder dargestellt. Diese Darstellung veranschaulicht das Anordnungskonzept der Stirnradzapfen 3, 4 bei der vorangehend in Verbindung mit den Figuren 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsform. Die Einleitung einer Querkraft erfolgt bei jedem Hohlrad nur an einer Eingriffsstelle PE mit dem entsprechenden Axialüberstand eines Stirnradzapfens 3, 4. Es damit von der Lagerung des Hohlrades eine Radialkraft aufzunehmen.

In Figur 10 ist eine Variante dargestellt, bei welcher zwei Stirnradzapfenpaare vorgesehen sind und damit an jedem Hohlrad die Querkrafteinleitung an zwei einander im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Eingriffspunkten PE erfolgt. Die Querkräfte bilden ein Kräftepaar welches das am Hohlrad anliegende Drehmoment ohne Lagerradial kraft generiert.

In Figur 1 1 ist eine Variante dargestellt, bei welcher insgesamt drei Stirnradzapfenpaare vorgesehen sind, welche jeweils zwei einander abgewandte Axialüberstände bilden die mit dem zugeordneten Hohlrad in Eingriff stehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Einleitung eines Antriebs- und Mitnahmedrehmomentes je Hohlrad über drei Krafteinleitungspunkte PE. Die als ausgefüllte Kreise dargestellten Krafteinleitungspunkte PE sind die Krafteinleitungspunkte über welche der Eingriff mit dem vorderen Hohlrad bewerkstelligt wird. Die durch eine gepunktete Kreislinie jeweils angedeuteten Krafteinleitungspunkte entsprechen den Krafteinleitungspunkten auf der jenem vorderen Hohlrad abgewandten Seite des Umlaufgehäuses.

Bei dieser Ausführungsform wird es möglich, im Umlaufgehäuse eine zentrale, zur Umlaufachse koaxiale Bohrung vorzusehen durch welche ein Wellenelement hindurchgeführt werden kann. Dies macht es möglich, das Antriebsdrehmoment eines Hohlrades auf jene Seite zu führen auf welcher sich das andere Hohlrad befindet. Es wird damit ein bezüglich des Umlaufgehäuses einseitiger Abgriff der Leistungen beider Hohlräder ermöglicht. Diese Variante hat besondere Bedeutung bei der Verwendung des Differentialgetriebes als Verzweigungsgetriebe zwischen Vorder- und Hinterachsen eines Fahrzeuges.

Wie bereits vorangehend angesprochen ist es möglich, die mit dem jeweiligen Hohlrad in Eingriff stehenden axialen Überständer der Stirnradzapfen durch ein Füllstück zu führen und abzustützen. Der Grundaufbau eines derartigen Füll- Stückes ist in den Figuren 12a und 12b veranschaulicht. Dieses Füllstück 30 ist so gestaltet, dass dieses eine Führungsbohrung 31 bildet in welcher der Überstandsabschnitt des entsprechenden Stirnradzapfens eine Kopfkreisführung erfährt. Weiterhin ist die Umfangsfläche 32 so gestaltet, dass diese eine Kopfkreisführung der Innenverzahnung des entsprechenden Hohlrades bewirkt. An diesem Füllstück können noch weitere Lagergeometrien ausgebildet sein. So kann insbesondere eine Lagerbohrung 33 vorgesehen sein, über welche eine zusätzliche radiale Lagerung des nicht überstehenden Innenendes eines der Stirnradzapfen erreicht wird. Bei einem vollständig montierten erfindungsgemäßen Differentialgetriebe ist dann auf jeder Seite des Umlaufgehäuses ein derartiges Füllstück angeordnet. Diese beiden Füllstücke können an dem Umlaufgehäuse G drehfest verankert sein. Insbesondere ist es möglich, die beiden Füllstücke durch das Umlaufgehäuse hindurch zu verschrauben oder zu verstif- ten. Über die Füllstücke kann auch ein Massenausgleich erreicht werden, so dass die Axialüberstände der Stirnradzapfen keine Unwucht verursachen. Die Füllstücke können insbesondere als Guss-, Tiefzieh-, oder spanend gefertigte Bauteile hergestellt werden.

Claims

Patentansprüche Differentialgetriebe, mit:

- einem zum Umlauf um eine Umlaufachse (X) vorgesehenen Umlaufgehäuse (G),

- einer in dem Umlaufgehäuse (G) ausgebildeten ersten Lagerbohrung (1 ) die parallel zur Umlaufachse (X) ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist,

- einer in dem Umlaufgehäuse (G) ausgebildeten zweiten Lagerbohrung (2) die ebenfallsparallel zur Umlaufachse (X) ausgerichtet und zu dieser radial versetzt ist,

- einem ersten Stirnradzapfen (3), der in der ersten Lagerbohrung (1 ) aufgenommen ist,

- einem zweiten Stirnradzapfen (4), der in der zweiten Lagerbohrung (2) aufgenommen ist,

- wobei die beiden Stirnradzapfen (3, 4) über die Lagerbohrungen (1 , 2) derart radial positioniert sind, dass diese miteinander entlang eines Eingriffsabschnitt (E) in Eingriff stehen, und

- wobei die beiden Stirnradzapfen (3, 4) zueinander derart axial versetzt angeordnet sind, dass die beiden Stirnradzapfen (3, 4) jeweils einen ersten bzw. einen zweiten einander abgewandten und über den Eingriffsabschnitt hervorstehenden Überstandsabschnitt (3a, 4a) bilden,

- einem ersten Hohlrad (5) das achsgleich zur Umlauflachse (G) angeordnet ist und das mit dem ersten Überstandsabschnitt (3a) in Eingriff steht, und

- einem zweiten Hohlrad (6) das auf einer dem ersten Hohlrad (5) abgewandten Seite des Umlaufgehäuses (G) achsgleich zur Umlaufachse (X) angeordnet ist und das mit dem zweiten Überstandsabschnitt (4a) in Eingriff steht,

- gekennzeichnet durch ein erstes Ringbuchsenelement (7) das einen ersten Ringboden (7a) aufweist welcher das erste Hohlrad (5) oder eine dieses tragenden Abtriebsnabe (9) auf einer dem Eingriffsabschnitt (E) der Stirnradzapfen (3, 4) abgewandten Seite hintergreift.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Ringbuchsenelement (8) vorgesehen ist welches einen zweiten Ringboden (8a) aufweist der das zweite Hohlrad (8) auf einer dem Eingriffsabschnitt (E) abgewandten Seite hintergreift.

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der beiden Ringbuchsenelemente (7, 8) am Umlaufgehäuse (G) verankert ist.

4. Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jenes am Umlaufgehäuse (G) verankerte Ringbuchsenelement (7, 8) auf das Umlaufgehäuse (G) aufgepresst ist.

5. Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Ringbuchsenelemente (7, 8) als Tiefziehteil gefertigt ist.

6. Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Hohlrad (5, 6) Teil einer Wellenanschlussnabe bildet.

7. Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenanschlussnabe als Topfteil mit einer innenverzahnten Nabenbohrung und einem Ringrand ausgebildet ist, und dass das Hohlrad (5, 6) durch ein innenverzahntes Ringelement gebildet ist, das von dem Ringrand umgriffen ist und in diesem drehfest aufgenommen ist.

8. Differentialgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenanschlussnabe einen Zylinderbundabschnitt aufweist, und dass dieser Zylinderbundabschnitt eine Umfangsfläche bildet die unter Belassung eines Laufspiels in einer Ringsteginnenfläche des entsprechenden Ringbuchsenele- mentes (7, 8) sitzt.

9. Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Umlaufgehäuse (G) eine Antriebsringbuchse aufgesetzt ist, wobei die Antriebsringbuchse ein Antriebszahnrad trägt oder bildet.

10. Differentialgetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnradzapfen (3, 4) in den im Umlaufgehäuse (G) ausgebildeten Bohrungen (1 , 2) kopfkreisgeführt sind, und dass der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des ersten Hohlrades (5) dem Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des zweiten Hohlrades (6) entspricht, und dass dieser Hohlradteilkreisdurchmesser dem doppelten Teilkreisdurchmesser eines Stirnradzapfens (3, 4) entspricht.