WO2014019744A1 - Spur gear differential - Google Patents

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WO2014019744A1
WO2014019744A1 PCT/EP2013/061471 EP2013061471W WO2014019744A1 WO 2014019744 A1 WO2014019744 A1 WO 2014019744A1 EP 2013061471 W EP2013061471 W EP 2013061471W WO 2014019744 A1 WO2014019744 A1 WO 2014019744A1
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WO
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Prior art keywords
planetary
gear
gears
spur gear
differential
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/061471
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German (de)
French (fr)
Inventor
Thorsten Biermann
Richard Grabenbauer
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H55/0826—Novikov-Wildhaber profile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H48/11—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears having intermeshing planet gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/106—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two sun gears

Definitions

  • the invention relates to a spur gear differential for splitting a drive torque to a first and to a second output spur gear, this spur gear differential having a planet carrier with a plurality of peripheral planetary gears revolving therewith, forming a first and a second planetary gear group.
  • the planetary planetary gears of the first planetary gear group mesh with the first output gear and the planetary gears of the second planetary gear group engage with the second output gear.
  • a spur gear of the aforementioned type is known.
  • the planetary planetary gears are configured to each have a spur gear portion and a spigot portion, the axial length of the spigot portion being shorter than the axial length of the spur gear portion.
  • the planetary planet wheels form two planetary gear sets.
  • the planetary gears of these two circulating planetary gear groups are assembled alternately such that between the planetary gears of each planetary gear group the journal sections of the planetary gears of the planetary gears whose circulating planetary gear group come to rest.
  • the engagement zones of the intermeshing planetary gears are located axially between the two output gears associated with the respective group.
  • the invention has for its object to provide a spur gear that is characterized by a compact design, high internal stiffness and advantageous mechanical performance.
  • a planetary carrier provided for circulation about a differential axis
  • a planetary planetary set comprising a plurality of planetary gears whose planetary axes are aligned parallel to the differential axis, the planetary gears forming a first planetary gear group and a second planetary gear group, and
  • the spur gear differential according to the invention is designed in such a way that it has five epicyclic gears per revolving planetary gear group.
  • the output spurs are preferably designed such that the number of teeth of the output spur gears is divisible by the number of planets per Umlaufplanetenrad distr. This makes it possible to uniformly arrange the respective planetary planetary gears of a group at the corresponding angle (here 72 °) around the output spur gears.
  • the two provided for the power tap seen output spurs have identical numbers of teeth.
  • the planetary planet gears also have the same number of teeth, but lower numbers of gears compared to the output spur gears.
  • the gear ratio i between Huaweistirnrad and planetary gear is preferably in the range of 2.5 ⁇ 20%.
  • the planets are designed with numbers of teeth that are only divisible by one and themselves (primes).
  • the numbers of teeth proposed here are for the output spurs 32 and for the planets 13.
  • the ratio of the total diameter of the enveloping circle of the planetary gears to the gearing width of the "long" planetary gears is preferably in the range of 3 ⁇ 20% advantageous ratio of the space requirement and the weight of the component to the carrying capacity of the differential gear.
  • the spur gear differential according to the invention with Wildhaber / Novikov gearing is particularly suitable as a differential for passenger cars.
  • the concept according to the invention is furthermore also suitable for differential gearboxes of commercial vehicles and other heavy duty applications, especially in towing vehicles.
  • the differential according to the invention with a closed by the planetary planets planetary ring can be assembled in an advantageous manner montagetechnisch from inexpensive to produce individual components and is particularly suitable for mass production.
  • the Stirnraddifferential is formed such that the planetary axes of the first Umlaufplanetenradxx are arranged on a first pitch circle and the planetary axes of the second Umlaufplanetenradxx are arranged on a second pitch circle, and the first pitch circle and the second pitch circle substantially the same Have diameter.
  • the output spurs are preferably designed to have equal numbers of teeth.
  • the planetary gears themselves are preferably designed so that they have mutually equal numbers of teeth.
  • the planetary gear wheels are designed as identical components, resulting in cost advantages in terms of the production of the planet gears and also simplifications in the installation of the same.
  • a profile shift is provided on the planetary planet wheels, this is preferably done such that the planetary planets of the first planetary planetary gear group have a positive profile shift and the planetary planets of the second planetary gear group have a negative profile shift.
  • the planet carrier is designed so that it directly carries a provided for initiating a drive torque drive gear.
  • This drive gear can be designed as a solid ring structure.
  • the drive gear is preferably designed such that it forms an inner opening, wherein this inner opening is contoured such that the circulating planets receive a head circle guide on the inner wall.
  • the drive torque applied to the drive gear is transmitted directly to the planetary gears via a plurality of tip contact zones as a lateral force. The structural mechanical load of the planet carrier is thus reduced.
  • the planet carrier is preferably designed as a sheet metal forming part.
  • the planet carrier can be composed of two disk, cup, or pot-like, deep-drawn, preferably identical sheet metal shells, which are attached from both sides to the drive gear or directly assembled.
  • the planet carrier can also be used as a circulation housing be designed which forms other attachment zones for a drive gear, or other zones for initiating a Antriebpitmonnentes.
  • the concept according to the invention makes it possible to provide a spur gear differential provided as an axle transmission, which is distinguished by an extremely short axial length and a relatively low tooth flank loading.
  • the planetary gear group which is composed of preferably four or five planetary gears and acts on the respective output spur wheel, enables a torque introduction into the output spur gear without the output spur wheel having to be supported with considerable radial bearing forces.
  • the teeth of the spur gear teeth of the first Ninstirnrades have in radial section a tooth flank profile which is concave.
  • the teeth of the spur gear toothing of the second output spur gear have a tooth flank profile convexly curved in radial section.
  • the teeth of the gears of the first output gear have concave edge geometries.
  • the concave edge geometries are either continuous, ideally circular arc, running or with uneven course of the flank line inwards into the respective tooth arched, so that between two opposing tooth flanks considered in the cross section of the toothed tooth gap in outline, for example in the form of circular arc profiles, alternatively gothic profiles or profiles with oval or parabolic course (Halbellipse viewed over long axis half) appears.
  • the flank profile of the teeth appears in the same cross-section in the outline corresponding circular arc, cup-shaped or bell-shaped. It is not excluded that the tooth heads and the gaps in the tooth root are flat or circular-arc-shaped, ie that the respective profile appears to be cut off at its tip, so to speak.
  • the engaging in the tooth gaps of the aforementioned first output spur gear teeth formed on the first planetary gears counter teeth have convex edge geometries.
  • the convex flank geometries are arched outwards either continuously or discontinuously so that the flank profile of the teeth in the cross-section of the gear is outlined, for example, in the form of arcuate profiles (classic form of the Novicov serration), alternatively gothic profiles or profiles with oval / parabolic course (half ellipse) appears.
  • the considered in the same cross-section tooth space between two of the opposing teeth then appears accordingly in outline accordingly arcuate, cup-shaped or bell-shaped. It is again not excluded that the tooth heads and the gaps in the tooth root are flat or circular arc-shaped, d. H. that the respective profile at its tip seems to be cut off.
  • Wildhaber-Novikov toothing designated toothing is characteristic that always a part of a concave tooth flank profile of the teeth of a gear is in engagement with each part of a convex tooth flank profile of the teeth of a tooth from the counter gear. Viewed in cross-section transverse to the axis of rotation of the gears by both located in meshing gears, which are in meshing abutting flank lines of the tooth flank profile of the flanks of concave and convex tooth therefore curved in the same direction, so that the flanks of the convexly curved teeth seemingly nestle into the flanks of the concave vaulted teeth. In such a combination results in favorable compression ratios between the teeth.
  • FIG. 1 is a perspective view of a spur gear differential according to the invention
  • Figure 2 is an axial sectional view of the spur gear according to FIG.
  • Figure 3 is a plan view of the planetary planetary gear rim of the differential gear according to Figures 1 and 2.
  • FIG. 1 shows a spur gear differential according to the invention.
  • This spur gear differential comprises a planetary carrier 3 provided for circulation about a differential axis X, a first output spur gear 1 (here concealed) which is arranged coaxially to the differential axis X, and a second Truststirnrad 2 which is also arranged coaxially to the differential axis X, and a planetary planetary gear set 4, which comprises a plurality of planetary planetary gears P1, P2 whose planetary axes XG1, XG2 are aligned parallel to the differential axis X.
  • the planetary planetary set 4 forms a wreath closed in itself by successive engagement zones EG and comprises a first planetary gear group G1 to which the planetary gears P1 are to be assigned and a second planetary gear group G2 to which the planetary planetary gears P2 belong.
  • the planetary planetary gears P1 of the first planetary gear group G1 engage with the first output helical gear 1.
  • the planetary planetary gears P2 of the second planetary gear group G2 are engaged with the second output planetary gear 2, which can be better seen here.
  • two planetary planetary gears P1, P1; P2, P2 of a planetary gear group G1; G2 via a in these two planetary gears P1, P1; P2, P2 engaging planetary gear P2, P1 corresponding to other planetary gear group G2; Coupled G1.
  • the present invention Stirnraddifferential is characterized in that the first Truststirnrad 1 is designed such that this forms a toothing whose tooth flanks are concavely curved in the radial section.
  • the second concertstirnrad 2 is designed such that it forms a toothing whose tooth flanks are convexly curved in the radial section, wherein also the top circle of the first Truststirnrades 1 is smaller than the root circle of the secondönstirnrades 2.
  • Those Umlaufplanetenmann P1, P2 of the two Umlaufplanetenrad tendency G1, G2 coupling planetary gear engagement zones EP extend at the axial level of the first langestirn- Radeingriffszonen EW1.
  • the planetary axes XG1 of the first planetary gear group G1 are arranged on a first pitch circle T1 and the planetary axes XG2 of the second planetary gear group G2 are arranged on a second pitch circle T2.
  • the first pitch circle T1 and the second pitch circle T2 have the same diameter.
  • the output spurs 1, 2 are designed in this embodiment, that they have the same number of teeth.
  • the first dormitorstirnrad 1 and the planetary gears P2 of the second group G2 form a concave toothing to Wildhaber / Novikov. That the second Twistirnrad 2 and the planetary gears P1 of the first group G1 form a Konvexverzahnung to Wildhaber / Novikov.
  • the planetary planetary gears P1, P2 themselves are here designed so that they have the same number of teeth.
  • the planet carrier 3 is designed so that it carries a directly provided for the initiation of a drive torque drive gear 5.
  • This drive gear 5 is designed here as a solid bevel gear ring structure.
  • the planet carrier 3 itself is designed here as a sheet metal forming part and is composed of two sheet metal shells 3 a, 3 b, which are attached from both sides to the annular body of the drive gear 5.
  • the storage of Umlaufplanetenate P1, P2 takes place here by bearing pin 6 in the planet carrier. 3 are anchored and extend through the planetary gears P1, P2 and rotatably support them.
  • the spur gear differential shown here is particularly suitable as an axle drive for a multi-track motor vehicle.
  • the spur gear differential is characterized by an extremely short axial length and a relatively low tooth flank load.
  • the toothings and the bearings can be designed so that they provide a sufficient clearance to avoid any internal tension due to static overdetermination.
  • the planet carrier 3 which is manufactured here as a double-shell sheet metal component forms a first and a second collar portion 3 c, 3d. These collar sections 3c, 3d form a bearing structure in which the two output spur gears 1, 2, more precisely their hub bushing sections 1a, 2a, are radially mounted. Since there results from the inventive design of the planetary gear on the two output wheels 1, 2 in a substantially balanced transverse force distribution, there is no significant load-dependent radial load this Bearing structures. Although not shown here, it is possible to seal the planetary gear carrier 3 and the hub bushing sections 1 a, 2 a and to fill the interior of the planet carrier with a lubricant, so that the differential gear forms a self-contained, permanently lubricated component.
  • the "longer" planetary gears P2 of the second group G2 are designed with respect to their axial length so that they axially overlap the concave flank teeth of the first driven gear 1 and the convex flank teeth of the second driven gear 2. Due to the design and arrangement of the planetary planet gears P2 and the first output spur gear The concave edge teeth of the planetary planetary gears P2 of the second group G2 do not engage with the concave side teeth of the first output spur gear 1.
  • the kinematic coupling between the output spur gear 1 and the planetary gears G2 of the second group G2 takes place with the interposition of the planetary gears P1 provided with a convex flank toothing
  • the axial length of the convex flank spur gear teeth of the planetary gears P1 of the first group G1 is substantially shorter than the axial length of the concave flank gear teeth of the planetary planetary gears or P2 of the second group G2.
  • the axial length of the convex flank spur gear toothing of the first planetary gear wheels P1 preferably corresponds substantially to the axial length of the concave flank spur gear toothing of the first output spur gear 1.
  • the planetary planet gears P1 of the first group G1 are formed and supported so that they can not interfere with the convex-side spur gear teeth of the second output spur gear 2. Possibly. can be used in the differential gear provided with openings or notches separating plate which shields the end faces of the planetary gears P1 of the first group G1 of the toothing of the secondönstirnrades 2.
  • the planetary gears P2 of the second group G2 are designed with respect to their axial length so that they overlap the spur gear of the first output gear 1 axially. Due to the design and arrangement of the planetary planetary gears P2 and the first output spur gear 1, the spur gearing of the planetary gears GP2 of the second group G2 does not engage with the spur gearing of the first output spur gear 1.
  • the kinematic coupling between the output spur gear 1 and the planetary gear wheels P2 of the second group G2 takes place with the interposition of the peripheral planet gears P1 of the first group G1 (see FIG.
  • the axial length of the spur gear teeth of the planetary gears P1 of the first group G1 is substantially shorter than the axial length of the spur gear of the planetary gears G2 of the second group G2.
  • the axial length of the spur gear toothing of the first planetary gear wheels G1 preferably corresponds essentially to the axial length of the spur gear toothing of the first output spur gear 1.
  • the axial securing of the bearing pin 6 takes place in this embodiment by cap elements 7 which are inserted from the inside into corresponding holes 8 of the planet carrier 3. These cap elements act as axial security and at the same time as start-up structure for the corresponding planet.
  • the cap elements also increase the bearing capacity of the bearing.
  • the cap elements are preferably made and hardened as drawing components. Through these cap elements and the wear is reduced. The use of the cap elements makes it possible to dispense with a hardness treatment of the wearer.
  • the drive gear 5 is formed as a hypoid-toothed bevel gear and axially attached and mounted on a formed by the two sheet metal shells 3a, 3b of the planet carrier 3 radial flange.
  • the screws 5a provided for this purpose also couple the two sheet metal shells 3a, 3b.
  • the output spurs 1, 2 are configured and arranged such that the spur gears thereof are in close proximity.
  • the tip diameter of these two output spurs 1, 2 are so different that the tip diameter of the first output spur gear 1 in approximately corresponds to the root diameter of the secondönstirnrades 2.
  • the toothing geometries of these two output spurs 1, 2 are coordinated so that each of the engaged with the secondönstirnrad 2 planetary gears P2 not in the Stirnrad- toothing of the first Pandastirnrades 1, but well on the axial level in the Stirnradveriereung the first planetary gears P1 can intervene.
  • FIG 3 the structure of the differential gear according to the invention is further illustrated.
  • the self-contained circulating planetary gear rim 4 composed of the planetary gear wheels P1, P2 contains an even total number of planetary planetary gears P1, P2.
  • the inventive concept is implemented here with a total of 10 planetary gears P1, P2.
  • Each circulating planetary gear group G1, G2 thus comprises 5 circulating planet wheels P1 or P2.
  • the clearance of the planetary gears P2 from the teeth of the first penetratestirnrades 1 is due to the peculiarity of the realized here Wildhaber / Novikov gearing under any additional low profile shift at least at the first Schwarzsstirnrad first
  • said inner opening may be designed so that the circulation planet P1, P2 at the inner opening wall a Received top guide. This makes it possible to initiate the drive torque applied to the drive gearwheel 5 directly via a plurality of tip contact zones into the planetary gearwheel ring 4.
  • the planetary planet wheels P1, P2 of the two groups G1, G2 rotate in opposite directions.
  • the ring gear 4 formed by the planetary gears P1, P2 is continuously closed in itself via the engagement zones EG, ie each planetary gear P1, P2 is connected to a preceding planet P2, P1 and a subsequent planet P2, P1 over a total of two engagement zones EG per wheel in intervention.
  • the planetary axes XG1 of the first planetary gear group G1 are arranged on a first pitch circle T1 and the planetary axles XG2 of the second planetary gear group are arranged on a second pitch circle, wherein the first pitch circle T1 and the second pitch circle T2 have the same diameter and also the pitch of the planetary axes XG1, XG2 on the ultimately common single pitch circle is uniform.
  • a driving torque abutting the drive gearwheel 5 is first transmitted to the planet carrier 3.
  • the planetary planetary gears P1, P2 form two groups G1, G2, wherein the planetary planetary gears P1 of the first group G1 engage with the first output helical gear 1 and the planetary planetary gears P2 of the second group G2 engage with the second output helical gear 2.
  • the planetary planet wheels P1, P2 engage with each other to form a self-contained gear rim 4 via the engagement zones EG.
  • the planetary planetary gears P1, P2 of the two groups G1, G2 are thus coupled in opposite directions.
  • the radial positions of the axes XG2, the tip diameter of the planetary gears G2 of the second group G2 and the tip diameter of the first output spur gear 1 are adjusted so that within the ring gear 4 exclusively the planetary orbital gears P1 of the first group G1 engage in the first output spur gear 1.
  • the planetary gears P1 of the first group 1 have a Stirnradverzahnungsabexcellent on the axial length substantially corresponds to the axial length of the spur gear teeth of the first Nathanstirnrades 1.
  • the "long" planetary gears G2 of the second group have a spur gear portion whose axial length is approximately twice the length of the spur gear portion of the first planetary gears G1 of the first group G1
  • the planetary gears P2 of the second group G2 thus extend axially over the spur gears of the two driven gears 1, 2 without interfering with the first submitstirnrad 1.
  • the two driven gears 1, 2 are opposed by the self-contained gear rim 4, i.
  • the entire toothing of the planetary gears P1 of the first group G1 acting on the first output spur gear 1 engages on the same axial level also in the teeth of the planetary planet gears G2 of the second group
  • the circumferential toothing of the first output spur wheel prevailing force relationships results in a particularly advantageous internal force compensation and thus a reduced load on the tooth flanks and the bearings of the Umlaufplane- tenmann P1, P2.
  • the design of the gears 1, 2, P1, P2 and the positions of the bearing axes XG1, XG2, for example, by first the first Truststirnrad is dimensioned so that this has a required for the interpretation relevant drive shaft torque strength.
  • the pitch circle diameter, the toothing module and the axial length of the spur gear toothing of the first output spur wheel 1 result.
  • the number of planetary gears of the gear rim is set which is usually either "8” or "10".
  • the Wildhaber / Novikov gearing of the planetary planets P1, P2 and the driven gears 1, 2 meshing therewith are designed as helical gearing.

Abstract

The invention relates to a spur gear differential having a planetary orbit circle that is closed in itself via successive engagement zones and that comprises a plurality of circumferential planetary wheels, the planetary axes of which are oriented parallel to the differential axis. According to the invention the first initial spur wheel forms a toothing, the tooth flanges of which are curved in the radial section in a concave manner and the second initial spur gear forms a toothing, the tooth flanges of which in the radial section are curved in a convex manner. Furthermore, the tip circle of the first initial spur gear is smaller than the root circle of the second initial spur gear, and the engagement zones between the planetary orbit wheels are located on the axial level of the initial spur gear that is encompassed by the planetary orbit circle.

Description

Bezeichnung der Erfindung  Name of the invention
Stirnraddifferential spur gear
Beschreibung description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnraddifferential zur Aufteilung eines An- triebsdrehmonnentes auf ein erstes und auf ein zweites Ausgangsstirnrad, wobei dieses Stirnraddifferential einen Planetenträger mit mehreren mit diesem umlaufenden Umlaufplanetenrädern aufweist, die eine erste und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe bilden. Die Umlaufplanetenräder der ersten Umlauf- planetenradgruppe stehen dabei mit dem ersten Ausgangsstirnrad in Eingriff und die Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe stehen mit dem zweiten Ausgangsstirnrad in Eingriff. Zudem stehen die Umlaufplanetenräder beider Umlaufplanetenradgruppen unter Bildung eines durch entspre- chenden Zahneingriff in sich geschlossenen Planetenräderkranzes miteinander in Eingriff, so dass sich die Umlaufplanetenräder dieser beiden Umlaufplanetenradgruppen gegensinnig drehen, und damit die beiden Ausgangsstirnräder über den Planetenräderkranz letztlich mit dem Übersetzungsverhältnis „-1 " gekoppelt sind. The invention relates to a spur gear differential for splitting a drive torque to a first and to a second output spur gear, this spur gear differential having a planet carrier with a plurality of peripheral planetary gears revolving therewith, forming a first and a second planetary gear group. The planetary planetary gears of the first planetary gear group mesh with the first output gear and the planetary gears of the second planetary gear group engage with the second output gear. In addition, the planetary planetary gears of both Umlaufplanetenradgruppen to form a by appropriate meshing in a closed planetary gear mesh with each other, so that the planetary gears of these two Umlaufplanetenradgruppen rotate in opposite directions, and thus the two Ausgangsstirnräder coupled via the planetary gear ultimately with the gear ratio "-1" are.
Hintergrund der Erfindung  Background of the invention
Aus US 3,738,192 A ist ein Stirnraddifferential der eingangs genannten Bauart bekannt. Die Umlaufplanetenräder sind so gestaltet, dass diese jeweils einen Stirnradabschnitt und einen Zapfenabschnitt aufweisen, wobei die Axiallänge des Zapfenabschnitts kürzer ist, als die Axiallänge des Stirnradabschnitts. Die Umlaufplanetenräder bilden zwei Umlaufplanetenradgruppen. Die Umlaufplan- entenräder dieser beiden Umlaufplanetenradgruppen sind derart wechselweise zusammengefügt, dass zwischen den Umlaufplanetenrädern jeweils einer Umlaufplanetenradgruppe die Zapfenabschnitte der Umlaufplanetenräder der an- deren Umlaufplanetenradgruppe zu liegen kommen. Die Eingriffszonen der miteinander in Eingriff stehenden Umlaufplanetenräder befinden sich axial zwischen den beiden der jeweiligen Gruppe zugeordneten Abtriebszahnrädern. Aufgabe der Erfindung From US 3,738,192 A a spur gear of the aforementioned type is known. The planetary planetary gears are configured to each have a spur gear portion and a spigot portion, the axial length of the spigot portion being shorter than the axial length of the spur gear portion. The planetary planet wheels form two planetary gear sets. The planetary gears of these two circulating planetary gear groups are assembled alternately such that between the planetary gears of each planetary gear group the journal sections of the planetary gears of the planetary gears whose circulating planetary gear group come to rest. The engagement zones of the intermeshing planetary gears are located axially between the two output gears associated with the respective group. Object of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stirnraddifferential zu schaffen das sich durch eine kompakte Bauform, eine hohe innere Steifigkeit und ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet. The invention has for its object to provide a spur gear that is characterized by a compact design, high internal stiffness and advantageous mechanical performance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stirnraddifferential, mit: This object is achieved by a Stirnraddifferential, with:
- einem zum Umlauf um eine Differentialachse vorgesehenen Planetenträger,  a planetary carrier provided for circulation about a differential axis,
- einem ersten Ausgangsstirnrad das koaxial zur Differentialachse angeordnet ist,  a first output spur gear arranged coaxially with the differential axis,
- einem zweiten Ausgangsstirnrad das ebenfalls koaxial zur Differentialachse angeordnet ist,  a second output spur gear also coaxial with the differential axis,
- einem Umlaufplanetensatz, der mehrere Umlaufplanetenräder umfasst, deren Planentenachsen parallel zur Differentialachse ausgerichtet sind, wobei die Umlaufplanetenräder eine erste Umlaufplanetenradgruppe und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe bilden, und  a planetary planetary set comprising a plurality of planetary gears whose planetary axes are aligned parallel to the differential axis, the planetary gears forming a first planetary gear group and a second planetary gear group, and
- die Umlaufplanetenräder der ersten Umlaufplanetenradgruppe mit dem ersten Ausgangsstirnrad in Eingriff stehen,  the circulating planet gears of the first planetary gear group engage with the first output gear,
- die Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe mit dem zweiten Ausgangsstirnrad in Eingriff stehen, und  - The planetary planet gears of the second Umlaufplanetenradgruppe with the second Ausgangsstirnrad engage, and
- jeweils zwei Umlaufplanetenräder einer Umlaufplanetenradgruppe über ein in diese beiden Umlaufplanetenräder eingreifendes Umlaufplanetenrad der entsprechend anderen Umlaufplanetenradgruppe gekoppelt sind, wobei sich dieses Stirnraddifferential dadurch auszeichnet,  in each case two planetary planetary gears of a planetary planetary gear group are coupled via a planetary gearwheel engaging in these two planetary gearwheels corresponding to the other planetary gearwheel group, this spur gear differential being characterized in that
- dass das erste Ausgangsstirnrad eine Verzahnung bildet deren Zahn- flanken im Radialschnitt konkav gekrümmt sind, und  - That the first Ausgangsstirnrad forms a toothing whose tooth flanks are curved concavely in radial section, and
- dass das zweite Ausgangsstirnrad eine Verzahnung bildet deren Zahnflanken im Radialschnitt konvex gekrümmt sind, und der Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrades kleiner ist als der Fußkreis des zweiten Ausgangsstirnrades, und - That the second Ausgangsstirnrad forms a toothing whose tooth flanks are convexly curved in the radial section, and the top circle of the first Ausgangsstirnrades is smaller than the root circle of the second Ausgangsstirnrades, and
- jene die Umlaufplanetenräder der beiden Umlaufplanetenradgruppen koppelnden Planetenradeingriffszonen sich auf dem Axialniveau der Konkavflanken- Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades befinden.  - Those the Umlaufplanetenräder the two Umlaufplanetengrogruppen coupling Planetenradeingriffszonen are located on the axial level of the concave flank gear teeth of the first Ausgangsstirnrades.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die axiale Länge der Eingriffszonen zwischen den Umlaufplanetenrädern der beiden Umlaufplanetenradgruppen zu vergrößern und die Belastung der Verzahnung der Umlaufplane- tenräder zu reduzieren. Weiterhin wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die an den Umlaufplanetenrädern angreifenden Kippmomente zu reduzieren. Insgesamt wird es auf vorteilhafte Weise möglich, bei einer moderaten Axiallänge des Differentials die axiale Länge der Eingriffszonen zwischen den Umlaufplanetenrädern der beiden Umlaufplanetenradgruppen zu vergrößern und die Be- lastung der Verzahnung der Umlaufplanetenräder zu reduzieren. Die an den Umlaufplanetenrädern und an den Ausgangsstirnrädern verwirklichten Verzahnungen sind als sog. Wildhaber/Novikov Verzahnung ausgeführt, wobei die Verzahnungspaarung derart realisiert ist, dass das Abtauchen des Kopfkreises des ersten Ausgangsstirnrades unter den Fußkreis des zweiten Ausgangsstirn- rades erreicht wird, indem am ersten Ausgangsstirnrad -bei gleicher Teilung wie am zweiten Ausgangsstirnrad - eine Konkavflankenverzahnung ausgebildet wird. This advantageously makes it possible to increase the axial length of the engagement zones between the planetary planet gears of the two planet gear groups and to reduce the load on the teeth of the planetary planetary gears. Furthermore, it is possible in an advantageous manner to reduce the tipping moments acting on the planetary planetary gears. Overall, it is advantageously possible, with a moderate axial length of the differential, to increase the axial length of the engagement zones between the planetary planetary gears of the two planetary gear groups and to reduce the load on the teeth of the planetary gears. The realized on the planetary gears and the output spur gears are designed as so-called. Wildhaber / Novikov gearing, wherein the Verzahnungspaarung is implemented such that the descent of the top circle of the first Ausgangssstirnrades is reached below the root circle of the second Ausgangsstirn- rades by the first Ausgangsstirnrad at the same pitch as at the second Ausgangsstirnrad - a concave flank toothing is formed.
Das erfindungsgemäße Stirnraddifferential ist gemäß einem besonderen As- pekt der vorliegenden Erfindung derart gestaltet, dass dieses je Umlaufplanetenradgruppe fünf Planetenräder aufweist. According to a particular aspect of the present invention, the spur gear differential according to the invention is designed in such a way that it has five epicyclic gears per revolving planetary gear group.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Ausgangsstirnräder vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Zähnezahl der Aus- gangsstirnräder durch die Anzahl der Planeten je Umlaufplanetenradgruppe teilbar ist. Hierdurch wird es möglich, die jeweiligen Umlaufplanentenräder einer Gruppe gleichmäßig im entsprechenden Winkel (hier 72°) um die Ausgangsstirnräder herum anzuordnen. Die beiden für den Leistungsabgriff vorge- sehenen Ausgangsstirnräder haben identische Zähnezahlen. Die Umlaufplane- tenräder haben ebenfalls gleiche, gegenüber den Ausgangsstirnrädern jedoch geringere Zähnezahlen. Das Übersetzungsverhältnis i zwischen Ausgangsstirnrad und Planetenrad liegt vorzugsweise im Bereich von 2,5± 20%. Vorzugsweise werden die Planeten mit Zähnezahlen ausgelegt, die nur durch eins und sich selbst teilbar sind (Primzahlen). Die hier konkret vorgeschlagenen Zähnezahlen betragen beispielsweise für die Ausgangsstirnräder 32 und für die Planeten 13. Das Ver- hältnis von Gesamtdurchmesser des Hüllkreises der Planetenräder zur Verzahnungsbreite der„langen" Planetenräder liegt vorzugsweise im Bereich von 3± 20% bei diesem Verhältnis ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Verhältnis des Bauraumbedarfs und des Bauteilgewichts zum Tragvermögen des Differentialgetriebes. According to a particular aspect of the present invention, the output spurs are preferably designed such that the number of teeth of the output spur gears is divisible by the number of planets per Umlaufplanetenradgruppe. This makes it possible to uniformly arrange the respective planetary planetary gears of a group at the corresponding angle (here 72 °) around the output spur gears. The two provided for the power tap seen output spurs have identical numbers of teeth. The planetary planet gears also have the same number of teeth, but lower numbers of gears compared to the output spur gears. The gear ratio i between Ausgangsstirnrad and planetary gear is preferably in the range of 2.5 ± 20%. Preferably, the planets are designed with numbers of teeth that are only divisible by one and themselves (primes). For example, the numbers of teeth proposed here are for the output spurs 32 and for the planets 13. The ratio of the total diameter of the enveloping circle of the planetary gears to the gearing width of the "long" planetary gears is preferably in the range of 3 ± 20% advantageous ratio of the space requirement and the weight of the component to the carrying capacity of the differential gear.
Das erfindungsgemäße Stirnraddifferenzial mit Wildhaber/Novikov Verzahnung eignet sich insbesondere als Ausgleichsgetriebe für Personenkraftwagen. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich weiterhin auch für Differentialgetriebe von Nutzfahrzeugen und anderweitige Schwerlastapplikationen insbesondere bei Zugfahrzeugen. The spur gear differential according to the invention with Wildhaber / Novikov gearing is particularly suitable as a differential for passenger cars. The concept according to the invention is furthermore also suitable for differential gearboxes of commercial vehicles and other heavy duty applications, especially in towing vehicles.
Das erfindungsgemäße Differenzial mit einem durch die Umlaufplaneten in sich geschlossenen Planetenkranz kann in montagetechnisch vorteilhafter Weise aus kostengünstig herstellbaren Einzelkomponenten zusammengesetzt werden und eignet sich insbesondere für die Fertigung in Großserie. The differential according to the invention with a closed by the planetary planets planetary ring can be assembled in an advantageous manner montagetechnisch from inexpensive to produce individual components and is particularly suitable for mass production.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stirnraddifferential derart ausgebildet, dass die Planetenachsen der ersten Umlaufplanetenradgruppe auf einem ersten Teilkreis angeordnet sind und die Planetenachsen der zweiten Umlaufplanetenradgruppe auf einem zweiten Teilkreis angeordnet sind, und der erste Teilkreis und der zweite Teilkreis im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen. Die Ausgangsstirnräder sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen. Die Umlaufplanetenräder selbst sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese untereinander gleiche Zähnezahlen aufweisen. Innerhalb einer Gruppe werden die Umlaufplanetenräder als baugleiche Komponenten ausgeführt, wodurch sich Kostenvorteile hinsichtlich der Fertigung der Planetenräder und auch Vereinfachungen beim Einbau derselben ergeben. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the Stirnraddifferential is formed such that the planetary axes of the first Umlaufplanetenradgruppe are arranged on a first pitch circle and the planetary axes of the second Umlaufplanetenradgruppe are arranged on a second pitch circle, and the first pitch circle and the second pitch circle substantially the same Have diameter. The output spurs are preferably designed to have equal numbers of teeth. The planetary gears themselves are preferably designed so that they have mutually equal numbers of teeth. Within a group, the planetary gear wheels are designed as identical components, resulting in cost advantages in terms of the production of the planet gears and also simplifications in the installation of the same.
Soweit an den Umlaufplanetenrädern eine Profilverschiebung vorgesehen ist, erfolgt dies vorzugsweise derart, dass die Umlaufplaneten der ersten Umlauf- planetenradgruppe eine positive Profilverschiebung aufweisen und die Umlaufplaneten der zweiten Umlaufplanetenradgruppe eine negative Profilverschiebung aufweisen. Durch diese Maßnahme wird es möglich, den Radialabstand des Kopfkreises der Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe vom Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrads zu vergrößern. If a profile shift is provided on the planetary planet wheels, this is preferably done such that the planetary planets of the first planetary planetary gear group have a positive profile shift and the planetary planets of the second planetary gear group have a negative profile shift. By this measure, it is possible to increase the radial distance of the top circle of the planetary planetary gears of the second Umlaufplanetenradgruppe from the top circle of the first Ausgangsstirnrads.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Planetenträger so gestaltet, dass dieser unmittelbar ein zur Einleitung eines Antriebsdrehmomentes vorgesehenes Antriebszahnrad trägt. Dieses Antriebszahnrad kann als massive Ringstruktur ausgeführt sein. Vorzugsweise ist dabei das Antriebszahnrad so gestaltet, dass dieses eine Innenöffnung bildet, wobei diese Innenöffnung derart konturiert ist, dass die Umlaufplaneten an der Inne- nöffnungswandung eine Kopfkreisführung erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird das am Antriebszahnrad anliegende Antriebsdrehmoment über mehrere Kopfkreiskontaktzonen unmittelbar als Querkraft auf die Umlaufplaneten- räder übertragen. Die strukturmechanische Belastung des Planetenträgers wird damit reduziert. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the planet carrier is designed so that it directly carries a provided for initiating a drive torque drive gear. This drive gear can be designed as a solid ring structure. In this case, the drive gear is preferably designed such that it forms an inner opening, wherein this inner opening is contoured such that the circulating planets receive a head circle guide on the inner wall. In this embodiment, the drive torque applied to the drive gear is transmitted directly to the planetary gears via a plurality of tip contact zones as a lateral force. The structural mechanical load of the planet carrier is thus reduced.
Der Planetenträger ist vorzugsweise als Blechumformteil ausgeführt. Der Planetenträger kann dabei aus zwei Scheiben-, fassen-, oder topfartigen, tiefgezo- genen, vorzugsweise baugleichen Blechschalen zusammengesetzt sein, die von beiden Seiten an das Antriebszahnrad angesetzt oder direkt zusammengesetzt sind. Alternativ hierzu, kann der Planetenträger auch als Umlaufgehäuse ausgeführt sein, das anderweitige Befestigungszonen für ein Antriebszahnrad, oder anderweitige Zonen zur Einleitung eines Antriebsdrehmonnentes bildet. The planet carrier is preferably designed as a sheet metal forming part. The planet carrier can be composed of two disk, cup, or pot-like, deep-drawn, preferably identical sheet metal shells, which are attached from both sides to the drive gear or directly assembled. Alternatively, the planet carrier can also be used as a circulation housing be designed which forms other attachment zones for a drive gear, or other zones for initiating a Antriebdrehmonnentes.
Alternativ zu der oben beschriebenen Übertragung des Antriebsmomentes in den Planetenräderkranz durch Kopfkreiskontakt ist es gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung auch möglich, die einzelnen Umlaufplanetenräder an dem Planetenträger zu lagern. Diese Lagerung kann entweder durch Zapfenstrukturen erfolgen die an den Umlaufplanetenrädern ausgebildet sind und die in entsprechende Bohrungen des Planetenträgers eingreifen, oder - wie bevorzugt - durch Lagerbolzen die im Planetenradträger verankert sind und sich durch die Umlaufplanetenräder hindurch erstrecken und ggf. auch noch jeweils einen Nadellagersatz tragen. As an alternative to the above-described transmission of the drive torque in the planetary gear rim by top contact, according to a further aspect of the present invention, it is also possible to mount the individual planetary planet gears on the planet carrier. This storage can be done either by pin structures which are formed on the planetary gears and engage in corresponding holes of the planet carrier, or - as preferred - by bearing bolts which are anchored in the planet and extending through the planetary gears through and possibly also each carrying a needle roller bearing ,
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, ein als Achsgetriebe vorgesehenes Stirnraddifferential zu schaffen, das sich durch eine extrem kurze axiale Baulänge und eine relativ geringe Zahnflankenbelastung auszeichnet. The concept according to the invention makes it possible to provide a spur gear differential provided as an axle transmission, which is distinguished by an extremely short axial length and a relatively low tooth flank loading.
Die sich jeweils aus vorzugsweise vier oder fünf Planetenrädern zusammen- setzende, am jeweiligen Ausgangsstirnrad angreifende Planentenradgruppe ermöglicht eine Drehmomenteinleitung in das Ausgangsstirnrad ohne dass hierbei das Ausgangsstirnrad mit erheblichen radialen Lagerkräften abgestützt werden muss. Die Zähne der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades weisen im Radialschnitt ein Zahnflankenprofil auf, das konkav gewölbt ist. Die Zähne der Stirnradverzahnung des zweiten Ausgangsstirnrades weisen dagegen ein im Radialschnitt konvex gewölbtes Zahnflankenprofil auf. Wie zuvor beschrieben, weisen die Zähne der Verzahnungen des ersten Abtriebszahnrades konkave Flankengeometrien auf. Die konkaven Flankengeometrien sind entweder stetig, im Idealfall kreisbogenförmig, verlaufend oder mit ungleichmäßigem Verlauf der Flankenlinie einwärts in den jeweiligen Zahn gewölbt, so dass zwischen zwei sich einander gegenüberliegenden Zahnflanken eine im Querschnitt des Zahnrades betrachtete Zahnlücke im Umriss beispielsweise in der Form von Kreisbogenprofilen, alternativ von gotischen Profilen oder von Profilen mit ovalen oder parabolischem Verlauf (Halbellipse über lange Achsenhälfte betrachtet) erscheint. Das Flankenprofil der Zähne selbst erscheint in dem gleichen Querschnitt im Umriss entsprechend kreisbogenförmig, kelchförmig oder glockenförmig. Es ist dabei nicht ausgeschlossen, dass die Zahnköpfe und die Lücken am Zahnfuß eben oder kreisbogenförmig abgeflacht sind, d. h. dass das jeweilige Profil an seiner Spitze sozusagen abge- schnitten erscheint. The planetary gear group, which is composed of preferably four or five planetary gears and acts on the respective output spur wheel, enables a torque introduction into the output spur gear without the output spur wheel having to be supported with considerable radial bearing forces. The teeth of the spur gear teeth of the first Ausgangsstirnrades have in radial section a tooth flank profile which is concave. By contrast, the teeth of the spur gear toothing of the second output spur gear have a tooth flank profile convexly curved in radial section. As previously described, the teeth of the gears of the first output gear have concave edge geometries. The concave edge geometries are either continuous, ideally circular arc, running or with uneven course of the flank line inwards into the respective tooth arched, so that between two opposing tooth flanks considered in the cross section of the toothed tooth gap in outline, for example in the form of circular arc profiles, alternatively gothic profiles or profiles with oval or parabolic course (Halbellipse viewed over long axis half) appears. The flank profile of the teeth appears in the same cross-section in the outline corresponding circular arc, cup-shaped or bell-shaped. It is not excluded that the tooth heads and the gaps in the tooth root are flat or circular-arc-shaped, ie that the respective profile appears to be cut off at its tip, so to speak.
Die in die Zahnlücken des vorgenannten ersten Abtriebsstirnrades eingreifenden Zähne der an den ersten Umlaufplanetenrädern ausgebildeten Gegenverzahnung weisen konvexe Flankengeometrien auf. Die konvexen Flankengeo- metrien sind entweder stetig oder unstetig verlaufend nach außen gewölbt, so dass das Flankenprofil der Zähne im Querschnitt des Zahnrades im Umriss beispielsweise in der Form von Kreisbogenprofilen (klassische Form der Novi- kov-Verzahnung), alternativ gotischen Profilen oder von Profilen mit ovalen/parabolischem Verlauf (Halbellipse) erscheint. Die im selben Querschnitt betrachtete Zahnlücke zwischen zwei der einander gegenüberliegenden Zähne erscheint dann dementsprechend im Umriss entsprechend kreisbogenförmig, kelchförmig oder glockenförmig. Es ist dabei wieder nicht ausgeschlossen, dass die Zahnköpfe und die Lücken am Zahnfuß eben oder kreisbogenförmig abgeflacht sind, d. h. dass das jeweilige Profil an seiner Spitze sozusagen ab- geschnitten erscheint. The engaging in the tooth gaps of the aforementioned first output spur gear teeth formed on the first planetary gears counter teeth have convex edge geometries. The convex flank geometries are arched outwards either continuously or discontinuously so that the flank profile of the teeth in the cross-section of the gear is outlined, for example, in the form of arcuate profiles (classic form of the Novicov serration), alternatively gothic profiles or profiles with oval / parabolic course (half ellipse) appears. The considered in the same cross-section tooth space between two of the opposing teeth then appears accordingly in outline accordingly arcuate, cup-shaped or bell-shaped. It is again not excluded that the tooth heads and the gaps in the tooth root are flat or circular arc-shaped, d. H. that the respective profile at its tip seems to be cut off.
Für diese in der klassischen Form als Wildhaber-Novikov-Verzahnung bezeichnete Verzahnung ist charakteristisch, dass immer ein Teil eines konkaven Zahnflankenprofils der Zähne eines Zahnrads mit jeweils mit einem Teil eines konvexen Zahnflankenprofils der Zähne eines Zahnes vom Gegenzahnrad im Eingriff steht. Im Querschnitt quer zur Rotationsachse der Zahnräder durch beide im Zahneingriff befindliche Zahnräder betrachtet, sind die im Zahneingriff aneinander liegenden Flankenlinien des Zahnflankenprofils der Flanken des konkaven und konvexen Zahnes deshalb in die gleiche Richtung gewölbt, so dass sich die Flanken der konvex ausgewölbten Zähne scheinbar in die Flanken der konkav eingewölbten Zähne schmiegen. In einer derartigen Kombination ergeben sich günstige Pressungsverhältnisse zwischen den Zähnen. Für derartige Getriebe ist hinsichtlich der Flankenpressung eine höhere Tragfähigkeit zu erwarten. Außerdem wird durch derartigen Flankenkontakt die Selbstzentrierung der Abtriebszahnräder zur Hauptachse eines Planetengetriebes gefördert, wenn diese sich in der Regel an einer ungleichen Anzahl mit gleichmäßigen Umfangsabstand angeordneten Anzahl an Planetenrädern abstützt. Die Zahnhöhe einer derartigen Verzahnung ist bei gleichem Modul geringer als beispielsweise die einer Evolventenverzahnung. Das Gewicht derartiger Planetengetriebe ist deshalb gegenüber beispielsweise denen mit Evolventenverzahnung geringer. Kurzbeschreibung der Figuren For these in the classical form as Wildhaber-Novikov toothing designated toothing is characteristic that always a part of a concave tooth flank profile of the teeth of a gear is in engagement with each part of a convex tooth flank profile of the teeth of a tooth from the counter gear. Viewed in cross-section transverse to the axis of rotation of the gears by both located in meshing gears, which are in meshing abutting flank lines of the tooth flank profile of the flanks of concave and convex tooth therefore curved in the same direction, so that the flanks of the convexly curved teeth seemingly nestle into the flanks of the concave vaulted teeth. In such a combination results in favorable compression ratios between the teeth. For such transmissions, a higher load capacity is to be expected in terms of flank compression. In addition, such self-centering of the output gears to the main axis of a planetary gear is promoted by such edge contact, if this is usually supported on an unequal number with uniform circumferential distance arranged number of planetary gears. The tooth height of such a toothing is less with the same module than, for example, an involute toothing. The weight of such planetary gear is therefore lower compared to those with involute toothing, for example. Brief description of the figures
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt: Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stirn- raddifferentiales; Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a spur gear differential according to the invention;
Figur 2 eine Axialschnittdarstellung des Stirnraddifferentiales nach Figur Figure 2 is an axial sectional view of the spur gear according to FIG
1 ;  1 ;
Figur 3 eine Draufsicht auf den Umlaufplanetenräderkranz des Differentialgetriebes nach den Figuren 1 und 2. Figure 3 is a plan view of the planetary planetary gear rim of the differential gear according to Figures 1 and 2.
Ausführliche Beschreibung der Figuren Detailed description of the figures
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferential dargestellt. Dieses Stirnraddifferential, umfasst einen zum Umlauf um eine Differentialachse X vorgesehenen Planetenträger 3, ein erstes Ausgangsstirnrad 1 (hier verdeckt) das koaxial zur Differentialachse X angeordnet ist, sowie ein zweites Ausgangsstirnrad 2 das ebenfalls koaxial zur Differentialachse X angeordnet ist, und einen Umlaufplanetensatz 4, der mehrere Umlaufplanetenräder P1 , P2 umfasst deren Planentenachsen XG1 , XG2 parallel zur Differentialachse X ausgerichtet sind. FIG. 1 shows a spur gear differential according to the invention. This spur gear differential comprises a planetary carrier 3 provided for circulation about a differential axis X, a first output spur gear 1 (here concealed) which is arranged coaxially to the differential axis X, and a second Ausgangsstirnrad 2 which is also arranged coaxially to the differential axis X, and a planetary planetary gear set 4, which comprises a plurality of planetary planetary gears P1, P2 whose planetary axes XG1, XG2 are aligned parallel to the differential axis X.
Der Umlaufplanetensatz 4 bildet einen in sich durch abfolgende Eingriffszonen EG geschlossenen Kranz und umfasst eine erste Umlaufplanetenradgruppe G1 der die Planetenräder P1 zuzuordnen sind und eine zweite Umlaufplaneten- radgruppe G2, der die Umlaufplanetenräder P2 zuzuordnen sind. The planetary planetary set 4 forms a wreath closed in itself by successive engagement zones EG and comprises a first planetary gear group G1 to which the planetary gears P1 are to be assigned and a second planetary gear group G2 to which the planetary planetary gears P2 belong.
Wie aus der Darstellung nur bedingt ersichtlich, stehen die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 1 in Eingriff. Die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Umlaufplanetenrä- dergruppe G2 stehen mit dem zweiten hier besser erkennbaren Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff. Zudem sind jeweils zwei Umlaufplanetenräder P1 , P1 ; P2, P2 einer Umlaufplanetenradgruppe G1 ; G2 über ein in diese beiden Umlaufplanetenräder P1 , P1 ; P2, P2 eingreifendes Umlaufplanetenrad P2, P1 der entsprechend anderen Umlaufplanetenradgruppe G2; G1 gekoppelt. As can be seen only partially from the illustration, the planetary planetary gears P1 of the first planetary gear group G1 engage with the first output helical gear 1. The planetary planetary gears P2 of the second planetary gear group G2 are engaged with the second output planetary gear 2, which can be better seen here. In addition, two planetary planetary gears P1, P1; P2, P2 of a planetary gear group G1; G2 via a in these two planetary gears P1, P1; P2, P2 engaging planetary gear P2, P1 corresponding to other planetary gear group G2; Coupled G1.
Das hier gezeigte erfindungsgemäße Stirnraddifferential zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Ausgangsstirnrad 1 derart gestaltet ist, dass dieses eine Verzahnung bildet, deren Zahnflanken im Radialschnitt konkav gekrümmt sind. Das zweite Ausgangsstirnrad 2 ist derart gestaltet, dass dieses eine Verzah- nung bildet deren Zahnflanken im Radialschnitt konvex gekrümmt sind, wobei zudem der Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrades 1 kleiner ist als der Fußkreis des zweiten Ausgangsstirnrades 2. Jene die Umlaufplanetenräder P1 , P2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1 , G2 koppelnden Planetenradein- griffszonen EP erstrecken sich auf dem Axialniveau der ersten Ausgangsstirn- radeingriffszonen EW1 . Dies bedeutet, dass sich die Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern P1 , P2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1 , G2 axial mit den Eingriffszonen EW zwischen den Umlaufplanetenrädern G1 der ersten Planetengruppe G1 und dem ersten Ausgangsstirnrad 1 überlagern, also auf dem gleichen Axialniveau und damit im Umgriff des ersten Ausgangsstirnrades 1 liegen. Wie eingangs angegeben wird es hierdurch möglich, die axiale Länge der Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern G1 , G2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1 , G2 zu vergrö- ßern und die Belastung der Verzahnung der Umlaufplanetenräder P1 , P2 zu reduzieren. An den Umlaufplanetenrädern P1 der ersten Gruppe G1 ergeben sich praktisch keine Kippmomente um etwaige zur jeweiligen Planetenradachse XG1 unparallele Achsen. Auch die an den Umlaufplanetenrädern P2 der zweiten Gruppe G2 angreifenden Kippmomente sind gegenüber herkömmlichen Bauformen reduziert. Insgesamt ergibt sich eine axial eng gedrängte Mechanik mit hoher innerer Steifigkeit. The present invention Stirnraddifferential is characterized in that the first Ausgangsstirnrad 1 is designed such that this forms a toothing whose tooth flanks are concavely curved in the radial section. The second Ausgangsstirnrad 2 is designed such that it forms a toothing whose tooth flanks are convexly curved in the radial section, wherein also the top circle of the first Ausgangsstirnrades 1 is smaller than the root circle of the second Ausgangsstirnrades 2. Those Umlaufplanetenräder P1, P2 of the two Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 coupling planetary gear engagement zones EP extend at the axial level of the first Ausgangsstirn- Radeingriffszonen EW1. This means that the engagement zones EG between the planetary planetary gears P1, P2 of the two planetary planetary gears G1, G2 axially with the engagement zones EW between the planetary planetary gears G1 of the first planetary group G1 and the first Ausgangsstirnrad first superimpose, ie at the same axial level and thus in the grip of the first Ausgangsstirnrades 1 lie. As stated at the outset, this makes it possible to increase the axial length of the engagement zones EG between the planetary planetary gears G1, G2 of the two planetary gear groups G1, G2 and to reduce the load on the teeth of the planetary planets P1, P2. Virtually no tilting moments about any axes that are not parallel to the respective planetary gear axis XG1 arise on the planetary planetary gears P1 of the first group G1. The tilting moments acting on the planetary planet wheels P2 of the second group G2 are also reduced compared with conventional designs. Overall, there is an axially tightly compressed mechanism with high internal stiffness.
Die Planetenachsen XG1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 sind auf einem ersten Teilkreis T1 angeordnet und die Planetenachsen XG2 der zwei- ten Umlaufplanetenradgruppe G2 sind auf einem zweiten Teilkreis T2 angeordnet. Der erste Teilkreis T1 und der zweite Teilkreis T2 haben den gleichen Durchmesser. The planetary axes XG1 of the first planetary gear group G1 are arranged on a first pitch circle T1 and the planetary axes XG2 of the second planetary gear group G2 are arranged on a second pitch circle T2. The first pitch circle T1 and the second pitch circle T2 have the same diameter.
Die Ausgangsstirnräder 1 , 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen. Das erste Ausgangsstirnrad 1 und die Planetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 bilden eine Konkavverzahnung nach Wildhaber/Novikov. Das das zweite Ausgangsstirnrad 2 und die Planetenräder P1 der ersten Gruppe G1 bilden eine Konvexverzahnung nach Wildhaber/Novikov. Die Umlaufplanetenräder P1 , P2 selbst sind hier so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen. The output spurs 1, 2 are designed in this embodiment, that they have the same number of teeth. The first Ausgangsstirnrad 1 and the planetary gears P2 of the second group G2 form a concave toothing to Wildhaber / Novikov. That the second Ausgangsstirnrad 2 and the planetary gears P1 of the first group G1 form a Konvexverzahnung to Wildhaber / Novikov. The planetary planetary gears P1, P2 themselves are here designed so that they have the same number of teeth.
Der Planetenträger 3 ist so gestaltet, dass dieser unmittelbar ein zur Einleitung eines Antriebsdrehmomentes vorgesehenes Antriebszahnrad 5 trägt. Dieses Antriebszahnrad 5 ist hier als massive Kegelrad-Ringstruktur ausgeführt. Der Planetenträger 3 selbst ist hier als Blechumformteil ausgeführt und setzt sich aus zwei Blechschalen 3a, 3b zusammen, die von beiden Seiten an den Ringkorpus des Antriebszahnrads 5 angesetzt sind. Die Lagerung der Umlaufplanetenräder P1 , P2 erfolgt hier durch Lagerbolzen 6 die im Planetenradträger 3 verankert sind und sich durch die Umlaufplanetenräder P1 , P2 hindurch erstrecken und diese drehbar lagern. The planet carrier 3 is designed so that it carries a directly provided for the initiation of a drive torque drive gear 5. This drive gear 5 is designed here as a solid bevel gear ring structure. The planet carrier 3 itself is designed here as a sheet metal forming part and is composed of two sheet metal shells 3 a, 3 b, which are attached from both sides to the annular body of the drive gear 5. The storage of Umlaufplanetenräder P1, P2 takes place here by bearing pin 6 in the planet carrier. 3 are anchored and extend through the planetary gears P1, P2 and rotatably support them.
Das hier gezeigte Stirnraddifferential eignet sich insbesondere als Achsgetrie- be für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug. Das Stirnraddifferential zeichnet sich durch eine extrem kurze axiale Baulänge und eine relativ geringe Zahnflankenbelastung aus. The spur gear differential shown here is particularly suitable as an axle drive for a multi-track motor vehicle. The spur gear differential is characterized by an extremely short axial length and a relatively low tooth flank load.
Die Verzahnungen und die Lagerungen können so ausgebildet sein, dass die- se ein hinreichendes Spiel bieten um etwaige innere Verspannungen aufgrund statischer Überbestimmung zu vermeiden. The toothings and the bearings can be designed so that they provide a sufficient clearance to avoid any internal tension due to static overdetermination.
In Figur 2 ist der innere Aufbau des erfindungsgemäßen Stirnraddifferentiales weiter veranschaulicht. Die hier dargestellte Axialschnittebene verläuft durch die Differentialachse X und die beiden einander diametral gegenüberliegenden Umlaufplanetenräderachsen XG1 , XG2 der Umlaufplanetenräder P1 , P2. Die Umlaufplanetenräder P2 stehen mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 im Eingriff. Dieses Ausgangsstirnrad 2 ist integral, d.h. einstückig mit einem Naben- buchsenabschnitt 2a ausgeführt. Dieser Nabenbuchsenabschnitt 2a trägt eine Innenverzahnung 2b und dient der Aufnahme des Einsteckabschnitts einer hier nicht weiter gezeigten Radantriebswelle. Auch das erste Ausgangsstirnrad 1 ist mit einem Nabenbuchsenabschnitt 1 a versehen der eine Innenverzahnung 1 b aufweist. Die beiden Ausgangsstirnräder 1 , 2 sind als Umformbauteile, insbesondere Fließpressteile gefertigt, diese Bauteile können insbesondere auch gesintert sein. In Figure 2, the internal structure of the spur gear according to the invention is further illustrated. The Axialschnittebene shown here passes through the differential axis X and the two diametrically opposed Umlaufplanetenräderachsen XG1, XG2 of Umlaufplanetenräder P1, P2. The planetary planetary gears P2 are engaged with the second output spur gear 2. This output spur gear 2 is integral, i. integral with a hub bushing section 2a. This hub bushing section 2a carries an internal toothing 2b and serves to receive the insertion section of a wheel drive shaft not shown here. Also, the first Ausgangsstirnrad 1 is provided with a hub bushing portion 1 a having an internal toothing 1 b. The two output spur gears 1, 2 are manufactured as forming components, in particular extrusions, these components can also be sintered in particular.
Der Planetenträger 3 der hier als zweischaliges Blechbauteil gefertigt ist bildet einen ersten und einen zweiten Bundabschnitt 3c, 3d. Diese Bundabschnitte 3c, 3d bilden eine Lagerstruktur in welcher die beiden Ausgangsstirnräder 1 , 2, genauer deren Nabenbuchsenabschnitte 1 a, 2a radial gelagert sind. Da sich aus der erfindungsgemäßen Gestaltung des Planetenradkranzes an den beiden Abtriebsrädern 1 , 2 eine in im wesentlichen ausgeglichene Querkraftverteilung ergibt, ergibt sich keine signifikante lastabhängige Radialbelastung dieser Lagerstrukturen. Obgleich hier nicht dargestellt ist es möglich, den Planeten- radträger 3 und die Nabenbuchsenabschnitte 1 a, 2a so abzudichten und den Innenraum des Planetenträgers mit einem Schmierstoff zu befüllen, so dass das Differentialgetriebe eine in sich geschlossene dauergeschmierte Baugrup- pe bildet. The planet carrier 3 which is manufactured here as a double-shell sheet metal component forms a first and a second collar portion 3 c, 3d. These collar sections 3c, 3d form a bearing structure in which the two output spur gears 1, 2, more precisely their hub bushing sections 1a, 2a, are radially mounted. Since there results from the inventive design of the planetary gear on the two output wheels 1, 2 in a substantially balanced transverse force distribution, there is no significant load-dependent radial load this Bearing structures. Although not shown here, it is possible to seal the planetary gear carrier 3 and the hub bushing sections 1 a, 2 a and to fill the interior of the planet carrier with a lubricant, so that the differential gear forms a self-contained, permanently lubricated component.
Die„längeren" Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 sind hinsichtlich ihrer Axiallänge so gestaltet, dass diese die Konkavflanken-Verzahnung des ersten Abtriebsrades 1 und die Konvexflankenverzahnung des zweiten Abtriebszahnrades 2 axial überdecken. Aufgrund der Gestaltung und Anordnung der Umlaufplanetenräder P2 und des ersten Ausgangsstirnrades 1 gelangt die Konkavflanken-Verzahnung der Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 nicht mit der Konkavflankenverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 in Eingriff. Die kinematische Koppelung zwischen dem Ausgangsstirn- rad 1 und den Umlaufplanentenrädern G2 der zweiten Gruppe G2 erfolgt unter Zwischenschaltung der mit einer Konvexflankenverzahnung ausgestatteten Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 (vgl. Fig. 1 ). Die Axiallänge der Konvexflanken-Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 ist wesentlich kürzer als die Axiallänge der Konkavflanken- Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2. Jene Axiallänge der Konvexflanken-Stirnradverzahnung der ersten Umlaufplanetenräder P1 entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Axiallänge der Konkavflanken-Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 . Die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 sind so ausgebildet und gelagert, dass diese nicht mit der Konvexflanken-Stirnradverzahnung des zweiten Ausgangsstirnrades 2 in Eingriff treten können. Ggf. kann in das Differentialgetriebe ein mit Durchbrechungen oder Ausklinkungen versehenes Trennblech eingesetzt werden, das die Stirnseiten der Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 von der Verzahnung des zweiten Ausgangsstirnrades 2 abschirmt. Die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 sind hinsichtlich ihrer Axiallänge so gestaltet, dass diese die Stirnradverzahnung des ersten Abtriebsrades 1 axial überdecken. Aufgrund der Gestaltung und Anordnung der Umlaufplanetenräder P2 und des ersten Ausgangsstirnrades 1 gelangt die Stirnrad- Verzahnung der Umlaufplanetenräder GP2 der zweiten Gruppe G2 nicht mit der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 in Eingriff. Die kinematische Koppelung zwischen dem Ausgangsstirnrad 1 und den Umlaufplanenten- rädern P2 der zweiten Gruppe G2 erfolgt unter Zwischenschaltung der in dieser Schnittdarstellung nicht sichtbaren Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 (vgl. Fig. 1 ). Die Axiallänge der Stirnradverzahnung der der Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 ist wesentlich kürzer als die Axiallänge der Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2. Jene Axiallänge der Stirnradverzahnung der ersten Umlaufplanetenräder G1 entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Axiallänge der Stirnradver- zahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 . The "longer" planetary gears P2 of the second group G2 are designed with respect to their axial length so that they axially overlap the concave flank teeth of the first driven gear 1 and the convex flank teeth of the second driven gear 2. Due to the design and arrangement of the planetary planet gears P2 and the first output spur gear The concave edge teeth of the planetary planetary gears P2 of the second group G2 do not engage with the concave side teeth of the first output spur gear 1. The kinematic coupling between the output spur gear 1 and the planetary gears G2 of the second group G2 takes place with the interposition of the planetary gears P1 provided with a convex flank toothing The axial length of the convex flank spur gear teeth of the planetary gears P1 of the first group G1 is substantially shorter than the axial length of the concave flank gear teeth of the planetary planetary gears or P2 of the second group G2. The axial length of the convex flank spur gear toothing of the first planetary gear wheels P1 preferably corresponds substantially to the axial length of the concave flank spur gear toothing of the first output spur gear 1. The planetary planet gears P1 of the first group G1 are formed and supported so that they can not interfere with the convex-side spur gear teeth of the second output spur gear 2. Possibly. can be used in the differential gear provided with openings or notches separating plate which shields the end faces of the planetary gears P1 of the first group G1 of the toothing of the second Ausgangsstirnrades 2. The planetary gears P2 of the second group G2 are designed with respect to their axial length so that they overlap the spur gear of the first output gear 1 axially. Due to the design and arrangement of the planetary planetary gears P2 and the first output spur gear 1, the spur gearing of the planetary gears GP2 of the second group G2 does not engage with the spur gearing of the first output spur gear 1. The kinematic coupling between the output spur gear 1 and the planetary gear wheels P2 of the second group G2 takes place with the interposition of the peripheral planet gears P1 of the first group G1 (see FIG. The axial length of the spur gear teeth of the planetary gears P1 of the first group G1 is substantially shorter than the axial length of the spur gear of the planetary gears G2 of the second group G2. The axial length of the spur gear toothing of the first planetary gear wheels G1 preferably corresponds essentially to the axial length of the spur gear toothing of the first output spur gear 1.
Die Axialsicherung der Lagerbolzen 6 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch Kappenelemente 7 die von innen her in entsprechende Bohrungen 8 des Planetenträgers 3 eingesetzt sind. Diese Kappenelemente fungieren als Axial- Sicherung und zugleich auch als Anlaufstruktur für den entsprechenden Planeten. Die Kappenelemente erhöhen auch die Tragfähigkeit der Lochleibung. Die Kappenelemente sind vorzugsweise als Ziehbauteile gefertigt und gehärtet. Durch diese Kappenelemente wird auch der Verschleiß verringert. Der Einsatz der Kappenelemente macht es möglich, auf eine Härtebehandlung des Trägers zu verzichten. Das Antriebszahnrad 5 ist als hypoid-verzahntes Kegelrad ausgebildet und an einen durch die beiden Blechschalen 3a, 3b des Planetenträgers 3 gebildeten Radialflansch axial angesetzt und montiert. Die hierzu vorgesehenen Schrauben 5a koppeln auch die beiden Blechschalen 3a, 3b. Die Ausgangsstirnräder 1 , 2 sind so gestaltet und angeordnet, dass sich die Stirnradverzahnungen derselben in enger Nachbarschaft befinden. Die Kopfkreisdurchmesser dieser beiden Ausgangsstirnräder 1 , 2 sind derart unterschiedlich, dass der Kopfkreisdurchmesser des ersten Ausgangsstirnrades 1 in etwa dem Fußkreisdurchmesser des zweiten Ausgangsstirnrades 2 entspricht. Insgesamt sind die Verzahnungsgeometrien dieser beiden Ausgangsstirnräder 1 , 2 so aufeinander abgestimmt, dass jedes der mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplanetenräder P2 nicht in die Stirnrad- Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 , wohl aber auf dessen Axialniveau in die Stirnradverzahnung der ersten Umlaufplanetenräder P1 eingreifen kann. The axial securing of the bearing pin 6 takes place in this embodiment by cap elements 7 which are inserted from the inside into corresponding holes 8 of the planet carrier 3. These cap elements act as axial security and at the same time as start-up structure for the corresponding planet. The cap elements also increase the bearing capacity of the bearing. The cap elements are preferably made and hardened as drawing components. Through these cap elements and the wear is reduced. The use of the cap elements makes it possible to dispense with a hardness treatment of the wearer. The drive gear 5 is formed as a hypoid-toothed bevel gear and axially attached and mounted on a formed by the two sheet metal shells 3a, 3b of the planet carrier 3 radial flange. The screws 5a provided for this purpose also couple the two sheet metal shells 3a, 3b. The output spurs 1, 2 are configured and arranged such that the spur gears thereof are in close proximity. The tip diameter of these two output spurs 1, 2 are so different that the tip diameter of the first output spur gear 1 in approximately corresponds to the root diameter of the second Ausgangsstirnrades 2. Overall, the toothing geometries of these two output spurs 1, 2 are coordinated so that each of the engaged with the second Ausgangsstirnrad 2 planetary gears P2 not in the Stirnrad- toothing of the first Ausgangsstirnrades 1, but well on the axial level in the Stirnradverzahnung the first planetary gears P1 can intervene.
In Figur 3 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes weiter veranschaulicht. Der sich aus den Umlaufplanetenrädern P1 , P2 zusammensetzende in sich geschlossene Umlaufplanetenräderkranz 4 enthält eine gerade Gesamt-Anzahl von Umlaufplanetenrädern P1 , P2. Das erfindungsgemäße Konzept wird hier mit insgesamt 10 Umlaufplanetenrädern P1 , P2 umgesetzt. Jede Umlaufplanetenrädergruppe G1 , G2 umfasst damit 5 Umlaufplanetenrä- der P1 bzw. P2. Die Freibringung der Umlaufplanetenräder P2 aus der Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 erfolgt aufgrund der Besonderheit der hier realisierten Wildhaber/Novikov Verzahnung unter allenfalls zusätzlicher geringer Profilverschiebung wenigstens am ersten Ausgangsstirnrad 1 . Obgleich hier nicht näher dargestellt, ist es möglich, das Antriebszahnrad 5 so zu gestalten, dass dieses eine an die Hüllkontur des Zahnradkranzes 4 ange- passte Innenöffnung bildet, wobei diese Innenöffnung so gestaltet sein kann, dass die Umlaufplaneten P1 , P2 an der Innenöffnungswandung eine Kopfkreisführung erhalten. Hierdurch wird es möglich, das am Antriebszahnrad 5 anlie- gende Antriebsdrehmoment über mehrere Kopfkreiskontaktzonen unmittelbar in den Umlaufplanetenräderkranz 4 einzuleiten. In Figure 3, the structure of the differential gear according to the invention is further illustrated. The self-contained circulating planetary gear rim 4 composed of the planetary gear wheels P1, P2 contains an even total number of planetary planetary gears P1, P2. The inventive concept is implemented here with a total of 10 planetary gears P1, P2. Each circulating planetary gear group G1, G2 thus comprises 5 circulating planet wheels P1 or P2. The clearance of the planetary gears P2 from the teeth of the first Ausgangsstirnrades 1 is due to the peculiarity of the realized here Wildhaber / Novikov gearing under any additional low profile shift at least at the first Ausgangssstirnrad first Although not shown here in detail, it is possible to make the drive gear 5 so that it forms an adapted to the envelope contour of the gear rim 4 inner opening, said inner opening may be designed so that the circulation planet P1, P2 at the inner opening wall a Received top guide. This makes it possible to initiate the drive torque applied to the drive gearwheel 5 directly via a plurality of tip contact zones into the planetary gearwheel ring 4.
Bei dem erfindungsgemäßen Stirnraddifferential überlagern sich die Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern P1 , P2 der beiden Umlaufpla- netenradgruppen G1 , G2 axial mit den Eingriffszonen EW zwischen den Umlaufplanetenrädern P1 der ersten Planetengruppe G1 und dem ersten Ausgangsstirnrad 1 d.h. die Eingriffszonen EG, befinden sich bezüglich der Differentialachse X auf dem Axialniveau der Stirnradverzahnung des ersten Aus- gangsstirnrades 1 , ohne dass hierbei die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 in die Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 eingreifen können. Die Umlaufplanetenräder P1 , P2 der beiden Gruppen G1 , G2 drehen sich zueinander gegensinnig. Der durch die Umlaufplanetenräder P1 , P2 gebildete Zahnradkranz 4 ist über die Eingriffszonen EG in sich durchgängig geschlossen, d.h. jedes Umlaufplanetenrad P1 , P2 steht mit einem vorangehenden Planetenrad P2, P1 und einem nachfolgenden Planetenrad P2, P1 über insgesamt je zwei Eingriffszonen EG pro Rad in Eingriff. Wie bereits bezüglich Figur 1 ausgeführt, und in dieser Darstellung noch deutlicher erkennbar sind die Planetenachsen XG1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 auf einem ersten Teilkreis T1 angeordnet und die Planetenachsen XG2 der zweiten Umlaufplanetenradgruppe auf einem zweiten Teilkreis angeordnet, wobei der erste Teil- kreis T1 und der zweite Teilkreis T2 den gleichen Durchmesser aufweisen und zudem auch die Teilung der Planetenachsen XG1 , XG2 auf dem letztlich gemeinsamen einzigen Teilkreis gleichmäßig ist. In the inventive spur gear differential, the engagement zones EG between the planetary planetary gears P1, P2 of the two planetary gear sets G1, G2 overlap axially with the engagement zones EW between the planetary gears P1 of the first planetary group G1 and the first output helical gear 1, ie the engagement zones EG, with respect to FIG Differential axis X at the axial level of the spur gear toothing of the first Gear spur gear 1, without in this case the planetary gears P2 of the second group G2 can engage in the toothing of the first Ausgangsstirnrades 1. The planetary planet wheels P1, P2 of the two groups G1, G2 rotate in opposite directions. The ring gear 4 formed by the planetary gears P1, P2 is continuously closed in itself via the engagement zones EG, ie each planetary gear P1, P2 is connected to a preceding planet P2, P1 and a subsequent planet P2, P1 over a total of two engagement zones EG per wheel in intervention. As already stated with regard to FIG. 1, and in this illustration even more clearly, the planetary axes XG1 of the first planetary gear group G1 are arranged on a first pitch circle T1 and the planetary axles XG2 of the second planetary gear group are arranged on a second pitch circle, wherein the first pitch circle T1 and the second pitch circle T2 have the same diameter and also the pitch of the planetary axes XG1, XG2 on the ultimately common single pitch circle is uniform.
Im Betrieb des Stirnraddifferentiales wird ein am Antriebszahnrad 5 anliegen- des Antriebsmoment zunächst auf den Planetenträger 3 übertragen. In diesem Planetenträger 3 sitzen die Lagerbolzen 6 der Umlaufplanetenräder P1 , P2. Die Umlaufplanetenräder P1 , P2 bilden zwei Gruppen G1 , G2, wobei die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 1 und die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 mit dem zweiten Aus- gangsstirnrad 2 in Eingriff stehen. Zudem stehen die Umlaufplanetenräder P1 , P2 unter Bildung eines in sich geschlossenen Zahnradkranzes 4 über die Eingriffszonen EG miteinander in Eingriff. Die Umlaufplanetenräder P1 , P2 der beiden Gruppen G1 , G2 sind damit gegensinnig gekoppelt. Die Radialpositionen der Achsen XG2, die Kopfkreisdurchmesser der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 und der Kopfkreisdurchmesser des ersten Ausgangsstirnrades 1 sind so abgestimmt, dass innerhalb des Zahnkranzes 4 ausschließlich die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 in das erste Ausgangsstirnrad 1 eingreifen. Die Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe 1 weisen einen Stirnradverzahnungsabschnitt auf dessen Axiallänge im wesentlichen der Axiallänge der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 entspricht. Die „langen" Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe weisen einen Stirnradverzahnungsabschnitt auf, dessen Axiallänge in etwa der doppelten Länge des Stirnradverzahnungsabschnitts der ersten Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 entspricht. Die Umlaufplanetenräder P2 der zweiten Gruppe G2 erstrecken sich damit axial über die Stirnradverzahnungen der beiden Abtriebszahnräder 1 , 2 ohne dabei in das erste Ausgangsstirnrad 1 einzugreifen. During operation of the spur gear differential, a driving torque abutting the drive gearwheel 5 is first transmitted to the planet carrier 3. In this planet carrier 3 sit the bearing pin 6 of the planetary gears P1, P2. The planetary planetary gears P1, P2 form two groups G1, G2, wherein the planetary planetary gears P1 of the first group G1 engage with the first output helical gear 1 and the planetary planetary gears P2 of the second group G2 engage with the second output helical gear 2. In addition, the planetary planet wheels P1, P2 engage with each other to form a self-contained gear rim 4 via the engagement zones EG. The planetary planetary gears P1, P2 of the two groups G1, G2 are thus coupled in opposite directions. The radial positions of the axes XG2, the tip diameter of the planetary gears G2 of the second group G2 and the tip diameter of the first output spur gear 1 are adjusted so that within the ring gear 4 exclusively the planetary orbital gears P1 of the first group G1 engage in the first output spur gear 1. The planetary gears P1 of the first group 1 have a Stirnradverzahnungsabschnitt on the axial length substantially corresponds to the axial length of the spur gear teeth of the first Ausgangsstirnrades 1. The "long" planetary gears G2 of the second group have a spur gear portion whose axial length is approximately twice the length of the spur gear portion of the first planetary gears G1 of the first group G1 The planetary gears P2 of the second group G2 thus extend axially over the spur gears of the two driven gears 1, 2 without interfering with the first Ausgangsstirnrad 1.
Die beiden Abtriebszahnräder 1 , 2 sind über den in sich geschlossenen Zahnradkranz 4 gegensinnig, d.h. mit dem Übersetzungsverhältnis„-1 " gekoppelt. Die gesamte am ersten Ausgangsstirnrad 1 angreifende Verzahnung der Umlaufplanetenräder P1 der ersten Gruppe G1 greift auf dem selben Axialniveau auch in die Verzahnung der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe ein. Aufgrund der innerhalb des Zahnkranzes 4 auf dem Axialniveau der Umfangs- verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades herrschenden Kräfteverhältnisse ergibt eine besonders vorteilhafte innere Kräftekompensation und damit eine reduzierte Belastung der Zahnflanken und der Lagerungen der Umlaufplane- tenräder P1 , P2. The two driven gears 1, 2 are opposed by the self-contained gear rim 4, i. The entire toothing of the planetary gears P1 of the first group G1 acting on the first output spur gear 1 engages on the same axial level also in the teeth of the planetary planet gears G2 of the second group The circumferential toothing of the first output spur wheel prevailing force relationships results in a particularly advantageous internal force compensation and thus a reduced load on the tooth flanks and the bearings of the Umlaufplane- tenräder P1, P2.
Die Auslegung der Zahnräder 1 , 2, P1 , P2 und der Positionen der Lagerachsen XG1 , XG2 erfolgt beispielsweise indem zunächst das erste Ausgangsstirnrad so dimensioniert wird, dass dieses in sich eine für das auslegungsrelevante Antriebswellenmoment geforderte Festigkeit aufweist. Hier bei ergeben sich in erster Näherung der Teilkreisdurchmesser, das Verzahnungsmodul und die Axiallänge der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 . The design of the gears 1, 2, P1, P2 and the positions of the bearing axes XG1, XG2, for example, by first the first Ausgangsstirnrad is dimensioned so that this has a required for the interpretation relevant drive shaft torque strength. Here, in the first approximation, the pitch circle diameter, the toothing module and the axial length of the spur gear toothing of the first output spur wheel 1 result.
Dann wird die Anzahl der Umlaufplaneten des Zahnradkranzes festgelegt die im Regelfall entweder„8" oder„10" beträgt. Die Wildhaber/Novikov Verzahnung der Umlaufplaneten P1 , P2 und der hiermit in Eingriff stehenden Abtriebszahnräder 1 , 2 ist als Schrägverzahnung ausgeführt. Then the number of planetary gears of the gear rim is set which is usually either "8" or "10". The Wildhaber / Novikov gearing of the planetary planets P1, P2 and the driven gears 1, 2 meshing therewith are designed as helical gearing.

Claims

Patentansprüche  claims
Stirnraddifferential, mit: Spur gear differential, with:
- einem zum Umlauf um eine Differentialachse (X) vorgesehenen Planetenträger (3),  a planet carrier (3) provided for circulation about a differential axis (X),
- einem ersten Ausgangsstirnrad (1 ) das koaxial zur Differentialachse (X) angeordnet ist,  a first output spur gear (1) arranged coaxially with the differential axis (X),
- einem zweiten Ausgangsstirnrad (2) das ebenfalls koaxial zur Differentialachse (X) angeordnet ist,  - A second Ausgangsstirnrad (2) which is also arranged coaxially to the differential axis (X),
- einem Umlaufplanetenkranz (4), der in sich über abfolgende Eingriffszonen (EG) geschlossen ist und der mehrere Umlaufplanetenräder (P1 ,P2) umfasst deren Planentenachsen (XG1 , XG2) parallel zur Differentialachse (X) ausgerichtet sind, wobei die Umlaufplanetenräder (P1 ,P2) eine erste Umlaufplanetenradgruppe (G1 ) und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe (G2) bilden, und  a planetary gear rim (4) closed in itself by successive engagement zones (EG) and comprising a plurality of planetary gears (P1, P2) whose planetary axes (XG1, XG2) are aligned parallel to the differential axis (X), the planetary gears (P1, P2) form a first planetary gear group (G1) and a second planetary gear group (G2), and
- die Umlaufplanetenräder (P1 ) der ersten Umlaufplanetenradgruppe (G1 ) über Eingriffszonen (EW) mit dem ersten Ausgangsstirnrad (1 ) in Eingriff stehen, und  - The planetary planetary gears (P1) of the first planetary gear group (G1) via engagement zones (EW) with the first Ausgangsstirnrad (1) are engaged, and
- die Umlaufplanetenräder (P2) der zweiten Umlaufplanetenradgruppe (G2) mit dem zweiten Ausgangsstirnrad (2) in Eingriff stehen,  the circulating planet gears (P2) of the second planetary gear group (G2) are in engagement with the second output spur gear (2),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
- dass das erste Ausgangsstirnrad (1 ) eine Verzahnung bildet deren Zahnflanken im Radialschnitt konkav gekrümmt sind, und  - That the first Ausgangsstirnrad (1) forms a toothing whose tooth flanks are concavely curved in radial section, and
- dass das zweite Ausgangsstirnrad (2) eine Verzahnung bildet deren Zahnflanken im Radialschnitt konvex gekrümmt sind, und der Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrades (1 ) kleiner ist als der Fußkreis des zweiten Ausgangsstirnrades (2), und  - That the second Ausgangsstirnrad (2) forms a toothing whose tooth flanks are convexly curved in the radial section, and the top circle of the first Ausgangsstirnrades (1) is smaller than the root circle of the second Ausgangsstirnrades (2), and
- jene die Umlaufplanetenräder (P1 , P2) der beiden Umlaufplanetenrad- gruppen (G1 , G2) koppelnden Planetenradeingriffszonen (EG) sich auf dem Axialniveau der ersten Ausgangsstirnradeingriffszonen (EW) erstrecken. - That the Umlaufplanetenräder (P1, P2) of the two Umlaufplanetenrad- groups (G1, G2) coupling Planetenradeingriffszonen (EG) extending at the axial level of the first Ausgangssstirnradeingriffszonen (EW).
2. Stirnraddifferential nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenachsen (XG1 ) der ersten Umlaufplanetenradgruppe (G1 ) auf einem ersten Teilkreis (T1 ) angeordnet sind und die Planetenachsen (XG2) der zweiten Umlaufplanetenradgruppe (G2) auf einem zweiten Teilkreis (T2) angeordnet sind, und der erste Teilkreis (T1 ) und der zweite Teilkreis (T2) den gleichen Durchmesser haben. 2. Stirnraddifferential according to claim 1, characterized in that the planetary axes (XG1) of the first Umlaufplanetenradgruppe (G1) on a first pitch circle (T1) are arranged and the planetary axes (XG2) of the second Umlaufplanetenradgruppe (G2) on a second pitch circle (T2) are arranged, and the first pitch circle (T1) and the second pitch circle (T2) have the same diameter.
3. Stirnraddifferential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsstirnräder (1 , 2) gleiche Zähnezahlen aufweisen. 3. Spurraddifferential according to claim 1 or 2, characterized in that the Ausgangsstirnräder (1, 2) have the same number of teeth.
4. Stirnraddifferential nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Umlaufplanetenräder (P1 , P2) der beiden Umlaufplanetengruppen (G1 , G2) über drei Verzahnungskontakte (EG, EW, EG) verfügt, wobei die Abstände der Radachsen (XG1 , XG2) der Umlaufplanetenräder (P1 , P2) der jeweiligen Umlaufplanetengruppen (G1 , G2) zur Mittelachse (X) des Differenzials identisch sind. 4. Stirnraddifferential according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that each of Umlaufplanetenräder (P1, P2) of the two Umlaufplanetengruppen (G1, G2) has three toothed contacts (EG, EW, EG), wherein the distances of the wheel axles ( XG1, XG2) of the planetary planetary gears (P1, P2) of the respective planetary orbit groups (G1, G2) are identical to the central axis (X) of the differential.
5. Stirnraddifferential nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ausgangsstirnrad (2) eine positive Profilverschiebung aufweist und/oder dass das erste Ausgangsstirnrad (1 ) eine negative Profilverschiebung aufweist. 5. Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the second Ausgangsstirnrad (2) has a positive profile shift and / or that the first Ausgangsstirnrad (1) has a negative profile shift.
6. Stirnraddifferential nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufplaneten (P1 , P2) gleiche Zähne- zahlen aufweisen. 6. Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the circulating planets (P1, P2) have the same teeth numbers.
7. Stirnraddifferential nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufplaneten (P1 ) der ersten Umlaufplanetenradgruppe (G1 ) eine positive Profilverschiebung aufweisen. 7. Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the circulation planet (P1) of the first Umlaufplanetenradgruppe (G1) have a positive profile shift.
8. Stirnraddifferential nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufplaneten (P2) der zweiten Umlaufplanetenradgruppe (G2) eine negative Profilverschiebung aufweisen. 8. spur gear according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the circulating planets (P2) of the second Umlaufplanetenradgruppe (G2) have a negative profile shift.
9. Stirnraddifferential nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (3) ein Antriebszahnrad (5) trägt. 9. Spurraddifferential according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the planet carrier (3) carries a drive gear (5).
10. Stirnraddifferential nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (5) eine Innenöffnung bildet, wobei diese Innenöffnung derart konturiert ist, dass die Umlaufplaneten (P1 , P2) an der Innenöff- nungswandung eine Kopfkreisführung erhalten. 10. Spurraddifferential according to claim 9, characterized in that the drive gear (5) forms an inner opening, wherein said inner opening is contoured such that the circulation planet (P1, P2) at the Innenöff- tion wall receive a top circle guide.
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