WO2014040592A1 - Differentialgetriebe - Google Patents
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- WO2014040592A1 WO2014040592A1 PCT/DE2013/200082 DE2013200082W WO2014040592A1 WO 2014040592 A1 WO2014040592 A1 WO 2014040592A1 DE 2013200082 W DE2013200082 W DE 2013200082W WO 2014040592 A1 WO2014040592 A1 WO 2014040592A1
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- 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
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
- F16H2048/104—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two ring gears
Definitions
- the invention relates to a differential gear having a power input and a first and a second power output, wherein the drive power applied to the power input is branched to the first and the second power output by this differential gear.
- Differential gears are generally designed as epicyclic gearbox and serve mainly the branching of a fed via a power input input power to two waves.
- Most commonly differential gears are used as so-called. Achsdifferentialgetriebe in automotive.
- the drive power provided by a drive motor is distributed via the differential gear to the wheel drive shafts of driven wheels.
- the two leading to the wheels wheel drive shafts are driven here, each with equal torque, ie balanced.
- both wheels rotate at the same speed.
- cornering the speeds of the wheels differ from each other.
- the axle differential allows this speed difference.
- the speeds can be set freely, only the average of the two speeds is unchanged.
- these differentials were made in wide width as so-called bevel gear differentials.
- differential gears are also in the form of so-called.
- Spurraddifferentiale executed.
- the coupling of the output wheels functioning as a power output takes place via two intermeshing planetary gears which are typically designed as a pin-like spur gears and whose axes extend parallel to the axis of rotation of a rotating planetary carrier.
- a spur gear is known which has a planet carrier, in which a plurality of spur gear pairs on a pitch circle are added. Each spur gear pair consists of a first and a second Stirnradzapfen.
- Both Stirnradzapfen are mutually engaged via an engagement portion and are axially offset from one another such that each Stirnradzapfen forms a projection portion which projects beyond a front end of the respective other Stirnradzapfens.
- On the protrusion portions of the first Stirnradzapfen a first ring gear is placed and on the protrusion portions of the second Stirnradzapfen a second ring gear is placed. Both ring gears are arranged coaxially to the axis of rotation of the planet carrier and are located on opposite sides of the same.
- the invention has for its object to provide a differential gear, which is characterized by a sufficiently robust structure and is also inexpensive to produce.
- a planetary carrier provided for circulation about a revolving axis, a first driven wheel which is arranged coaxially with the revolving salmon and forms a first output gear toothing
- a second driven gear which is likewise arranged coaxially with the revolving salmon and forms a second driven gear toothing, a set of first planetary gears which mesh with the first output gear of the first output gear,
- the first output gear and / or the second output gear are each formed by a gear ring and a hub part carrying the respective gear ring,
- the hub part is made as a sheet metal forming part and having an inner bushing portion which forms a shaft connection structure and wherein this bushing portion extends into the axial level of the corresponding Abtriebsradvertechnikung.
- the inventive concept for the formation of the respective output gear can be implemented such that the hub part forms a peripheral ring portion which engages around the gear ring from the outside, wherein then on the gear ring a gear inner toothing is formed.
- This concept is suitable for the production of driven wheels in the form of preferably straight-toothed ring gears.
- the driven wheels are manufactured in such a way that the hub part and the gear ring form fit with each other by a structure produced by forming technology are coupled.
- a structure produced by forming technology are coupled.
- peripheral ring portion after placement or insertion of the gear ring corresponding holding shoulders are formed by plastic deformation of protrusions of the peripheral ring portion.
- other holding geometries can be formed by placing or inserting the gear ring on the peripheral ring portion thereof by local plastic deformation.
- the hub part is designed in accordance with a preferred embodiment of the invention so that it comprises a flat, or also provided with beads plate portion extending between the peripheral ring portion and the sleeve portion.
- the transition between the plate portion and the sleeve portion via an axially over the plate portion rising, cylindrical collar.
- the bushing section can then be connected to this on a side facing away from the plate portion of the collar to these and ultimately backwards back through the collar, so that there is a double-sleeve structure.
- This type of connection of the bushing section to the plate section offers advantages from a structural mechanical point of view and also makes it possible to use the outer peripheral surface of the collar as a seating surface for a bearing inner ring of a rolling bearing, as an immediate running surface for rolling elements (for example needles) or as a sliding bearing surface.
- the invention can be manufactured as Blechumformmaschine Hub parts are designed so that they form relief structures in the region near the edge which easily penetrate axially from the side into the toothing of the corresponding gear ring and thus support an anti-rotation.
- the gear ring can then be fixed to partial penetration into the relief geometry of the hub part by a peripheral edge portion of the peripheral ring portion is transformed so that it engages around the gear ring and thus secures axially.
- an internal toothing can be formed by plastic deformation, or also on a metal-removing path, which enables a torque transmission to a correspondingly inserted, complementarily toothed shaft journal.
- a toothing or driving geometry can also be formed in the interior of the double-beech zone.
- Figure 1 is a Axial4.000darstellu of the invention
- Figure 2 is a perspective axial sectional view of the circulation carrier of the differential gear according to the invention in connection with the scheduled ring gears and the planetary planets;
- FIGS. 4a and 4b an axial sectional view, a plan view and a perspective view of a sun gear variant of an inventively manufactured output gear.
- the illustration of Figure 1 shows an inventive Stirnraddifferential in axial section.
- the inventive spur gear differential comprises a planet carrier 3 provided for circulation about a revolving axis X, and a first output gear R1 which is arranged coaxially with the revolving axis X and forms a first output gear toothing 1a.
- the spur gear differential comprises a second output gear R2, which is likewise arranged coaxially with respect to the revolving axis X and forms a second output gear toothing 2a.
- first planetary gears P1 which mesh with the first output gear toothing 1a of the first output gear R1.
- second planetary planets P2 which engage with the second output gear toothing 2a of the second output gear R2.
- the first output gear R1 and the second output gear R2 are matched with respect to the gear geometry such that the tip circle K1 of the driven gear 1 a of the first driven gear 1 is greater than the root circle F2 of Abretesradvertechnikung 2a of the second driven gear. 2
- the two output wheels R1, R2 are designed as ring gears and designed such that the Abretesradveriereung 1 a of the first output gear R1 and the Abretesradvertechnikung 2a of the second driven gear R2 same Number of teeth.
- the circulation planets P1 of the first set and the circulation planets P2 of the second set also have the same number of teeth.
- the circulation planets P1 of the first set and the circulation planets P2 of the second set are of identical construction.
- the planetary planets P2 of the second set are each coupled via a journal 4 with a coupling gear PK2, and the respective coupling tooth edge PK2 engages in a planetary gear P1 of the first set.
- the planetary planets P1, P2 are radially mounted over a portion of their respective journal 4 in the circulation carrier 3.
- the engagement of that coupling gear PK2 in the corresponding planetary gear P1 of the first set takes place at the axial level of the first driven gear 1 a.
- the driven wheels R1, R2 are made as composite components and each consist of a gear ring 1, 2 and a hub part 5, 6. These hub parts 5, 6 are as will be further deepened as Blechumformmaschine made.
- the planet carrier 3 itself is designed as a disk body and has an integrally formed therewith spur ring 3a.
- This Stirnradkranz 3a forms a first and a second inner peripheral wall 3b, 3c.
- housing cover 7, 8 are pressed axially.
- the housing cover 7, 8 are designed as Blechumformmaschine and centrally pressed into the Stirnradkranz 3a.
- the housing cover 7, 8 form collar portions 7a, 8a which act as a bearing seats on which this differential gear can be rotatably mounted.
- the differential gear according to the invention is characterized in that the first output gear R1 and the second output gear R2 are each formed by a gear ring 1, 2 and the respective gear ring 1, 2 supporting hub part 5, 6, wherein the hub part 5, 6 as sheet metal forming part is manufactured and has an inner bushing portion 5a, 6a, which forms a shaft connection structure and wherein this bushing portion 5a, 6a extends into the axial level of the corresponding Abretesradveriereung 1 a, 2a in.
- the corresponding hub part 5, 6 forms a peripheral ring section 5c, 6c which surrounds the gear ring 1, 2 from the outside.
- a gear inner teeth 1 a, 2 a is formed on the gear ring 1, 2, a gear inner teeth 1 a, 2 a is formed.
- the hub part 5, 6 and the gear ring 1, 2 it is possible for the hub part 5, 6 and the gear ring 1, 2 to be positively coupled to one another by a structure produced by forming technology. It is also possible to materially connect the hub part 5, 6 and the respective gear ring with each other, in particular to weld together.
- the respective hub part 5, 6 comprises a plate section 5d, 6d which extends between the peripheral ring section 5c, 6c and the bushing section.
- the transition between the plate section 5d, 6d and the bushing section 5a, 6a takes place via a flange 5e, 6e which rises axially over the plate section 5d, 6d.
- the bushing section 5a, 6a is connected on a side facing away from the plate section 5d, 6d side of the federal 5e, 6e to this and extends through the collar 5e, 6e back.
- the collar 5e, 6e forms a seat for a storage device not shown here.
- the structure of the differential gear according to Figure 1 is further illustrated in the form of a perspective axial section.
- the axes XP1 of the planetary planets P1 of the first set are arranged on a first pitch circle TK1 and the axes XP2 of the planetary gears P2 of the second set are arranged on a second pitch circle TK2.
- the second pitch circle TK2 has a diameter D2 which is smaller than the diameter D1 of the first pitch circle TK1.
- the difference in diameter of the two pitch circles TK1, TK2 corresponds approximately to twice the tooth height h of the teeth Z1 of the first driven gear toothing 1a.
- the diameter differences of the first and the second driven gear 1 a, 2 a are realized by profile displacement.
- the kinematic coupling of the planetary planets P1, P2 is inventively achieved by the planetary planets P2 of the second set are each coupled via a journal 4 with a coupling gear PK2, and then engages the respective coupling tooth edge PK2 in a planetary gear P1 of the first set.
- the orbital planets P1 of the first set also sit on one Stub axle 4.
- the axle journal 4 carrying the planetary planets P1 is here designed identically to that stub axle 4 which couples the planetary planets P2 with the coupling planets PK2.
- the teeth of the stub axles 4 remaining free during the bearing of the planetary planets P1 do not engage in the toothing 2a of the second driven wheel 2.
- the bearing of the planetary planets P1, P2 is accomplished in the planetary planet carrier 3 by the orbital planets P1, P2 are radially mounted in a respective bearing bores 3e in the rotary carrier 3 via a cylindrical portion 4a of their respective axle journal 4.
- the corresponding bearing point is designed here as a sliding bearing.
- the stub axles 4 sit here under a sufficient play of movement directly in a corresponding bore wall of the revolving carrier 3.
- the stub axles 4 can also be formed integrally with the respective revolving planet P1, P2.
- the stub axles 4 are made as shown as separate components having an external toothing 4b and in a complementary contoured bore in the respective planetary planets P1, P2 can be inserted.
- the connector structures are preferably dimensioned so that the connector takes place under a slight interference fit.
- the external teeth 4b of those journal 4 has a pitch which differs from the pitch of the spur gear toothing of the corresponding planetary planets P1, P2, in particular is finer.
- second output gear R2 is shown in the form of an axial section and in the form of a plan view.
- the second output gear R 2 is formed by a gear ring 2 and a hub part 6 carrying the respective gear ring 2.
- the hub part 6 is made as a relatively thick-walled sheet-metal forming part and has an inner bushing section 6a, which forms a shaft connection structure.
- This bushing portion 6a extends with respect to the axis X in the axial plane X2 of the corresponding Abtechnischsradverzahnung 2a into it, ie it passes through the umgriffensradveriereung 2a encompassed area.
- the axial levels X2 and X6 entered in this illustration are superimposed therewith. Specifically, the design is made here such that the axial level X2 is predominantly, in particular completely within the axial level X6 of the toothing 6b.
- the inner end face 6c is substantially flush with a plane in which the ring end face 2b, which is defined by the gear ring 2 and faces away from the hub part 6, extends.
- the hub part 6 further forms a peripheral ring portion 6c of the gear ring 2 engages from the outside with a press fit.
- a gear inner toothing 2a is formed on the gear ring 2. It is possible for the hub part 6 and the gear ring 2 to be positively coupled to one another by a structure produced by forming technology. It is also possible to materially connect the hub part 6 and the gear ring 2 with each other, in particular to weld together.
- the hub member 6 includes a cup portion 6d extending between the peripheral ring portion 6c and the bushing portion 6a.
- the transition between the plate section 6d and the socket section 6a takes place via a collar 6e which rises axially over the plate section 6d.
- the socket portion 6a is facing away from the plate portion 6d Side of the collar 6e connected via a ring portion 6f to the collar 6e and extends back through the collar 6e.
- the collar 6e forms a seat for a storage facility.
- FIGS. 4a and 4b show a variant of a driven wheel R3 according to the invention for a spur gear differential which differs in its construction from the embodiment described above.
- the output gear R2 is formed by a gear ring 20 and the respective gear ring 20 supporting hub part 6.
- the hub part 6 is in turn made as a relatively thick-walled sheet-metal forming part and has an inner bushing section 6a, which forms a shaft connection structure. Similar to the variant according to FIG. 3 a, this bushing section 6 a extends into the axial level of the corresponding driven gear toothing 20 a, ie it traverses the area surrounded by the driven gear toothing 20 a.
- the hub part 6 also forms a peripheral ring section 6c here. On this peripheral ring portion 6c now the gear ring 20 is placed from the outside with a press fit. On the gear ring 20, a gear outer toothing 20a is formed.
- the hub member 6 includes a cup portion 6d extending between the peripheral ring portion 6c and the bushing portion 6a.
- the transition between the plate portion 6d and the socket portion 6a is again via an axially over the plate portion 6d rising collar 6e which is bounded by an annular end face 6f.
- the bush portion 6a is connected to the collar 6e via those portions forming the annular end surface and extends back on a side facing away from the annular end surface 6f by the collar 6e.
- the driven gear R2 is shown in the form of a plan view.
- the gear ring 20 forms a gearwheel toothing 20a designed as a straight spur toothing 20a.
- the gear ring 20 forms a cylindrical inner peripheral surface and fits over this with a press fit on the peripheral ring portion 6c.
- the bushing section 6a is designed such that it traverses the detected axial level detected by the spur gear toothing 20a and viewed in the direction of the wheel axis X.
- an internal toothing 6b provided for the torque tapping is provided "inside" the spur gear toothing 20a.
- the bushing section is produced by drawing technology, and the internal toothing 6b is preferably formed by plastic material deformation.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnraddifferential, mit einem zum Umlauf um eine Umlaufachse vorgesehenen Planetenträger, einem ersten Abtriebsrad das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung bildet, einem zweiten Abtriebsrad das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung bildet, einem Satz erster Umlaufplaneten die mit der ersten Abtriebsradverzahnung des ersten Abtriebsrades in Eingriff stehen, und einem Satz zweiter Umlaufplaneten die mit der zweiten Abtriebsradverzahnung des zweiten Abtriebsrads in Eingriff stehen, wobei die ersten und zweiten Umlaufplanenten miteinander gegensinnig drehbar gekoppelt sind, und das erste Abtriebsrad und/oder das zweite Abtriebsrad jeweils durch einen Zahnradring und ein den jeweiligen Zahnradring tragendes Nabenteil gebildet sind, wobei das Nabenteil als Blechumformteil gefertigt ist und einen inneren Buchsenabschnitt aufweist, der eine Wellenanschlussstruktur bildet und wobei sich dieser Buchsenabschnitt in das Axialniveau der entsprechenden Abtriebsradverzahnung hinein erstreckt.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Differentialgetriebe
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe mit einem Leistungseingang und einem ersten und einem zweiten Leistungsausgang, wobei durch dieses Differentialgetriebe die am Leistungseingang anliegende Antriebsleistung auf den ersten und auf den zweiten Leistungsausgang verzweigt wird.
Hintergrund der Erfindung
Differentialgetriebe werden allgemein als Umlaufrädergetriebe ausgeführt und dienen überwiegend der Verzweigung einer über einen Leistungseingang zugeführten Eingangsleistung auf zwei Wellen. Am häufigsten werden Differentialgetriebe als sog. Achsdifferentialgetriebe im Automobilbau verwendet. Hierbei wird die durch einen Antriebsmotor bereitgestellte Antriebsleistung über das Differentialgetriebe auf Radantriebswellen von getriebenen Laufrädern verteilt. Die beiden zu den Laufrädern führenden Radantriebswellen werden hierbei mit je gleich großem Drehmoment, d.h. ausgeglichen angetrieben. Bei Geradeausfahrt drehen beide Laufräder gleich schnell. Bei Kurvenfahrt unterscheiden sich die Drehzahlen der Laufräder voneinander. Das Achsdifferentialgetriebe ermöglicht diese Drehzahldifferenz. Die Drehzahlen können sich frei einstellen, nur der Mittelwert der beiden Geschwindigkeiten ist unverändert. In der Vergangenheit wurden diese Differentiale in großer Breite als sog. Kegelraddifferentiale ausgeführt. Neben dieser Bauform werden Differentialgetriebe auch in Form sog. Stirnraddifferentiale ausgeführt. Bei diesen Stirnraddifferentialen erfolgt die Koppelung der als Leistungsausgang fungierenden Ausgangsräder über zwei
miteinander in Eingriff stehende Umlaufplaneten die typischerweise als zapfenartige Stirnräder ausgeführt sind und deren Achsen sich parallel zur Umlaufachse eines umlaufenden Planetenträgers erstrecken. Aus DE 40 27 423 A1 ist beispielsweise ein Stirnraddifferential bekannt, das einen Planetenträger aufweist, in welchem mehrere auf einem Teilkreis abfolgende Stirnradzapfenpaare aufgenommen sind. Jedes Stirnradzapfenpaar besteht aus einem ersten und einem zweiten Stirnradzapfen. Beide Stirnradzapfen stehen miteinander über einen Eingriffsabschnitt in Eingriff und sind derart gegeneinander axial versetzt, dass jeder Stirnradzapfen einen Überstandsabschnitt bildet welcher über ein Stirnende des jeweils anderen Stirnradzapfens übersteht. Auf die Überstandsabschnitte der ersten Stirnradzapfen ist ein erstes Hohlrad aufgesetzt und auf die Überstandsabschnitte der zweiten Stirnradzapfen ist ein zweites Hohlrad aufgesetzt. Beide Hohlräder sind gleichachsig zur Umlaufachse des Planetenträgers angeordnet und befinden sich auf einander abgewandten Seiten desselben.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe zu schaffen, das sich durch einen hinreichend robusten Aufbau auszeichnet und zudem kostengünstig herstellbar ist. Erfindungsgemäße Lösung
Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stirnraddifferential, mit:
- einem zum Umlauf um eine Umlaufachse vorgesehenen Planetenträger, - einem ersten Abtriebsrad das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung bildet,
- einem zweiten Abtriebsrad das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung bildet,
- einem Satz erster Umlaufplaneten die mit der ersten Abtriebsradverzahnung des ersten Abtriebsrades in Eingriff stehen,
- einem Satz zweiter Umlaufplaneten die mit der zweiten Abtriebsradverzahnung des zweiten Abtriebsrads in Eingriff stehen, - wobei die ersten und zweiten Umlaufplanenten miteinander gegensinnig drehbar getrieblich gekoppelt sind, und
- das erste Abtriebsrad und/oder das zweite Abtriebsrad jeweils durch einen Zahnradring und ein den jeweiligen Zahnradring tragendes Nabenteil gebildet sind,
- wobei das Nabenteil als Blechumformteil gefertigt ist und einen inneren Buchsenabschnitt aufweist, der eine Wellenanschlussstruktur bildet und wobei sich dieser Buchsenabschnitt in das Axialniveau der entsprechenden Abtriebsradverzahnung hinein erstreckt. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, dessen Abtriebsräder relativ kostengünstig herstellbar sind und das sich durch eine kurze axiale Baulänge auszeichnet.
Das erfindungsgemäße Konzept zur Bildung des jeweiligen Abtriebsrades kann derart umgesetzt werden, dass das Nabenteil einen Umfangringabschnitt bildet der den Zahnradring von außen her umgreift wobei dann an dem Zahnradring eine Zahnradinnenverzahnung ausgebildet ist. Dieses Konzept eignet sich für die Fertigung von Abtriebsrädern in Form von vorzugsweise geradeverzahnten Hohlrädern.
Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform ist es auch möglich, die Abtriebsräder so zu bilden, dass der Zahnradring auf den Umfangsringabschnitt von außen her aufgesetzt, insbesondere aufgepresst ist. Dieses Konzept eignet sich für die Fertigung von Abtriebsrädern in Form von Sonnenrädern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Abtriebsräder derart gefertigt, dass das Nabenteil und der Zahnradring durch eine umformtechnisch gefertigte Struktur miteinander formschlüssig
gekoppelt sind. Hierzu können beispielsweise am vorangehend genannten Umfangsringabschnitt nach dem Aufsetzen oder Einfügen des Zahnradringes entsprechende Halteschultern durch plastische Umformung von Überständen des Umfangsringabschnittes gebildet werden. Auch anderweitige Haltegeometrien können nach dem Aufsetzen oder Einfügen des Zahnradringes an dem Umfangsringabschnitt durch lokale plastische Umformung desselben gebildet werden.
Alternativ zur der vorgenannten umformtechnischen Fixierung des Zahnradringes an dem Nabenteil ist es auch möglich, das Nabenteil und den Zahnradring miteinander stofflich zu verbinden, insbesondere miteinander zu verschweißen oder zu verlöten. An dem Umformteil und an dem Zahnradring können geometrische Details ausgebildet sein die als solche die Ausbildung jenes Verbindungsbereiches unterstützen und dessen mechanische Belastung optimieren.
Das Nabenteil ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so gestaltet, dass dieses einen planen, oder auch mit Sicken versehenen Tellerabschnitt umfasst, der sich zwischen dem Umfangsringabschnitt und dem Buchsenabschnitt erstreckt. Vorzugsweise erfolgt hierbei der Übergang zwischen dem Tellerabschnitt und dem Buchsenabschnitt über einen sich axial über den Tellerabschnitt erhebenden, zylindrischen Bund. Der Buchsenabschnitt kann dann auf einer dem Tellerabschnitt abgewandten Seite des Bunds an diesen angebunden sein und sich letztlich rückwärts wieder durch den Bund zurück erstrecken, so dass sich eine Doppelhülsenstruktur ergibt. Diese Art der Anbindung des Buchsenabschnitts an den Tellerabschnitt bietet unter strukturmechanischen Gesichtspunkten Vorteile und erlaubt es zudem die Außenumfangsfläche des Bunds als Sitzfläche für einen Lagerinnenring eines Wälzlagers, als unmittelbare Lauffläche für Wälzkörper (z.B. Nadeln), oder auch als Gleitlagerfläche zu nutzen.
Bei einer Ausführung der Zahnradringe als innenverzahnte Zahnradringe, d.h. als Hohlradringe können die erfindungsgemäß als Blechumformteile gefertigten
Nabenteile so gestaltet werden, dass diese im randnahen Bereich Reliefstrukturen bilden die axial von der Seite her leicht in die Verzahnung des entsprechenden Zahnradringes vordringen und damit eine Verdrehsicherung unterstützen. Der Zahnradring kann dann nach partiellem Eindringen in die Reliefgeometrie an dem Nabenteil fixiert werden indem ein Umfangsrandbereich des Umfangsringabschnitts derart umgeformt wird, dass dieser den Zahnradring umgreift und damit axial sichert.
Im Innenbereich des Buchsenabschnittes kann durch plastische Umformung, oder auch auf spanabhebendem Wege eine Innenverzahnung ausgebildet sein, welche eine Drehmomentenübertragung auf einen entsprechend eingesteckten, komplementär verzahnten Wellenzapfen ermöglicht. Weiterhin kann auch im Innenbereich der Doppelbuchsenzone eine Verzahnungs- oder Mitnehmergeometrie ausgebildet werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine Axialschnittdarstellu des erfindungsgemäßen
Differentialgetriebes;
Figur 2 eine perspektivische Axialschnittdarstellung des Umlaufträgers des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes in Verbindung mit den angesetzten Hohlrädern und den Umlaufplaneten;
Figuren 3a und 3b
eine Axialschnittdarstellung und eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß gefertigtes Abtriebsrad für das Stirnraddifferentialgetriebe nach den Figuren 1 und 2;
Figuren 4a und 4b
eine Axialschnittdarstellung, eine Draufsicht und eine perspektivische Darstellung einer Sonnenrad-Variante eines erfindungsgemäß gefertigten Abtriebsrades.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die Darstellung nach Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferential im Axialschnitt. Das erfindungsgemäße Stirnraddifferential umfasst einen zum Umlauf um eine Umlaufachse X vorgesehenen Planetenträger 3, sowie ein erstes Abtriebsrad R1 das achsgleich zur Umlauflachse X angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung 1 a bildet. Weiterhin umfasst das Stirnraddifferential ein zweites Abtriebsrad R2 das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse X angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung 2a bildet.
In dem vom ersten Abtriebsrad R1 umgriffenen Getriebeinnenbereich befindet sich ein Satz erster Umlaufplaneten P1 die mit der ersten Abtriebsradverzahnung 1 a des ersten Abtriebsrades R1 in Eingriff stehen. In dem vom zweiten Abtriebsrad R2 umgriffenen Getriebeinnenbereich befindet sich ein Satz zweiter Umlaufplaneten P2 die mit der zweiten Abtriebsradverzahnung 2a des zweiten Abtriebsrads R2 in Eingriff stehen. Die vorgenannten ersten und zweiten Umlaufplanenten P1 , P2 sind wie nachfolgend noch vertieft werden wird derart miteinander gekoppelt, dass sich diese gegensinnig drehen.
Das erste Abtriebsrad R1 und das zweite Abtriebsrad R2 sind hinsichtlich der Verzahnungsgeometrie derart aufeinander abgestimmt, dass der Kopfkreis K1 der Abtriebsradverzahnung 1 a des ersten Abtriebsrades 1 größer ist als der Fußkreis F2 der Abtriebsradverzahnung 2a des zweiten Abtriebsrades 2.
Die beiden Abtriebsräder R1 , R2 sind als Hohlräder ausgeführt und derart ausgebildet, dass die Abtriebsradverzahnung 1 a des ersten Abtriebsrades R1 und die Abtriebsradverzahnung 2a des zweiten Abtriebsrades R2 gleiche
Zähnezahlen aufweisen. Auch die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes und die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes weisen gleiche Zähnezahlen auf.
Die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes und die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes sind baugleich ausgeführt. Die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes sind jeweils über einen Achszapfen 4 mit einem Koppelzahnrad PK2 gekoppelt, und das jeweilige Koppelzahnrand PK2 greift in ein Umlaufplanetenrad P1 des ersten Satzes ein. Die Umlaufplaneten P1 , P2 sind über einen Abschnitt ihres jeweiligen Achszapfens 4 in dem Umlaufträger 3 radial gelagert. Der Eingriff jenes Koppelzahnrades PK2 in das entsprechende Planetenrad P1 des ersten Satzes erfolgt auf dem Axialniveau der ersten Abtriebsradverzahnung 1 a. Die Abtriebsräder R1 , R2 sind als zusammengesetzte Bauteile gefertigt und bestehen jeweils aus einem Zahnradring 1 , 2 und einem Nabenteil 5, 6. Diese Nabenteile 5, 6 sind wie noch weiter vertieft werden wird als Blechumformteile gefertigt.
Der Planetenträger 3 selbst ist als Scheibenkorpus ausgebildet und weist einen integral mit diesem ausgebildeten Stirnradkranz 3a auf. Dieser Stirnradkranz 3a bildet eine erste und eine zweite Innenumfangswandung 3b, 3c. In diese Innenumfangswandungen sind Gehäusedeckel 7, 8 axial eingepresst. Über diese Gehäusedeckel 7, 8 werden die an den Umlaufträger 3 axial angesetzten Komponenten gesichert und zu einer Baueinheit vereinigt. Die Gehäusedeckel 7, 8 sind als Blechumformteile ausgeführt und zentrisch in den Stirnradkranz 3a eingepresst. Die Gehäusedeckel 7, 8 bilden Bundabschnitte 7a, 8a die als Lagersitze fungieren über welche dieses Differentialgetriebe drehbar gelagert werden kann. Die Einleitung der Antriebsleistung in das Differentialgetriebe erfolgt über die Stirnradverzahnung 3d des Stirnradkranzes 3a. Über die Umlaufplaneten P1 , P2 erfolgt eine Leistungsverzweigung auf die Abtriebsräder R1 , R2 und damit auf die Nabenteile 5, 6. An den Nabenteilen 5, 6 sind Bundabschnitte 5a, 6a
ausgebildet. Diese Buchsenabschnitte 5a, 6a sind ziehtechnisch gefertigt und mit einer Verzahnung 5b, 6b versehen. In diese Verzahnung 5b, 6b können entsprechend komplementär verzahnte Endabschnitte von Radantriebswellen, oder anderweitiger Leistungstransferkomponenten des jeweiligen Radantriebsstranges eingefügt werden. Anstelle der hier gezeigten Verzahnung sind auch anderweitige Verbindungsgeometrien zur Drehmomentenübertragung und zentrierten Aufnahme entsprechender Komponenten möglich.
Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Abtriebsrad R1 und auch das zweite Abtriebsrad R2 jeweils durch einen Zahnradring 1 , 2 und ein den jeweiligen Zahnradring 1 , 2 tragendes Nabenteil 5, 6 gebildet sind, wobei das Nabenteil 5, 6 als Blechumformteil gefertigt ist und einen inneren Buchsenabschnitt 5a, 6a aufweist, der eine Wellenanschlussstruktur bildet und wobei sich dieser Buchsenabschnitt 5a, 6a in das Axialniveau der entsprechenden Abtriebsradverzahnung 1 a, 2a hinein erstreckt.
Das entsprechende Nabenteil 5, 6 bildet einen Umfangsringabschnitt 5c, 6c der den Zahnradring 1 , 2 von außen her umgreift. An dem Zahnradring 1 , 2 ist eine Zahnradinnenverzahnung 1 a, 2a ausgebildet. Obgleich hier nicht dargestellt ist es möglich, das Nabenteil 5, 6 und den Zahnradring 1 , 2 durch eine umformtechnisch gefertigte Struktur miteinander formschlüssig zu koppeln. Es ist auch möglich, das Nabenteil 5, 6 und den jeweiligen Zahnradring miteinander stofflich zu verbinden, insbesondere miteinander zu verschweißen.
Das jeweilige Nabenteil 5, 6 umfasst einen Tellerabschnitt 5d, 6d der sich zwischen dem Umfangsringabschnitt 5c, 6c und dem Buchsenabschnitt erstreckt. Der Übergang zwischen dem Tellerabschnitt 5d, 6d und dem Buchsenabschnitt 5a, 6a erfolgt über einen sich axial über den Tellerabschnitt 5d, 6d erhebenden Bund 5e, 6e. Der Buchsenabschnitt 5a, 6a ist auf einer dem Tellerabschnitt 5d, 6d abgewandten Seite des Bundes 5e, 6e an diesen angebunden und erstreckt sich durch den Bund 5e, 6e zurück. Der Bund 5e, 6e bildet eine Sitzfläche für eine hier nicht näher dargestellte Lagereinrichtung.
In Figur 2 ist in Form einer perspektivischen Axialschnittdarstellung der Aufbau des Differentialgetriebes nach Figur 1 weiter veranschaulicht. In dieser Darstellung sind nunmehr zumindest teilweise die Umlaufplaneten P1 erkennbar die in das erste Abtriebsrad R1 radial von innen her eingreifen. Die in Figur 1 dargestellten Nabenteile 5, 6 sind in dieser Darstellung nicht gezeigt. Die Zahnradringe 1 , 2 sind jedoch an diese Nabenteile 5, 6 starr angebunden und werden in Verbindung mit diesen Nabenteilen 5, 6 montiert. Die Weglassung der Nabenteile 5, 6 in dieser Darstellung erfolgt lediglich zur Veranschaulichung des Innenaufbaus des Differentialgetriebes. Die Umlaufplaneten P2 greifen radial von innen her in die das zweite Abtriebsrad R2 ein. Die Koppelung der mit dem zweiten Abtriebsrad R2 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P2 mit jenen, mit dem ersten Abtriebsrad R1 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P1 erfolgt wie bereits angesprochen über die Koppelplaneten PK2. Diese Koppelplaneten PK2 greifen nicht in die Verzahnung 1 a des ersten Zahnradringes 1 ein.
Die Achsen XP1 der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes sind auf einem ersten Teilkreis TK1 angeordnet und die Achsen XP2 der Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes sind auf einem zweiten Teilkreis TK2 angeordnet. Der zweite Teilkreis TK2 weist einen Durchmesser D2 auf, der kleiner ist als der Durchmesser D1 des ersten Teilkreises TK1 . Die Durchmesserdifferenz der beiden Teilkreise TK1 , TK2 entspricht in etwa der zweifachen Zahnhöhe h der Zähne Z1 der ersten Abtriebsradverzahnung 1 a. Die Durchmesserdifferenzen der ersten und der zweiten Abtriebsradverzahnung 1 a, 2a sind durch Profilverschiebung realisiert.
Wie bereits angesprochen wird die kinematische Koppelung der Umlaufplaneten P1 , P2 erfindungsgemäß erreicht, indem die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes jeweils über einen Achszapfen 4 mit einem Koppelzahnrad PK2 gekoppelt sind, und dann das jeweilige Koppelzahnrand PK2 in ein Umlaufplanetenrad P1 des ersten Satzes eingreift. Die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes sitzen ebenfalls jeweils auf einem
Achszapfen 4. Der die Umlaufplaneten P1 tragende Achszapfen 4 ist hier baugleich zu jenem Achszapfen 4 ausgeführt der die Umlaufplaneten P2 mit den Koppelplaneten PK2 koppelt. Die bei der Lagerung der Umlaufplaneten P1 frei bleibende Verzahnung der Achszapfen 4 greift nicht in die Verzahnung 2a des zweiten Abtriebsrades 2 ein.
Wie erkennbar wird die Lagerung der Umlaufplaneten P1 , P2 in dem Umlaufplanetenträger 3 bewerkstelligt, indem die Umlaufplaneten P1 , P2 über einen zylindrischen Abschnitt 4a ihres jeweiligen Achszapfens 4 in entsprechenden Lagerbohrungen 3e in dem Umlaufträger 3 radial gelagert werden. Die entsprechende Lagerstelle ist hier als Gleitlagerstelle ausgeführt. Die Achszapfen 4 sitzen hier unter einem hinreichenden Bewegungsspiel unmittelbar in einer entsprechenden Bohrungswandung des Umlaufträgers 3. Die Achszapfen 4 können auch integral mit dem jeweiligen Umlaufplaneten P1 , P2 ausgebildet sein. Vorzugsweise jedoch sind die Achszapfen 4 wie dargestellt als separate Bauteile gefertigt die eine Außenverzahnung 4b aufweisen und in eine hierzu komplementär konturierte Bohrung in den jeweiligen Umlaufplaneten P1 , P2 einsteckbar sind. Die Steckverbindungsstrukturen sind vorzugsweise so dimensioniert, dass die Steckverbindung unter einem leichten Presssitz erfolgt. Die Außenverzahnung 4b jener Achszapfen 4 weist eine Teilung auf die von der Zahnteilung der Stirnradverzahnung des entsprechenden Umlaufplaneten P1 , P2 abweicht, insbesondere feiner ist. Durch das hier gezeigte Konzept der kinematischen Koppelung der Umlaufplaneten P1 , P2 über achsgleich auf dem Achszapfen 4 sitzende Koppelzahnräder PK2 wird es möglich, dass der Eingriff jenes Koppelzahnrades PK2 in das entsprechende Planetenrad P1 des ersten Satzes auf dem Axialniveau der ersten Abtriebsradverzahnung 1 a erfolgt.
In den Figuren 3a und 3b ist das bei dem Differentialgetriebe nach Figur 1 vorgesehene zweite Abtriebsrad R2 in Form einer Axialschnittdarstellung sowie in Form einer Draufsicht dargestellt.
Wie bereits bezüglich Figur 1 ausgeführt ist das zweite Abtriebsrad R2 durch einen Zahnradring 2 und ein den jeweiligen Zahnradring 2 tragendes Nabenteil 6 gebildet. Das Nabenteil 6 ist als relativ dickwandiges Blechumformteil gefertigt und weist einen inneren Buchsenabschnitt 6a auf, der eine Wellenanschlussstruktur bildet. Dieser Buchsenabschnitt 6a erstreckt sich bezogen auf die Achse X in das Axialniveau X2 der entsprechenden Abtriebsradverzahnung 2a hinein, d.h. er durchquert den von der Abtriebsradverzahnung 2a umgriffenen Bereich. Die in dieser Darstellung eingetragenen Axialniveaus X2 und X6 überlagern sich damit. Konkret ist die Gestaltung hier derart getroffen, dass das Axialniveau X2 überwiegend, insbesondere vollständig innerhalb des Axialniveaus X6 der Verzahnung 6b liegt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel schließt die innere Stirnfläche 6c im wesentlichen bündig mit einer Ebene ab, in welcher die durch den Zahnradring 2 definierte, dem Nabeteil 6 abgewandte Ringstirnfläche 2b verläuft. Es erfolgt also durch ziehtechnisch gefertigte Strukturen zunächst eine Heraushebung des Anschlussbereichs 6f des Buchsenabschnitts 6a und dann eine Zurückführung des Materiales bis auf das Axialniveau des von der Verzahnung 2a umsäumten Bereichs.
Das Nabenteil 6 bildet weiterhin einen Umfangringabschnitt 6c der den Zahnradring 2 von außen her mit einem Presssitz umgreift. An dem Zahnradring 2 ist eine Zahnradinnenverzahnung 2a ausgebildet. Es ist möglich, das Nabenteil 6 und den Zahnradring 2 durch eine umformtechnisch gefertigte Struktur miteinander formschlüssig zu koppeln. Es ist auch möglich, das Nabenteil 6 und den Zahnradring 2 miteinander stofflich zu verbinden, insbesondere miteinander zu verschweißen.
Das Nabenteil 6 umfasst einen Tellerabschnitt 6d, der sich zwischen dem Umfangsringabschnitt 6c und dem Buchsenabschnitt 6a erstreckt. Der Übergang zwischen dem Tellerabschnitt 6d und dem Buchsenabschnitt 6a erfolgt über einen sich axial über den Tellerabschnitt 6d erhebenden Bund 6e. Der Buchsenabschnitt 6a ist auf einer dem Tellerabschnitt 6d abgewandten
Seite des Bundes 6e über einen Ringabschnitt 6f an den Bund 6e angebunden und erstreckt sich durch den Bund 6e zurück. Der Bund 6e bildet eine Sitzfläche für eine Lagereinrichtung. Diese Ausführungen gelten sinngemäß auch für das in Figur 1 gezeigte erste Abtriebsrad R1 .
In Figur 3b ist das erfindungsgemäß aus dem Zahnradring 2 und dem umformtechnisch aus einem Blechmaterial gefertigten Nabeteil 6 zusammengesetzte Abtriebsrad R2 in Form einer Draufsicht dargestellt. Es ist möglich, in dem Tellerabschnitt 6d eine flache, zur hier erkennbaren Kontur des Zahnradringes komplementäre Einsenkung auszubilden in welche der Zahnradring 2 eintaucht. Hierdurch wird eine Drehsicherung des Zahnradringes 2 an dem Nabenteil 6 und eine besonders vorteilhafte Ableitung der an dem Zahnradring 6 angreifenden Betriebskräfte in das Nabenteil 6 erreicht. In den Figuren 4a und 4b ist eine Variante eines erfindungsgemäßen Abtriebsrades R3 für ein Stirnraddifferential gezeigt das sich in seinem Aufbau von der vorangehend beschriebenen Ausführungsform unterscheidet. Auch bei der hier gezeigten Variante ist das Abtriebsrad R2 durch einen Zahnradring 20 und ein den jeweiligen Zahnradring 20 tragendes Nabenteil 6 gebildet. Das Nabenteil 6 ist wiederum als relativ dickwandiges Blechumformteil gefertigt und weist einen inneren Buchsenabschnitt 6a auf, der eine Wellenanschlussstruktur bildet. Dieser Buchsenabschnitt 6a erstreckt sich ähnlich wie bei der Variante nach Figur 3a in das Axialniveau der entsprechenden Abtriebsradverzahnung 20a hinein, d.h. er durchquert den von der Abtriebsradverzahnung 20a umsäumten Bereich. Das Nabenteil 6 bildet auch hier einen Umfangringabschnitt 6c. Auf diesem Umfangsringabschnitt 6c ist nunmehr der Zahnradring 20 von außen her mit einem Presssitz aufgesetzt. An dem Zahnradring 20 ist eine Zahnradaußenverzahnung 20a ausgebildet. Es ist auch hier möglich, das Nabenteil 6 und den Zahnradring 20 durch eine umformtechnisch gefertigte Struktur miteinander formschlüssig zu koppeln. Es ist auch hier möglich, das Nabenteil 6 und den Zahnradring 20 miteinander stofflich zu verbinden, insbesondere miteinander zu verschweißen.
Das Nabenteil 6 umfasst einen Tellerabschnitt 6d, der sich zwischen dem Umfangsringabschnitt 6c und dem Buchsenabschnitt 6a erstreckt. Der Übergang zwischen dem Tellerabschnitt 6d und dem Buchsenabschnitt 6a erfolgt wiederum über einen sich axial über den Tellerabschnitt 6d erhebenden Bund 6e der von einer Ringstirnfläche 6f begrenzt wird. Der Buchsenabschnitt 6a ist über jenen die Ringstirnfläche bildenden Abschnitt mit dem Bund 6e verbunden und erstreckt sich auf einer der Ringstirnfläche 6f abgewandten Seite durch den Bund 6e zurück. In Figur 4b ist das Abtriebsrad R2 in Form einer Draufsicht dargestellt. Der Zahnradring 20 bildet eine als gerade Stirnradverzahnung 20a ausgebildete Zahnradaußenverzahnung 20a. Der Zahnradring 20 bildet eine zylindrische Innenumfangsfläche und sitzt über diese mit Presssitz auf dem Umfangsringabschnitt 6c.
Der Buchsenabschnitt 6a ist so ausgebildet, dass dieser das von der Stirnradverzahnung 20a erfasste, in Richtung der Radachse X betrachtete erfasste Axialniveau durchquert. Es wird damit „innerhalb" der Stirnradverzahnung 20a eine für den Drehmomentenabgriff vorgesehene Innenverzahnung 6b bereitgestellt. Der Buchsenabschnitt ist ziehtechnisch gefertigt. Die Innenverzahnung 6b ist vorzugsweise durch plastische Materialumformung gebildet.
Claims
1 . Stirnraddifferential, mit:
- einem zum Umlauf um eine Umlaufachse vorgesehenen Planetenträger,
- einem ersten Abtriebsrad das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung bildet,
- einem zweiten Abtriebsrad das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung bildet,
- einem Satz erster Umlaufplaneten die mit der ersten Abtriebsradverzahnung des ersten Abtriebsrades in Eingriff stehen,
- einem Satz zweiter Umlaufplaneten die mit der zweiten Abtriebsradverzahnung des zweiten Abtriebsrads in Eingriff stehen,
- wobei die ersten und zweiten Umlaufplanenten miteinander gegensinnig drehbar getrieblich gekoppelt sind, und
- das erste Abtriebsrad und/oder das zweite Abtriebsrad jeweils durch einen Zahnradring und ein den jeweiligen Zahnradring tragendes Nabenteil gebildet sind, wobei das Nabenteil als Blechumformteil gefertigt ist und einen inneren Buchsenabschnitt aufweist, der eine Wellenanschlussstruktur bildet und wobei sich dieser Buchsenabschnitt in das Axialniveau der entsprechenden Abtriebsradverzahnung hinein erstreckt.
2. Stirnraddifferential nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zahnradring eine Zahnradinnenverzahnung ausgebildet ist und dass das Nabenteil einen Umfangringabschnitt bildet der den Zahnradring von außen her umgreift .
3. Stirnraddifferential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nabenteil und der Zahnradring durch eine umformtechnisch gefertigte Struktur miteinander formschlüssig gekoppelt sind.
4. Stirnraddifferential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nabenteil und der Zahnradring miteinander stofflich verbunden, insbesondere miteinander verschweißt sind.
5. Stirnraddifferential nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Nabenteil einen Tellerabschnitt umfasst der sich zwischen dem Umfangsringabschnitt und dem Buchsenabschnitt erstreckt.
6. Stirnraddifferential nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen dem Tellerabschnitt und dem Buchsenabschnitt über einen sich axial über den Tellerabschnitt erhebenden Bund erfolgt, und der Buchsenabschnitt auf einer dem Tellerabschnitt abgewandten Seite des Bunds an diesen angebunden ist und sich durch den Bund zurück erstreckt.
7. Stirnraddifferential nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bund eine Sitzfläche für eine Lagereinrichtung bildet.
8. Stirnraddifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zahnradring eine Zahnradaußenverzahnung ausgebildet ist und dass das Nabenteil einen Umfangringabschnitt bildet und der Zahnradring auf diesen Umfangsringabschnitt von außen her aufgesetzt ist.
9. Stirnraddifferential nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Buchsenabschnitt (6a) sich bezogen auf die Achse (X) in das Axialniveau (X2) der entsprechenden Abtriebsradverzahnung (2a) hinein erstreckt.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91)
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