WO2014121777A1 - Lageranordnung für ein differentialgetriebe - Google Patents

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WO2014121777A1
WO2014121777A1 PCT/DE2013/200367 DE2013200367W WO2014121777A1 WO 2014121777 A1 WO2014121777 A1 WO 2014121777A1 DE 2013200367 W DE2013200367 W DE 2013200367W WO 2014121777 A1 WO2014121777 A1 WO 2014121777A1
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bearing
carrier
rolling
rolling bearing
differential
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PCT/DE2013/200367
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Thorsten Biermann
Harald Martini
Inaki Fernandez
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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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
    • 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
    • F16H48/38—Constructional details
    • F16H48/40—Constructional details characterised by features of the rotating cases
    • F16H2048/405—Constructional details characterised by features of the rotating cases characterised by features of the bearing of the rotating case

Definitions

  • the invention relates to a bearing arrangement for a differential gear, comprising a bearing mounted on a housing with an inner bearing ring and an outer bearing, and with a number of bearing bodies arranged between the bearing bodies for supporting a planet wheel carrier, the planetary carrier having a essentially cylindrical bearing seat, a ProvisionWandung and a Mattergangssbereieh comprises
  • a differential gear basically serves to equalize the differential speed of different fast running wheels, in particular in a motor vehicle.
  • the differential gear is used for this purpose - usually in a driving range of a motor vehicle between the driven wheels of an axle.
  • a differential gear allows the interconnected wheels the necessary compensation in different borrowed to josgeleg- fen routes, as is necessary in particular when cornering, in which the outside wheel travels a greater distance : as the inside wheel,
  • a differential gearbox of the type described as a differential gear unit for a motor vehicle.
  • the sensor wheel equiaxial movement comprises a planetary gear carrier designed as a sum shaft and two coaxially arranged planetary carrier: differential shafts which form the output for the pinion differential belt.
  • differential shafts which form the output for the pinion differential belt.
  • Wäiziagervorrsehtungen be provided for example in the form of SchrägkugelSagem and / or Kegeirölleniagern.
  • the planetary carrier according to DE 10 2009 058 543 A1 is equipped with two carrier elements, each planet carrier carrier comprising a carrier wall and a cylindrical bearing etch.
  • the support wall of the Planetenracfliess extends here essentially! right-angled away from the bearing seat.
  • a second edition de invention is to provide a differential gear for a motor vehicle with a corresponding bearing device.
  • the first object of the invention is achieved according to the invention by a bearing arrangement for a differential gear, comprising a rolling bearing positioned on a housing with an inner bearing ring and an outer bearing ring, as well as with a number of VVälzkorpem arranged between the Lagerrsngen for mounting a planet carrier, wherein the Pianetenrad- carrier comprises a substantially cylindrical bearing seat, a support wall and a transition area ümlant.
  • the transition area between the bearing seat and the Stromal Seadung in esentüchen formed as Man ELFL 'ä che a Kegeis, wherein the inclination angle ß of the Mantelflumble against a Druckirnie of the rolling bearing in substantially the contact angle of the rolling bearing ⁇ corresponds.
  • the invention is based on the fact that the force acting on the roller bearing and the housing in a differential gear is decisively influenced by the output of the planet carrier.
  • Ptanefenradly an undesirable high stress of the individual components of the bearing assembly and the transmission components itself is often recorded.
  • An improved power transmission and thus a reduction in particular the material stress of the individual gear components, are thus desirable.
  • the invention recognizes; that this is surprisingly achieved when the planet carrier is formed with a transition region between the bearing seat and the support wall, which is substantially formed as a teflon of a cone and at soft de inclination angle ß the lateral surface relative to a pressing line of the bearing substantially the pressure angle! ⁇ corresponds to the rolling bearing.
  • the power transmission can be improved within a differential gear.
  • a reduction in the intraperitoneal acceleration of the transmission components is additionally achieved.
  • the production of the Housing less material used and so the total weight of the bearing assembly or the differential gear can be reduced.
  • the transition region is formed essentially or predominantly in the form of a hollow truncated cone, in which case the outer region designates in particular the subregion of the planetary gear carrier over which the cylindrical gear carrier is located.
  • Curvature areas, the lateral surface of the hehikegeiformigen MattergangssbereicHes is compared to the Druckiinie the rolling bearing mi t the inclination angle ß preferably inclined inwards.
  • At the cylindrical bearing seat of the planet carrier is expediently one de two bearing ring zaneordnef, wherein the other bearing ring on the housing is arranged.
  • the support wall of the Pianetenradlys extends in particular parallel to the radial plane of the bearing.
  • the planetary carrier may be formed, for example, in several parts with .parallel to each other arranged carrier elements, so that in the installed state in a differential other operating components such as planetary gear sets and / or output elements between the carrier elements can be arranged in a particularly advantageous embodiment of the invention deviates the value of the inclination angle ß the ⁇ ' lateral surface relative to the pressure line of the rolling bearing by up to 10% of the value of Pruekwlnkeis of the bearing. In this area, the desired improved Lasiübertragung a Antriebsefemenfs on the other Geiriebekompanenten and in particular on the rolling bearing and the housing. Guaranteed.
  • the inner bearing ring of the bearing is rotatably mounted on the housing.
  • the rolling bearing is designed as a Schrägkugeiiager
  • a Schrägkugeiager is particularly suitable for storage, the combinatory fencing, as simultaneously acting radial and ⁇ xialbelasteptept, must adhere.
  • An angular bearing has an obliquely offset axis in the direction of the bearing axis! guessed in the inner bearing ring and outer bearing ring.
  • the axial load bearing capacity of an angular contact ball bearing basically increases with increasing pressure.
  • the planet carrier is formed in several parts with a number of RajelemieRien.
  • the planet carrier may be formed, for example, in two parts, wherein installed state in a dif efentialge- a number of Plieteiirad accountsn is arranged between the support elements.
  • This arrangement of Pianetenradsäize between two Rajelemenien allows a space-saving design of the differential gear or a space-saving arrangement of Pianetenradsäize.
  • the or each support member of the Planetenradirägers is mounted by means of a respective rolling bearing relative to the housing, so that on both sides an improvement of the power transmission can be ensured by a drive element to the housing,
  • the second object of the invention is achieved by a differential gear for a motor vehicle, comprising at least one bearing assembly of the above type, ei rotatably connected to the planet carrier ⁇ ntriebseiement, and a number of Abtriebselemenfen, wherein the planet carrier a number on Piarieterad arrangementsn each having a number of The planetary gears each of a Pianetenfadsaizes with each one of the Abt combing elements comb, the rotatably connected to the planet carrier drive element may in particular be formed as an externally toothed gear, the ⁇ u enverzabnung zwecliconceconceconceconceconceconceconceconceconceconcede.
  • the toothing of the drive element may for example be only partially formed.
  • the toothing of the drive element can be configured as a diagonal line.
  • the planet carrier is designed in particular with two carrier elements arranged parallel to one another, the planet wheels of the planetary gears being arranged between carrier elements.
  • the planetary gears are each part of a planetary gear set, wherein zweekmä- ßigerweise the planetary gears of the various planetary gear sets are always arranged in pairs on a Pianetenradaufnah e of Pianelenradyess.
  • Gingig are, for example, Planetengetrsebe with two Planeienradsäfzen, 5 each comprising three planetary gears.
  • this also different planetary gear sets with more or less Pia annoying wheels are possible.
  • the planetary gears which are expediently rotatably mounted on a planetary gear hub, can be designed with a helical toothing on their outer circumference. Furthermore, the planetary gears next to a toothed portion may also have a portion without teeth on its outer periphery.
  • the output elements with which the planetary gears mesh with each other are suitably designed as externally toothed gear wheels, for example as sun gears or so-called axle output shafts.
  • An abduction element serves to transmit the rotational speed from the differential gear on the output side. It meshes with one planetary gear
  • the external teeth of the output element or the Achsäbtriebssönne may be formed, for example, in accordance with ⁇ ⁇ 'the design of the intermeshing planet gears, either as a Schrägverzähnung or gradversalint.
  • the introduction of the torque i takes place via a spur gear that is designed as a spur gear.
  • the spur gear is rotationally fixed to the planetary carrier or the carrier elements of the carrier.
  • the planets arranged in pairs on the planetary The wheels of the respective planetary gearwheels mesh with each other via their toothing and each with a shaving element.
  • the output torque or torque is then transmitted to two axles or to the wheels of a vehicle by means of the output elements or the axle offsets. Relative rotation of the two power take-off suns is made possible by a rotation of the corresponding planetary wheels
  • Fig. 2 shows a detail of the Lageranordttung of the differential gear according to FIG. 1, as well
  • Fig. 1 and 2 in: a cross section
  • Fig.! is a bearing assembly T as part of a Diffem täalgetrie it 3 for a motor vehicle: shown in a cross section.
  • the Lageranordoung 1 comprises a housing 5 positioned on a rolling bearing 7 with an inner bearing ring 9 and an outer bearing ring; 11.
  • the inner ring ring 9 is rotatably on.
  • Housing 5 is arranged.
  • the rolling bearing 7 is formed as a Schrägkugeliager.
  • the planet carrier 19 is rotatably arranged relative to the inner bearing ring 9 and lubfesi relative to the outer bearing ring 11 of the angular contact ball bearing 7.
  • the planet 1.9 is formed in two parts with two Susunen 21. 23 both carriers are 21.0. 23 are mounted relative to the housing 5 by means of a respective multi-ball bearing 7.
  • the planetary gear carrier 1 or both carrier elements 21, 23 of the planetary gear carrier 19 comprise a cylindrical bearing seat BS, a carrier wall 37, and a transitional bar 39.
  • the transitional rack 39 is between the bearing conveyor 35 and the carrier wall 3. Essentially formed as a lateral surface 41 of a cone 43.
  • the value of the angle of inclination ⁇ of the lateral surface 41 in the transitional area 39 with respect to the pressure angle 45 of the angular contact ball Gers 7 deviates here: by ⁇ 10% compared to the value of the pressure angle he. of the oblique ball saw 7 from.
  • the transition of both the Tragerwandung 37 and the cylindrical bearing seat 35 in the transition region 39 via nü in the Krü mmu ngsbe rich n 42nd
  • the power transmission within the tria- ria transmission 3, in particular with regard to the materia! Beanj ruchung the Flanetenradlys 19 and the support members 21, 23 can be improved.
  • the illustration clearly shows the transition of the cylindrical bearing seat 35 into the transition area 39 in the curved area 42.
  • the transition area 39 is the lateral surface 41 of a cone 43 educated.
  • the lateral surface 41 of the hohikegeiförmlgen transition region 39 is inclined relative to the pressure line 45 of the angular ball bearing 7 with the inclination angle ß inward in the direction of between the support elements 2: 1, 23 arranged further transmission components.
  • the value of the inclination angle ⁇ of the lateral surface 41 is in this case determined with respect to the pressure line 45 of the angular contact bearing 7.
  • the pressure line 45 is the connecting line between the contact links 47, 49, at which the rolling element 13, the Wäiz stressesiaufbumblers 16 on the inner Lacjer- ring 9 and the rolling body track IS touch the outer bearing ring 8.
  • the connection of these contact points 47, 49 extends: perpendicular to the bodywork conveyor 15, 15 and passes through the body member 51.
  • the external load is transmitted from the outer bearing 11 to the inner bearing ring 8.
  • the angle which the Prucklmie 45 it includes the adiatehene 63 of the rolling bearing is referred to as Druckwinkei ⁇ . ii
  • the support wall 37 of both Susunas 19 extends parallel to adsale ene 53 of the rolling bearing 7.
  • the outer bearing ring 11 of the Schrägkügeliagers 7 Is present on the cylindrical bearing seat 35 of Pfaneienradlys 19, or on cylindrical Lagersiiz the TrSgeretti 21, 23rd arranged.
  • the inner bearing ring 8 is rotatably mounted on the housing 5.
  • Fig. 3 shows the force curve 57 within the differential gear according to FIGS. 1 and 2 in a cross section.
  • the indicated force arrow 59 stands for the force introduced into the differential gear
  • the force arrows 61 stand for the resulting force acting on the housing 5
  • the force is transmitted from the spur gear 31 to the ponytail rotor 19 or to its carrier elements 21, 23.
  • the force is introduced into the angular ball bearings 7 and the housing 5 of the differential gear 3.
  • the force profile 57 within the Qsfferentialgetnefces 3 is significantly influenced by the ⁇ üsparty the planet carrier 19.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung (1) für ein Differentialgetriebe (3), umfassend ein an einem Gehäuse (5) positioniertes Wälzlager (7) mit einem inneren Lagerring (9) und einem äußeren Lagerring (11), sowie mit einer Anzahl von zwischen den Lagerringen (9, 11) angeordneten Wälzkörpern (13) zur Lagerung eines Planetenradträgers (19), wobei der Planetenradträger (19) einen im Wesentlichen zylindrischen Lagersitz (35), eine Trägerwandung (37) sowie einen Übergangsbereich (39) umfasst, der zwischen dem Lagersitz (35) und der Trägerwandung (37) im Wesentlichen als Mantelfläche (41) eines Kegels (43) ausgebildet ist, und wobei der Neigungswinkel (ß) der Mantelfläche (41) gegenüber einer Drucklinie (45) des Wälzlagers (7) im Wesentlichen dem Druckwinkel (α) des Wälzlagers (7) entspricht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Differentialgetriebe (3) mit einer entsprechenden Lageranordnung (1).

Description

Bezeichnung der Erfindung
Lage ran Ordnung für ein Differentialgetriebe Beschreibung eefe et der Erflndiirsg
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein Differentialgetriebe, umfassend ein an einem Gehäuse p-ositioniertes Wälzlager mit einem inneren Lager- ring u d einem äußeren Lagerung, sowie mit einer Anzahl von zwischen den Lagernngen angeordneten Wäfekörpem zur Lagerung eines Pianetenradträ- gers, wobei der Planetenradträger einen im Wesentlichen zylindrischen Lagersitz, eine TrägerWandung sowie einen Übergangsbereieh umfasst
Hintergrartcl der Erfindung
Ein Differentialgetriebe dient grundsätzlich dem Ausgleich der Differenzge- sehwindigkeiten unterschiediich schnell laufender Räder, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, Das Differentialgetriebe wird hierzu - üblicherweise In einem Äntriebss rang eines Kraftfahrzeugs zwischen den angetriebenen R dern einer Achse eingesetzt. So ermöglicht ein Differenzialgetriebe den miteinander verbundenen Rädern den notwendigen Ausgleich bei unterschied lieh zu rückgeleg- fen Wegstrecken, wie er insbesondere bei Kurvenfahrten notwendig ist, bei denen das kurvenäußere Rad einen größeren Weg zurücklegt: als das kurveninnere Rad,
Aus der DE 10 2007 003 875 A1 Ist ein als Stimrätidifferentiälgetriebe usge- bildetes Differentialgetriebe fü ein Kraftfahrzeug bekannt. Das Siirnraddsfferen- tiaigetrie e umfasst einen als Summenwelle ausgebildeten Planetenradträger sowie zwei zum Planetenradträger koaxial angeordnete: Differenzwellen, die den Abtrieb für das Stiinraddifferenzialgetnebe bilden. Zur Lagerung des Plane- tenradträgers sind entsprechende Wäiziagervorrsehtungen beispielsweise in Form von SchrägkugelSagem und/oder Kegeirölleniagern vorgesehen..
Weiter ist aus der DE 10 2009 058 §43 AI ein als Stirn raddifferential ausgebik detes Differentialgetriebe mit einem PSaneienradiräger und mit einem ersten und einem zweiten Pianetensatz mit jeweils einer Anzahl von Pianetenrädern bekannt. Hierbei stehen die Planeienräder des ersten und des zweiten Piane- tensatzes mit ihren Verza nungsabschnitten jeweils paarweise in Eingriff. Das Differentialgetriebe u fasst weiterhin ei erstes und ei zweites Abtriebsrad, wobei das erste Abtriebsrad mit de Planetenradern des ersten Pianstensatzes und das zweite Äbtriebsrad mit de Planeten radern des zweiten PSanetensai- zes kämmt. Der Pianetenradträger gemäß, der DE 10 2009 058 543 A1 ist mit zv/ei TrägereSementen äusgebiidei, wobei jedes Planetenradträgereiernent eine Trägerwandung und einen zylindrischen Lagersätz urnfasst. Die Trägerwandung des Planetenracfträgers erstreckt sich hierbei im Wesentlicher! rechtwinklig vom Lagersitz weg.
Bei einer solchen Ausgestaltung des Planeten radirägers ist die Beanspruchung der Geiriebetomponenten aufgrund der Geometrie der TrägereSernente des Planetenradträgers jedoch unerwünscht hoch,
Aufgabe der Erfincliing
Es ist demnach eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageran» Ordnung bereitzustellen,■mittels- dere die Beanspruchung der Getrlebekö npo- nenten möglichst gering gehalten werden kann.
Eine zweite Ausgabe de Erfindung is es, ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Lagervorrichtung anzugeben.
Zysarnn eiifassyng cler Erfind ung Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine La- geranordnung für ein Differentialgetriebe, umfassend ein an einem Gehäuse positioniertes Wälzlager mit einem inneren Lagerring und einem äußeren Lagerring, sowie mit eine .Anzahl vo zwischen den Lagerrsngen angeordneten VVälzkorpem zur Lagerung eines Planetenradträgers, wobei der Pianetenrad- träger eine im Wesentlichen zylindrischen Lagersitz, eine Trägerwandung so- wie einen Übergangsbereich ümfasst. Hierbei ist der Übergangsbereich zwischen dem Lagersitz und der Trägerwandung im esentüchen als Man elfl'ä- che eines Kegeis ausgebildet, wobei der Neigungswinkel ß der Mantelfläch gegenüber einer Druckirnie des Wälzlagers in Wesentlichen dem Druckwinkel σ des Wälzlagers entspricht.
Die Erfindung geht vo der Tatsache aus, dass die in einem Differentialgetriebe auf das Wälzlager und das Gehäuse wirkende Kraft maßgeblich durch die Aus- gesialtung des Planetenradträgers beeinfiusst wird. Bei den bisweilen eingesetzten Ptanefenradträgern wird häufig eine unerwünscht hohe Beanspruchung der einzelnen Komponenten der Lageranordnung bzw. der Getriebekomponenten selbst verzeichnet. Eine verbesserte Kraftübertragung und damit eine Verringerung insbesondere der Materialbeanspruchung der einzeinen Getriebe- Komponenten, sind somit wünschenswert
Di Erfindung erkennt; dass dies überraschenderweise dann erreicht wird, wenn der Planetenradträger mit einem Übergangsbereich zwischen dem La- gersitz und der Trägerwandung ausgebildet ist, der im Wesentlichen als Man- telfiäche eines Kegels ausgebildet ist und bei weichem de Neigungswinkel ß der Mantelfläche gegenüber einer Drückiinie des Wälzlagers im Wesentlichen dem Druckwinke! α des Wälzlagers entspricht.
Durch die Abstimmung des Neigungswinkels ß der Mantelfläche und dern Wert des Oruckwinkels α des Wälzlagers kann die Kraftübertragung innerhalb eines Differentialgetriebes verbessert werden. Durch di verbesserte Kraftübertragung wird zusätzlich eine Verringerung der iv ateriaibeanspruehung der Getrie- ekomponenten erreicht. So kann, beispielsweise hei de Herstellung des Ge- häuses weniger Material eingesetz und so das Gesamtgewicht de Lageranordnung bzw. des Differentialgetriebes verringert werden.
Weiterhin kann neben der Verringerung der iVlaterialkosien zusätzlic eine er- hohle Steifigkeit und damit eine verbesserte Stabilität der Lagerahordnung erreicht werden. Die geringere Beanspruchung des Wälzlagers verhindert weiterhin desse Verschleiß und erhöht so die Lebensdauer der einzelnen Wäizia- gerkomponenten, Di Druqklinie eines Wfälziagers ergibt sich grundsätzlich aus der theoretische Betrachtung, dass ein einzelner Witzkörper die jeweiligen Watekörperfaufbahr neri am inneren Lagerring und am äußeren Lagerring in je genau einem Punkt berührt. Die Verbindungslinie der Berührungspunkte verläuft senkrecht zu den Wälzkörperlaufbahnen und geht durch den Wälzkörpermittelpunki. In Richtung dieser (Seraden wird die äußere Belastung von einem Lagerung auf den anderen übertragen. Man spricht daher von der Druckiinie des Wälziagers. Der Winkel, den die DruQklinie mit der Radialebene des Wälzlagers einschließt wird als Pruekwinke! α bezeichnet. im Übergangsbereich tischen der Trägerwandung und dem zylindrischen Lagerstfö ist der Planetenradträger im Wesentlichen als Mantelfläche eines Kegels ausgebildet. Ht anderen Worten; ist der Übergangsbereich im Wesentliche bzw. überwiegend in Form eines Hohlkegelstumpfes ausgebildet. Der Ö ergangsbereich bezeichnet hierbei insbesondere de Teilbereich des Plane- tenradirägers, über welchen der zylindrische Lagersitz in die Tragerwandung übergeht. Der Übergang sowohl der Trägerwandung als auch des zylindrische Lagersitzes in den Übergangsbereich erfolgt über sogenannte; Krümmungsbereiche, Die Mantelfläche des hehikegeiformigen ÜbergangsbereicHes ist hierbei gegenüber der Druckiinie des Wälzlagers mit dem Neigungswinkel ß Vorzugs- weise nach innen geneigt.
Am zylindrischen Lagersitz des Planetenradträgers: ist zweckmäßigerweise einer de beiden Lagerring ängeordnef, wobei der andere Lagerring am Gehäuse angeordnet ist. Die Trägerwandung des Pianetenradträgers erstreckt sich insbesondere parallel zur Radialebene des Wälzlagers.
Der Planeten radträger kann beispielsweise mehrteilig mit .zueinander parallel angeordneten Trägerelementen ausgebildet sein, so dass im eingebauten Zustand in einem: Differentialgetriebe weitere betriebliche Komponenten wie Planetenradsätze und/oder Abtriebselemente zwischen den Trägerelementen angeordnet werden können, in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weicht der Wert des Neigungswinkels ß der■'Mantelfläche gegenüber der Drucklinie des Wälzlagers um bis zu 10 % vom Wert des Pruekwlnkeis des Wälzlagers ab. In diesem Bereich kann die gewünschte verbesserte Lasiübertragung eines An- triebsefemenfs auf die weiteren Geiriebekompanenten und insbesondere auf das Wälzlager und das Gehäuse .gewährleistet werden. in einer weiter vorteilhaften .Ausgestaltung; der Erfindung ist der innere Lagerring des Wälzlagers drehfest am Gehäuse angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird eine hohe Kippfesiigkeit des Systems ermöglicht. Welter bevorzugt ist der Planetenradträger drehtest am äußeren Lagerring des Wälzlagers angeordnet.
Zweckmäßigerweise ist das Wälzlager als ein Schrägkugeiiager ausgebildet Ein Schrägkugeiiager eignet sich insbesondere für Lagerungen, di kombinier- fen elastungen, als gleichzeitig wirkenden Radial- und Äxialbelastungen, stand haften müssen. Ein SchragkLigeSlager hat in Richtung der Lagerachse schräg versetzte äkkörperiau! ahnen im inneren Lagerring und äußeren Lagerring. Die axiale Tragfähigkeit eines Schrägkugellagers nimmt hierbei grundsätzlich mit zunehmendem Druek inkel o zu.
Vorteilhafterweise ist der Planetenradträger mehrteilig mit einer Anzahl von TrägerelemieRien ausgebildet. Der Planetenradträger kann beispielsweis zweiteilig ausgebildet sein, wobei eingebauten Zustand in einem Dif efentialge-
Figure imgf000008_0001
eine Anzahl von Pläneteiiradsätzen zwische den Trägerelementen angeordnet ist. Diese Anordnung der Pianetenradsäize zwischen zwei Trägerelemenien ermöglicht eine platzsparende Ausgestaltung des Differentialgetriebes bzw. eine platzsparende Anordnung der Pianetenradsäize.
Weiter bevorzugt ist das oder jedes Trägerelement des Planetenradirägers mittels jeweils eines Wälzlagers gegenüber dem Gehäuse gelagert, so dass beidseitig eine Verbesserung der Kraftübertragung von einem Antriebselement auf das Gehäuse gewährleistet werden kann,
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest eine Lageranordnung der vorbesGhriebenen Art,: ei drehfest mit dem Planetenradträger verbundenes Äntriebseiement, sowie eine Anzahl von Abtriebselemenfen, wobei am Planetenradträger eine Anzahl on Piarietenradsätzen mit jeweils eines Anzahl von Planetenrädern drehbar angeordnet ist, und wobei die Planeienrä- der jeweils eines Pianetenfadsaizes mit jeweils einem der Abt riebselemente kämmen, Das drehfest mit dem Planetenradträger verbundene Antriebselement kann insbesondere als ein außenverzahntes Zahnrad ausgebildet sein, wobei die Äu&enverzabnung zweclimäßigerweise über den gesamten Umfang verläuft. In axialer Richtung kann die Verzahnung des Antriebselements beispielsweise nur teilweise ausgebildet sein. Weiterhin kan die Verzahnung des Antriebseie- rnerits als eine Schrägverzalinung: ausgebildet sein.
Der Planetenradträger ist insbesondere mit zwei zueinander parallel angeordneten Trägerelementen ausgebildet, wobei die Pianetenräder der Planeten päd- siäfze zwischen Trägerefementen angeordnet "sind. Ein Differentialgetriebe mit entsprechend angeordneten Ptanetenrädem bzw. Planetenradsätzen benötigt nur einen geringen Bau rä m. Die Planetenrader sind jeweils Teil eines Planetenradsatzes, wobei zweekmä- ßigerweise die Planetenräder der verschiedenen Planeten radsätze immer paarweise an einer Pianetenradaufnah e des Pianelenradträgers angeordnet Sind. Gingig sind beispielsweise Planetengetrsebe mit zwei Planeienradsäfzen, 5 die jeweils drei Planetenräder umfassen. Selbstverständlich sind jedoch auch hiervon unterschiedliche Planeten radsätze mit mehr oder weniger Pia nervten rädern möglich.
Die Planetenräder, die zweckmä&igerwesse jeweils an einem Planetenradhoi- iö zen drehbar gelagert sind, könne mit einer Schrägverzahnung an deren Au- ßenumfang ausgebifdet sein. Weiterhin können die Planetenräder neben einem verzahnten Abschnitt auch einen Abschnitt ohne Verzahnung an ihrem Außenumfang aufweisen. 5 Die Abtriebseiemente, mit denen die Planetenräder jeweiis eines Pianetsnrad- safzes kämmen, sind zweckmäßigerweise als außenverzahnte Zahnrädefv beispielsweise als Sonnenräder bzw. sogenannte Achsabtriebssönnen, ausgebildet Ein Abtrie seSement dient der abtriebsseitlgen Übertragung der Drehzahl aus dem Differentialgetriebe. Es kämmt hierzu mit jeweils einem Planetenrad-
•20· satz und wird so selbst angetrieben. Die Außenverzahnung des Abtriebselements bzw. der Achsäbtriebssönne kann beispielsweise■■ entsprechend' der Ausgestaltung der kämmenden Planetenräder entweder als eine Schrägverzähnung oder gradversalint ausgebildet sein.
25 Besonders vorteilhaft ist das Differeniialgetriebe als ein Stirnraddifferenisalge- triebe ausgeb ldet, welches aufgrund der Anordnung der einzelnen Zahnräder insbesondere In axialer Richtung eine '.besonders kompakt Bauweise ermöglicht, die mit einem geringen Gewicht umsetzbar ist.
30 im Betrieb erfolgt die Einleitung des Drehmomentes i ein Stimraddifrerential- getrfebe über das als Stirnrad ausgebildet Äntriepselernenf, Das Stirnrad ist mit dem Pläneienrädträger bzw. den Trägerelementen des PJanefenträgefs drehfest: verbunden. Die am Planetenradtriger paarweise angeordneten Plane- ten räder der jeweiligen Planeten radsitze kämmen über ihr Verzahnung jeweils miteinander und mit jeweils einem Äbtnebselement. Über die Abtriebs- elemente bzw. die Ächsabtrsebssonnen wird dann das vom Motor esngeleiiete Drehmoment auf zwei Achsen oder auf die Räder eines Fahrzeugs übertragen, Relativdrehungeri der beiden Aehsabtriebssonnen werden durch eine Drehung der entsprechenden Pianetenrääer ermöglicht
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für das Differentialgetriebe ergeben sieh aus den auf die Lageranordnung gerichteten Unteransprüchen. Die hierzu ge- nannten Vorteile können vorliegend sinngemäß auf die Lageranordnung übertragen werden.
Kurze Beschreibung d Zeichnungen Im Folgenden werden ÄusführungsbeispjeSe der Erfindung anband einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Differentialgetriebe für ein raftfahrzeig mit einer Lageranord- nung in. einem Querschnitt,
Fig. 2 einen Ausschnitt der Lageranordttung des Differentialgetriebes gemäß Fig. 1 , sowie
Fig, 3 den raftyerfaüf innerhal des Differentialgetriebes :§emäß den
Fig. 1 und 2 in: einem Querschnitt
Detaillierte Beschrei ung der Zefetiriimgen
In Fig. ! ist eine Lageranordnung T als Teil eines Diffem täalgetrie es 3 für ein Kraftfahrzeug: in einem Querschnitt gezeigt. Die Lageranordoung 1 umfasst ein an einem Gehäuse 5 positioniertes: Wälzlager 7 mit einem Inneren Lagerring 9 und einem äußeren Lagerring; 11. Der Inner tagerring 9 ist drehfest am. Gehäuse 5 angeordnet. Das Wälzlager 7 Ist als ein Schrägkugeliager ausgebildet. Zwischen den Lagerririgen 9, 11 sind als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 13 angeordnet, die; in Walziiörperlaufbahnen 15, 16 laufen und durch einen Wälz- lagerkäfig 17 geführt werden.
5 Das Schrägkugeliager 7 dient der Lagerung eines Plartetenradirägers 19 gegenüber dem Gehäuse 5. Hierzu ist der Planetenradträger 19 drehbar gegenüber dem inneren Lagerring 9 und drehfesi gegenüber dem äußeren Lagerring 11 des Schrägkugellagers 7 angeordnet Der Planetenradträger 1.9 ist zweiteilig mit zwei Trägerefementen 21. 23 ausgebildet, wobei beide Trägereiemeot 21,0. 23 mittels jeweils eines Sehrägkugellagers 7 gegenüber dem Gehäuse 5 gelagert sind.
Zwischen den Trägerele enteh 21 , 23 sind zwei Planetenradsätze 25 mit jeweils drei Planetenrädern 27 paam'eise angeordnet. Aufgrund der Darstellung ist vorliegend nur ein Pianetenracf 2 zu sehesi. Die Planetenräder 27 sind auf Planetenradbolzen 29 gelagert, die drehfest mit den Trägerejementen: 21 , 23 des Planeten radträgers 1 verbunden sind.
Im Betrieb des Differentialgetriebes 3 erfolgt die Einleitung des Drehmomentes0 über das als Stirnrad ausgebildete Äntrie selement 31. Das Stirnrad 31 ist .drehtest, mit den Trägerefenoenten 21, 23 des Planeten radträgers 19 verbunden. Die an den Trägereiementen 21 s ., 23. angeordneten Planetenräder 27 kämmen sowohl miteinander, als auch mit jeweils einem als außenverzahntes Sonnenrad ausgebildeten Abtriebseiemen 33. Uber die beiden Abiriebs.ele-.5 ment 33 wird das vom Motor eingeleitete: Drehniomeht auf zwei Achsen ubertragen.
Der Planelenradträger l , bzw. beide Trägerelernente 21, 23 des Planetenrad- irägers 19 umfassen einen zylindrischen Lagersitz BS, eine Trägerwandung 37,0 sowie einen Dbergangsbareich 39, Der Übergangsberelqh 39 ist zwischen dem Lagersifz 35 und der Trägerwandung 3? Im Wesentlichen als Mantelfläche 41 eines Kegels 43 ausgebildet. Der Wert des Neigungswinkels ß der Mantelfl che 41 im Übergangsberefch 39 gegenüber der DruckÜnie 45 des Schrägkugella- gers 7 weicht hierbei: um ± 10 % gegenüber dem Wert des Druckwinkels er. des Schrägkugel Sägers 7 ab. Der Übergang sowohl der Tragerwandung 37 als auch des zylindrische Lagersitzes 35 in den Übergangsbereich 39 erfolgt über in den Krü m m u ngsbe reiche n 42.
Durch die Abstimmung des Neigungswinkels ß der Mantelfläche 41 auf den Druckwinkei α des Wälzlagers 7 kann die Kraftübertragung innerhalb des Diffe- rentiaigetriebes 3 Insbesondere im Hinblick die Materia!beansj ruchung des Flanetenradträgers 19 bzw. der Trägerelemente 21 , 23 verbessert werden.
Hinsichtlich der detaillierten Beschreibung der Winkeiabmessunge wird an dieser Steife auf die Beschreibung zu f ig 2 verwiesen,
Fig. 2 zeigt einen detaillierten Ausschnitt der Lageranordnung 1 des Differenti- algetriebes 3 gemäß Fig. 1. Man erkennt anhand der Darstellung deutlich den Übergang des zylindrischen Lagersitzes 35 in den Übergangsbereich 39 im Krümmungsbereich 42. Der Öbergangsbereich 39 ist als Mantelfläche 41 eines Kegels 43 ausgebildet. Die Mantelfläche 41 des hohikegeiförmlgen Übergangsbereiches 39 ist gegenüber der Drucklinie 45 des Schrägkugellägers 7 mit dem Neigungswinkel ß nach innen in Richtung der zwischen den Trägerelementen 2:1, 23 angeordneten weiteren Getriebekomponenten geneigt. Der Wert des Neigungswinkels ß der Mantelfläche 41 wird hierbei gegenüber der Drucklinie 45 des Schrägkugeilagers 7 ermittelt Die Drucklinie 45 ist die Verbindungslinie zwische den Berührungs linkien 47. 49, an denen der Wälzkörper 13 die Wäizkörperiaufbährs 16 am inneren Lacjer- ring 9 und die Wälzkörperlaufbahn I S am äußeren Lagerring 8 berühren. Die Verbindung dieser Berührungspunkte 47, 49 verläuft: senkrecht, zu den Wäl - körperiaufbahner] 15. 18 und geht durch den Wäizkörpermifiel unkt 51 , In Richtung de Drucklinie 45 wird die äußere Belastung vom äußere Lagerung 1 1 auf den innere Lagerring 8 übertragen. Der Winkel, den die Prucklmie 45 it der adiatehene 63 des Wälzlagers einschließt wird als Druckwinkei α bezeichnet. Ii
Die Trägerwandung 37 beider Trägere iemenie 21 , 23 des Planetenradträgers 19 erstreckt sich parallel zur adsale ene 53 des Wälzlagers 7. Der äußere Lagerring 11 des Schrägkügeliagers 7 Ist vorliegend am zylindrischen Lagersitz 35 des Pfaneienradträgers 19, bzw. am zylindrischen Lagersiiz der TrSgerelemente 21, 23 angeordnet. Der innere Lagerring 8 ist drehfest am Gehäuse 5 angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird eine hohe Kippfestigkeit des; Systems erzielt, wa sich wiederum positiv auf die Kraftübertragung innerhalb des Differentialgetriebes 3 auswirkt.
Zur weiteren Beschreibung des Differentialgetriebes 3 und der Lageranordnung 1 wird an dieser Stelle auf die detaillierte Besoiiresbung zu Fig. 1 verwiesen. Fig. 3 zeigt de Kraftverlauf 57 innerhalb des Differentialgetriebes gemäß den Fig. 1 und 2 in einem Querschnitt. Der eingezeichneter) Kraftpfeil 59 steht hierbei für die in das Differentialgetriebe eingeleitete Kraft, die Kraftpfeile 61 stehe für die resultierende auf das: Gehäuse 5 wirkende Kraft Die Kraft wird vöm Stirnrad 31 auf den PSanetenradiriger 19 bzw. auf dessen TrägereSemente 21 , 23 übertragen. Von den Trägereiemenien 21 , 23 ausgehend wird die Kraft in die Schrägkugellager 7 und das Gehäuse 5 des Differentialgetriebes 3 eingeleitet Somit wird der Kraftverlauf 57 innerhalb des Qsfferentialgetnefces 3 maßgeblich durch die Äüsgestaltung des Planetenradträgers 19 beeinflusst. Durch die Abstimmung des Neigungswinkels ß der Mantelfläche 41 des Übergangsriereiches 39 und dem Wer des Druckwinkels α der Wälzlager 7 kann die Beanspruchung innerhalb des Differentialgetriebes 3 verringert werden,
Auch an dieser Steif wird zur weiteren Beschreibung des Differentialgetriebes 3 sowie der Lageranordnung 1 auf die detaillierte: Beschreibung zu de Fig. 1 und 2 verwiesen. Be ygs elclienlsste
I Lageranordnung
3 Differentialgetriebe
5 Gehäuse
7 Wälzlager
9 innerer Lagerring
II äußerer Lagerring
13 Walzkörper
15 Wäizkörperlaufbahn
16 Wäizkörperlaufbah
17 Wälzlagerkäfig
19 Planetenradträger
21 Trägerelement
23 Trä ereieraent
25 Planetenradsafz
27 Planetenrad
29 Pianetenradfaolzen
31 Antriebselemen!
33 Äbiriebseiemeni
35 Lagersitz
37 Trägerwandung
39 Übe rgangsfae reich
41 Mantelfläche
42 Krümniurfgsbereich.
43 Kegel
45 Drucklinäe
47 Berührungspunkt
49 Berührungspunkt
51 Wälzkörpermitteipunkl
53 Racl sa {ebene
55 Hohlkegelsturnpf
57 Kraftverlauf Kraftpfeii Kraftpfeil

Claims

Patentanspruch« ί, Lageranordnung (1) für ein Differentialgetriebe (3), umfassend ein an einem Gehäuse (5) positioniertes- Wälzlager (7) mit einem: inneren Lagerr ng (9) und einem äußeren Lagerring (1 1), sowie mit einer Anzahl von zwischen den Lagerringen (9, 1 1) angeordneten Wälzkörpern (13) zur Lagerung eines Planetenrädträgers (19), wobei der Planeieorad- träger (19) einen im Wesentlichen zylindrische Lagersitz (35), eine Trägerwandung (37) sowie einen Übergangsbereich (39) umfassi der zwischen dem Lagersitz (35) und der Tragerwandung (37) im Wesentlichen als Mantelfläche (41) eines Kegels (43) ausgebildet ist, und wobei de Neigungswinkel ß der Mantelfläche (41) gegenüber einer Drucklini (45) des Wälzlagers (7) im Wesentlichen dem Druckwinkel o des Wälzlagers (7) entspricht,
2. Lageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Wert des:
Neigungswinkels ß der Mantelfläche (41) gegenüber der Drueklinie (45) des Wälzlagers (7) um bis zu 10 % vom Wert des Druckwinkeis o des Wälzlagers (7) abweicht.
3. Lageranordniung (1) nach Ansprach 1 oder 2, wobei der innere Lagerring (9) des Wälzlagers (7) drehtest am Behause (5) angeordnet ist.
4. Lagera ordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,, wobei der Pianetertradtröger (19) drehfest am äußeren Lagerring (11) des Wälzlagers () angeordnet ist,
51 Lageranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wälzlager (7) als ein Schrägkugeilager ausgebildet ist.
6. Lageranordnung (1) nac einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Planetenradträger (iü) mehrteilig mit einer Anzahl von Trägerele-
7. Lageranörclnung (1) nach Anspruc 6, wobei das oder Jedes Trägerele- ment .{21, 23) des Pianetenradträgers (19) mittels jeweils- eines Wälzlagers (7) gegenüber dem Gehäuse (5) gelagert ist,
'5
8, Differentialgetriebe (3) für e n Kraftfahrzeug, umfassend zumindest eine Lageranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ein drehfest mit dem Planeienradträger (19) verbundenes Antriebse lerne nf (31), sowi eine Anzahl von Äbtriebselemefiten (33), wobei am Planetenradträger0 (19) eine Anzahl von Planeienradsätzen (25) mit jeweils eines: Anzahl von Planetenrädern {27} drehbar angeordnet sind, und wobei die Planetenräder {27) jeweils eines Planetenradsaizes (25.) mit jeweils einem der Äbtrtebselemente (33) kämmen.
Differentialgetriebe (3) nach Anspruch 8, welches als ein Stirn raddiffer- ential ausgebildet ist.
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