WO2014183753A1 - Verteilergetriebe mit gelenkteil sowie fahrzeug mit dem verteilergetriebe - Google Patents
Verteilergetriebe mit gelenkteil sowie fahrzeug mit dem verteilergetriebe Download PDFInfo
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- WO2014183753A1 WO2014183753A1 PCT/DE2014/200104 DE2014200104W WO2014183753A1 WO 2014183753 A1 WO2014183753 A1 WO 2014183753A1 DE 2014200104 W DE2014200104 W DE 2014200104W WO 2014183753 A1 WO2014183753 A1 WO 2014183753A1
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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
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- 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 transfer case for a vehicle having the features of the preamble of claim 1.
- the invention also relates to a vehicle with this transfer case.
- one or more differentials are often provided which distribute drive torque selectively on two axles of the vehicle or within an axle on two driven wheels.
- the differentials often have an input and two outputs, wherein the drive torque is introduced via the input to the differential and distributed by the differential to the two outputs.
- the document DE10 2007 004 709 A1 which is probably the closest prior art, discloses a planetary spur gear differential with one planet carrier forming an input and two output suns forming the outputs.
- the output suns are each integrally formed with joint parts, so that the spur gear differential has integrated joint parts.
- a transfer case which is suitable and / or designed for a vehicle.
- the transfer case is particularly preferably designed as a differential gear.
- the transfer case may in particular be designed as a longitudinal differential gear, which distributes a drive torque of the vehicle on two axles of the vehicle.
- the transfer case is particularly preferably designed as a transverse differential gear which distributes the drive torque to two wheels of a driven axle of the vehicle.
- the transfer case is particularly preferably designed as a spur gear.
- the transfer case comprises a planet carrier, wherein the planet carrier defines a main axis of rotation.
- the planet carrier is particularly preferably designed as an input of the transfer case.
- the planet carrier carries a mechanical interface or is rotatably connected to this to initiate a drive torque in the transfer case.
- the mechanical interface may e.g. be designed as a rotating ring gear or as a spur toothing.
- the planet carrier rotates about the main axis of rotation.
- the transfer case comprises first and second planet gears, wherein the planet gears are rotatably mounted on the planet carrier.
- the planet gears are arranged with their axes of rotation offset parallel to the main axis of rotation.
- the transfer case has at least three first and / or at least three second planet gears.
- the planet gears are designed in particular as spur gears.
- the transfer case comprises a first and a second sun gear, which can also rotate in operation about the main axis of rotation and / or are arranged coaxially to the main axis of rotation.
- each of the sun gears has a spur gear toothing.
- the sun gears and the planetary gears are arranged so that the first sun gear meshes with the first planetary gears in a first axial section with respect to the main axis of rotation.
- the second sun gear meshes with the second planetary gears in a second axial section relative to the main axis of rotation. In the first and second axial section thus engage the teeth of the planetary gears in the teeth of the sun gears to come into operative connection with each other.
- the planet gears are arranged in pairs, so that they form a plurality, preferably at least three pairs of planets.
- Each of the planetary pairs includes first and second planetary gears, wherein the first and second planetary gear mesh with each other in the pair of planets in an intermediate axial section with respect to the main axis of rotation.
- the toothing of the first planet gear meshes with a toothing of the second planetary gear in order to come into operative connection with one another.
- At least the first sun gear is rigidly connected to a joint part of a compensating joint, in particular rotationally fixed and non-displaceable.
- the hinge part and the first sun gear may be integrally formed.
- the hinge part and the sun gear are connected to one another in a material-locking manner or via a non-detachable connection.
- the compensating joint is designed in particular as a constant velocity joint.
- the compensating joint in particular designed as the constant velocity joint, serves to transmit a torque between components of the drive train, which are not exactly in alignment with each other.
- the compensating joint, in particular the constant velocity joint is designed as a homokinetic joint.
- the compensating joint is designed to provide an axial displaceability of the components to each other and is as formed a constant velocity joint.
- the joint part is integrated in the transfer case or protrudes into this.
- the axial intermediate section and the second axial section are at least partially disposed in a common axial section to the main axis of rotation.
- a common axial section is defined, in which, viewed in the axial direction, both the axial intermediate section and the second axial section are at least partially arranged.
- the axial intermediate portion and the second axial portion overlap in the common axial portion.
- the axial width of the transfer case is reduced.
- the two sun gears in particular the toothings of the two sun gears, immediately adjacent to one another.
- the axial width of the space for the planetary gears and the sun gears is defined only by the axial width of the sun gears or their teeth.
- a space between the teeth of the sun gears is preferably less than 50%, in particular less than 30% and in particular less than 10% of the axial width of the teeth of one of the sun gears.
- the first and the second sun gear each have the same number of teeth, wherein the outer diameter, in particular the tip circle diameter of one sun gear is smaller than the outer diameter, in particular tip diameter, of the other sun gear is formed.
- the size of the module m is the same for both sun gears. The differences in the outer diameter or the tip diameter are achieved in particular by a negative profile displacement for the smaller outer diameter or by a positive profile displacement for the larger outer diameter.
- the profile displacement for the preferred case of an involute toothing is defined as the distance of the profile reference line from the partial cylinder as defined, for example, in DIN 3690.
- the first sun gear connected to the joint part is designed as the sun gear with the larger outer diameter, in particular with the larger tip diameter, and / or with the positive profile shift.
- the first planet gears extend over the axial intermediate region and over the first axial section.
- the first planet gears extend over the width of both sun gears, in particular over the width of the teeth of the two sun gears.
- the transfer case has a nozzle portion, wherein the nozzle portion is rotatably connected to the planet carrier and wherein the hinge part is mounted in the nozzle portion in particular in the radial direction.
- the nozzle portion preferably comprises a tubular portion which is coaxial and concentric with the main axis of rotation. Particularly preferably, the nozzle portion also forms a portion of a side cover of the planet carrier, which is kept small by this dual function, the axial width of the transfer case.
- the transfer case comprises a bearing device, wherein the bearing device supports the first sun gear in the axial direction and in particular at the same time the hinge part in the radial direction.
- the bearing device is designed as a plain bearing bush, which is arranged in sections in the nozzle section.
- the plain bearing bushing preferably has a radial bearing portion and a thrust bearing portion, wherein the radial bearing portion on a sleeve-shaped portion and the thrust bearing portion are arranged on a flange-shaped portion in a radial plane perpendicular to the main axis of rotation.
- the plain bearing bush is formed in one piece.
- the transfer case can be implemented inexpensively, easily and at the same time space-saving.
- the transfer case has a thrust bearing device which is arranged between the first and the second sun gear and which supports the two sun gears in the axial direction to each other.
- the thrust bearing device is particularly preferably designed as a sliding bearing device, in particular as a sliding bearing ring.
- the bearing surfaces of the thrust bearing device are formed by axially facing end faces, which are arranged in a radial plane to the main direction of rotation.
- the bearing surfaces between the thrust bearing and the first sun gear are disposed in the first axial portion, the bearing surfaces between the thrust bearing and the second sun gear are arranged in the second axial portion.
- the first and the second sun gear together form an annular space surrounding the main axis of rotation, which is bounded radially on the outside by the toothings of the sun gears, wherein the axial bearing device is arranged in the annular space.
- the hinge part is particularly preferred as the outer part of a Tripod joint formed and has three recesses as bearing tracks for rolling elements of the inner part of the tripod joint.
- the second sun gear rotatably connected to a plug-axle receptacle.
- the transfer case is thus asymmetrical, wherein only on the side of the first sun gear, a hinge part is integrated in the transfer case.
- the transfer case is arranged asymmetrically in the vehicle with respect to the central axis of the vehicle, the distance between the transfer case and the driven wheel being smaller on the side of the joint part than on the opposite side. Due to the integrated joint part, an axial width of the transfer case can be reduced, so that the distance between the joint part and the driven wheel is increased despite the asymmetric position of the transfer case and an angle of an intermediate shaft disposed on the hinge part is reduced relative to the main axis of rotation.
- the transfer case is formed as a transverse differential for distributing the drive torque to driven wheels of an axle, wherein the transfer case between the driven wheels of the axle is arranged asymmetrically and wherein the distance between the first sun gear with the hinge part is smaller than the distance between the second sun gear and the other driven wheel is formed.
- the second sun gear is rotatably connected to the thru axle mount.
- the transfer case can be well integrated by the small axial width in the vehicle, at the same time increases the distance between the joint part and driven wheel and thus the length and the flexion angle between the main axis of rotation and the intermediate shaft is optimized.
- Figure 2 is a schematic longitudinal section through the transfer case in Figure 1;
- Figure 3 is a schematic three-dimensional lateral plan view of the transfer case of the preceding figures.
- Figure 4 is a schematic three-dimensional representation of an arrangement of the spur gears in the transfer case.
- the front axle 2 comprises two driven wheels 3a, b. Alternatively, it may also be the rear axle of the vehicle 1.
- the vehicle 1 comprises in its drive train a transfer case 4, which distributes a drive torque of the vehicle to two output shaft devices 5a, b.
- the drive torque is distributed from the transfer case 4 50:50 to the output shaft devices 5a, b.
- the transfer case 4 is thus formed as a transverse differential.
- the output shaft devices 5a, b can, for example, have a transmission-side compensating joint, an intermediate shaft and a wheel-side compensating joint, whereby a torque transmission from the transfer case 4 to the respective wheel is made possible.
- a compensating joint 6 is shown schematically only in the output shaft device 5a.
- the compensating joint 6 allows a change in angle and Optionally additionally a change in the axial position of the output shaft device 5a, or components thereof, relative to the transfer case 4. The exact structure of the compensating joint 6 will be described later.
- the transfer case 4 is designed as a Stirnradplanetengetriebe and has a planet carrier 7, which is arranged rotatably about a main axis of rotation H.
- the planet carrier 7 has a circumferential spur gear 8, so that the planet carrier 7 is formed as an input for the drive torque in the transfer case 4.
- first planetary gears 9 and second planet gears 10 are rotatably mounted.
- the first planet gears 9 are arranged with their axes of rotation on a first pitch circle diameter D1 and the second palm wheels 10 with their axes of rotation on a second pitch circle with the diameter D2, where D1> D2.
- the transfer case 4 comprises a first sun gear 1 1 and a second sun gear 12, which are both arranged rotatably about the main axis of rotation H.
- the first sun gear 1 1 meshes with the first planetary gears 9 in a first axial section I.
- the axial extent of the first axial section is defined by the width of the meshing teeth of the first sun gear 1 1 and the first planet gears 9.
- the second sun gear 12 meshes with the second planetary gears 10 in a second axial section II, wherein the axial width of the second axial section II is defined by the operative connection of the teeth of the second sun gear 12 and the second planetary gears 10.
- FIG. 4 illustrates a schematic three-dimensional representation of the gearwheels in the transfer case 4, the first and second planet gears 9, Arranged in pairs so that they each form planetary pairs 13.
- first planetary gear 9 With a second planetary gear 10 and in an axial section Z.
- first planetary gears 9 are designed in the axial width that they are extend into the second axial portion II, so that the axial intermediate portion Z overlaps in the representation shown in Figure 1 with the second axial portion II.
- the second axial section II and the intermediate axial section Z are arranged, in particular in a projection in the radial direction, in a common axial section A.
- the first sun gear 1 1 is rotatably connected to a hinge part 14 of the compensating joint 6.
- the joint part 14 and the first sun gear 1 1 are materially connected to each other, in particular welded.
- these two components can also be produced in one piece, for example via a forming process.
- the integration of the joint part 6 in the first sun gear 1 1 and thus in the transfer case 4 is achieved that despite an asymmetric positioning of the transfer case 4 with respect to the driven wheels 3 a, b in the direction of the driven wheel 3 a distance A between the joint part 14 of the compensating joint 6 and the driven wheel 3a is kept as large as possible. This has the advantage that with an angle compensation by the drive device 5a, the angle change or the maximum despite the small distance A can be kept small.
- FIG. 2 shows in a schematic longitudinal section through the main axis of rotation H, the transfer case 4.
- the planet carrier 7 by two side cover 15a, b is formed, wherein the side cover 15a, b - as is apparent from the figure 3 - are firmly connected by fasteners 16 in the form of rivets to a carrier 17 of the circumferential toothing 8.
- the side covers 15 a, b are connected to one another via bolts 18 a, b, on which the first planet gears and second planet gears 9, 10 are rotatably mounted.
- the first and second sun gear 1 1, 12 are arranged immediately adjacent and support each other via an arranged between the first and second sun gear 1 1, 12 thrust bearing 19 from.
- the axial bearing device 19 has at its axial end face a bearing surface for the first and the second sun gear 1 1, 12.
- the bearing surfaces extend in a radial plane to the main axis of rotation H.
- the bearing surfaces are arranged so that their radial plane intersects the teeth of the sun gears 1 1 and 12 respectively.
- the thrust bearing 19 is disposed in an annular space 20 between the sun gears 1 1, 12, which is bounded radially on the outside by the teeth of the sun gears 1 1, 12.
- the first sun gear 1 1 is connected to the hinge part 6, which is designed as Tripodgelenkaussenteil.
- the second sun gear 12 is equipped with a plug-axle receptacle 25 for receiving a thru-axle.
- the second sun gear 12 may also be coupled to another hinge part.
- the side cover 15a has a tubular spigot portion 21 arranged coaxially and concentrically with the main rotation axis H.
- the nozzle section 21 and / or the side cover 15a serves as a carrier for a bearing device 22, which is designed as a plain bearing bush.
- the bearing device 22 has a flange-shaped axial bearing portion 23 and a bush-shaped radial bearing portion 24, wherein the thrust bearing portion 23 between the side cover 15 a and the first sun gear 1 1 is arranged and the first sun gear 1 1 in axial Direction stores.
- the radial bearing section 24 is arranged between the neck section 21 and the joint part 6 and supports the joint part 6 in the radial direction.
- the joint part 6 which is designed as a tripod joint outer part and has a polygonal, in particular hexagonal, shape in a cross section perpendicular to the main axis of rotation H. 4, the spur gears of the transfer case 4 is shown in a schematic three-dimensional representation again.
- the modulus m as defined for example by DIN 867 and / or ISO 53, is the same for both sun gears 1 1 and 12.
- the number of teeth is the same for both sun gears 1 1, 12.
- the different outer diameter and / or tip diameter of the sun gears 1 1, 12 are achieved by a different profile displacement of the teeth of the sun gears 1 1, 12.
- the first planetary gears 9 and the second planetary gears 10 are arranged in planetary pairs 13 and mesh with each other in pairs.
- the axial width of the first planet gears 9 extends over the entire axial width of the first and the second sun gear 1 1, 12, the axial width of the second planet gears 10, however, is limited to the axial width of the second sun gear 12.
- the axes of rotation of the first planetary gears 9 are arranged on a circle with a diameter D1 and the axes of rotation of the second planetary gears are arranged on a circle with the diameter D2, where D1> D2.
- the transfer case 4 is dimensioned so that the first planet gears 9 are arranged without contact to the second sun gear 12. LIST OF REFERENCE NUMBERS
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Abstract
In einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs sind oftmals eine oder mehrere Differenziale vorgesehen, welche ein Antriebsdrehmoment wahlweise auf zwei Achsen des Fahrzeugs oder innerhalb einer Achse auf zwei angetriebene Räder verteilen. Es wird ein Verteilergetriebe (4) für ein Fahrzeug (1) mit einem Planetenträger (7), mit ersten und mit zweiten Planetenrädern (9,10), mit einem ersten und mit einem zweiten Sonnenrad (11,12), wobei das erste Sonnenrad (11) mit den ersten Planetenrädern (9) in einem ersten axialen Teilabschnitt (I) kämmt und wobei das zweite Sonnenrad (12) mit den zweiten Planetenrädern (10) in einem zweiten axialen Teilabschnitt (II) kämmt, und wobei die ersten und die zweiten Planetenräder (9,10) Planetenpaare (13) bilden, wobei in jedem der Planetenpaare (13) ein erstes und ein zweites Planetenrad (9,10) in einem axialen Zwischenabschnitt (Z) miteinander kämmen, vorgeschlagen, wobei das erste Sonnenrad (11) mit einem Gelenkteil (14) eines Ausgleichsgelenks (6) starr verbunden ist, und wobei der axiale Zwischenabschnitt (Z) und der zweite axiale Teilabschnitt (II) zumindest teilweise in einem gemeinsamen Axialabschnitt (A) zu der Hauptdrehachse (H) angeordnet sind.
Description
Bezeichnung der Erfindung
Verteilergetriebe mit Gelenkteil sowie Fahrzeug mit dem Verteilergetriebe
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit diesem Verteilergetriebe.
In einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs sind oftmals eine oder mehrere Differenziale vorgesehen, welche ein Antriebsdrehmoment wahlweise auf zwei Achsen des Fahrzeugs oder innerhalb einer Achse auf zwei angetriebene Räder verteilen. Hierzu weisen die Differenziale oftmals einen Eingang sowie zwei Ausgänge auf, wobei das Antriebsdrehmoment über den Eingang in das Differenzial eingeleitet und von dem Differenzial auf die zwei Ausgänge verteilt wird.
Die Druckschrift DE10 2007 004 709 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart ein Stirnraddifferenzial in Planetenbauweise, wobei ein Planetenradträger einen Eingang und zwei Abtriebssonnen die Ausgänge bilden. In der in der Figur 12 dargestellten Ausführungsform sind die Abtriebssonnen jeweils einteilig mit Gelenkteilen ausgebildet, sodass das Stirnraddifferenzial integrierte Gelenkteile aufweist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verteilergetriebe für ein Fahrzeug zu entwerfen, welches besonders einfach in das Fahrzeug integriert werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Verteilergetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Verteilergetriebe vorgeschlagen, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Verteilergetriebe ist besonders bevorzugt als ein Differenzialgetriebe ausgebildet. Das Verteilergetriebe kann insbesondere als ein Längsdifferenzialgetriebe ausgebildet sein, welches ein Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs auf zwei Achsen des Fahrzeugs verteilt. Besonders bevorzugt ist das Verteilergetriebe jedoch als ein Querdifferenzialgetriebe ausgebildet, welches das Antriebsdrehmoment auf zwei Räder einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs verteilt. Das Verteilergetriebe ist besonders bevorzugt als ein Stirnradgetriebe ausgebildet. Das Verteilergetriebe umfasst einen Planetenträger, wobei der Planetenträger eine Hauptdrehachse definiert. Der Planetenträger ist besonders bevorzugt als Eingang des Verteilergetriebes ausgebildet. Besonders bevorzugt trägt der Planetenträger eine mechanische Schnittstelle oder ist mit dieser drehfest verbunden, um ein Antriebsdrehmoment in das Verteilergetriebe einzuleiten. Die mechanische Schnittstelle kann z.B. als ein umlaufendes Tellerrad oder als eine Stirnverzahnung ausgebildet sein. Im Betrieb des Verteilergetriebes dreht der Planetenträger um die Hauptdrehachse. Ferner umfasst das Verteilergetriebe erste und zweite Planetenräder, wobei die Planetenräder auf dem Planetenträger drehbar angeordnet sind. Die Planetenräder sind mit ihren Drehachsen parallel versetzt zu der Hauptdrehachse angeordnet. Vorzugsweise weist das Verteilergetriebe mindestens drei erste und/oder mindestens drei zweite Planetenräder auf. Die Planetenräder sind insbesondere als Stirnzahnräder ausgebildet.
Das Verteilergetriebe umfasst ein erstes und ein zweites Sonnenrad, welche ebenfalls im Betrieb um die Hauptdrehachse rotieren können und/oder
koaxial zu der Hauptdrehachse angeordnet sind. Insbesondere weist jedes der Sonnenräder eine Stirnradverzahnung auf. Die Sonnenräder und die Planetenräder sind so angeordnet, dass das erste Sonnenrad mit den ersten Planetenrädern in einem ersten axialen Teilabschnitt in Bezug auf die Hauptdrehachse kämmt. Das zweite Sonnenrad kämmt mit den zweiten Planetenrädern in einem zweiten axialen Teilabschnitt in Bezug auf die Hauptdrehachse. In dem ersten beziehungsweise zweiten axialen Teilabschnitt greifen somit die Verzahnungen der Planetenräder in die Verzahnungen der Sonnenräder ein, um in Wirkverbindung miteinander zu treten.
Die Planetenräder sind paarweise angeordnet, sodass diese eine Mehrzahl, vorzugsweise mindestens drei, Planetenpaare bilden. Jedes der Planetenpaare umfasst ein erstes und ein zweites Planetenrad, wobei das erste und das zweite Planetenrad in dem Planetenpaar in einem axialen Zwischenabschnitt in Bezug auf die Hauptdrehachse miteinander kämmen. Insbesondere greift die Verzahnung des ersten Planetenrads in eine Verzahnung des zweiten Planetenrads ein, um miteinander in Wirkverbindung zu treten.
Mindestens das erste Sonnenrad ist mit einem Gelenkteil eines Ausgleichsgelenks starr, insbesondere drehfest und verschiebefest, verbunden. Das Gelenkteil und das erste Sonnenrad können einstückig ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass das Gelenkteil und das Sonnenrad stoffschlüssig oder über eine unlösbare Verbindung miteinander verbunden sind. Das Ausgleichsgelenk ist insbesondere als ein Gleichlaufgelenk ausgebildet. Das Ausgleichsgelenk, insbesondere ausgebildet als das Gleichlaufgelenk, dient zur Übertragung eines Drehmoments zwischen Komponenten des Antriebsstrangs, die sich nicht exakt in Flucht zueinander befinden. Das Ausgleichsgelenk, insbesondere das Gleichlaufgelenk, ist als homokinetisches Gelenk ausgebildet. Optional ergänzend ist das Ausgleichsgelenk ausgebildet, eine axiale Verschiebbarkeit der Komponenten zueinander bereitzustellen und ist als
ein Gleichlaufverschiebegelenk ausgebildet. Insbesondere ist das Gelenkteil in dem Verteilergetriebe integriert oder ragt in dieses hinein.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der axiale Zwischenabschnitt und der zweite axiale Teilabschnitt zumindest teilweise in einem gemeinsamen Axialabschnitt zu der Hauptdrehachse angeordnet sind. Somit wird ein gemeinsamer Axialabschnitt definiert, in dem -in axialer Richtung betrachtet - sowohl der axiale Zwischenabschnitt als auch der zweite axiale Teilabschnitt zumindest teilweise angeordnet ist. Im Speziellen überlappen der axiale Zwischenabschnitt und der zweite axiale Teilabschnitt in dem gemeinsamen Axialabschnitt.
Durch die in axialer Richtung zu der Hauptdrehachse betrachtet sehr kompakte Anordnung des ersten und des zweiten axialen Teilabschnitts sowie des axialen Zwischenabschnitts wird die axiale Breite des Verteilergetriebes reduziert. Insbesondere ist es möglich, die zwei Sonnenräder, insbesondere die Verzahnungen der zwei Sonnenräder, unmittelbar benachbart zueinander anzuordnen. Letztendlich ist die axiale Breite des Bauraums für die Planetenräder und die Sonnenräder nur noch durch die axiale Breite der Sonnenräder beziehungsweise deren Verzahnungen definiert. Ein Zwischenraum zwischen den Verzahnungen der Sonnenräder ist vorzugsweise kleiner als 50%, insbesondere kleiner als 30% und im speziellen kleiner als 10% der axialen Breite der Verzahnung eines der Sonnenräder. Durch die Verringerung der axialen Breite des Verteilergetriebes kann die Integration des Verteilergetriebes in dem Fahrzeug vereinfacht werden, da der Bedarf an Bauraum in axialer Richtung verringert ist.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weisen das erste und das zweite Sonnenrad jeweils die gleiche Anzahl von Zähnen auf, wobei der Außendurchmesser, insbesondere der Kopfkreisdurchmesser, des einen Sonnenrads kleiner als der Außendurchmesser, insbesondere Kopfkreisdurchmesser, des anderen Sonnenrads ausgebildet ist. Besonders
bevorzugt ist die Größe des Moduls m bei beiden Sonnenrädern gleich ausgebildet. Die Unterschiede in dem Außendurchmesser beziehungsweise dem Kopfkreisdurchmesser werden insbesondere durch eine negative Profilverschiebung für den kleineren Außendurchmesser beziehungsweise durch eine positive Profilverschiebung für den größeren Außendurchmesser erreicht.
Die Profilverschiebung für den bevorzugten Fall einer Evolventenverzahnung ist definiert als der Abstand der Profilbezugslinie vom Teilzylinder wie dies z.B. in der DIN 3690 definiert ist. Die Profilverscheibung wird mit dem Profilverschiebungsfaktor x als Vielfaches des Notmalmoduls angegeben, so dass die Profilverschiebung = x*mn ist.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist das mit dem Gelenkteil verbundene erste Sonnenrad als das Sonnenrad mit dem größeren Außendurchmesser, insbesondere mit dem größeren Kopfkreisdurchmesser, und/oder mit der positiven Profilverschiebung ausgebildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die ersten Planetenräder über den axialen Zwischenbereich und über den ersten axialen Teilabschnitt. Insbesondere erstrecken sich die ersten Planetenräder über die Breite beider Sonnenräder, insbesondere über die Breite der Verzahnungen der beiden Sonnenräder.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist das Verteilergetriebe einen Stutzenabschnitt auf, wobei der Stutzenabschnitt drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist und wobei das Gelenkteil in dem Stutzenabschnitt insbesondere in radialer Richtung gelagert ist. Der Stutzenabschnitt umfasst vorzugsweise einen rohrförmigen Abschnitt, welcher koaxial und konzentrisch zu der Hauptdrehachse angeordnet ist. Besonders bevorzugt bildet der Stutzenabschnitt zugleich einen Teilabschnitt eines Seitendeckels des Planetenträgers, wobei durch diese Doppelfunktion die axiale Breite des Verteilergetriebes gering gehalten wird.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verteilergetriebe eine Lagereinrichtung, wobei die Lagereinrichtung das erste Sonnenrad in axialer Richtung und insbesondere zugleich das Gelenkteil in radialer Richtung lagert. In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist die Lagereinrichtung als eine Gleitlagerbuchse ausgebildet, die in dem Stutzenabschnitt abschnittsweise angeordnet ist. Die Gleitlagerbuchse weist bevorzugt einen Radiallagerabschnitt und einen Axiallagerabschnitt auf, wobei der Radiallagerabschnitt auf einem buchsenförmigen Abschnitt und der Axiallagerabschnitt auf einem flanschförmigen Abschnitt in einer Radialebene senkrecht zur Hauptdrehachse angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist die Gleitlagerbuchse einteilig ausgebildet. In dieser Ausgestaltung kann das Verteilergetriebe kostengünstig, einfach und zugleich raumsparend umgesetzt werden.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Verteilergetriebe eine Axiallagereinrichtung auf, welche zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad angeordnet ist und welche die beiden Sonnenräder in axialer Richtung zueinander lagert. Die Axiallagereinrichtung ist besonders bevorzugt als eine Gleitlagereinrichtung, insbesondere als ein Gleitlagerring ausgebildet. Die Lagerflächen der Axiallagereinrichtung sind durch axial gewandte Stirnflächen gebildet, die in einer Radialebene zu der Hauptdrehrichtung angeordnet sind. Die Lagerflächen zwischen der Axiallagereinrichtung und dem ersten Sonnenrad sind in dem ersten axialen Teilabschnitt angeordnet, die Lagerflächen zwischen der Axiallagereinrichtung und dem zweiten Sonnenrad sind in dem zweiten axialen Teilabschnitt angeordnet. Insbesondere formen das erste und das zweite Sonnenrad gemeinsam einen die Hauptdrehachse umlaufenden Ringraum, welcher radial außenseitig durch die Verzahnungen der Sonnenräder begrenzt ist, wobei die Axiallagereinrichtung in dem Ringraum angeordnet ist.
Das Gelenkteil ist besonders bevorzugt als das Außenteil eines
Tripodgelenks ausgebildet und weist drei Aussparungen als Lagerbahnen für Wälzkörper des Innenteils des Tripodgelenks auf.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Sonnenrad, mit einer Steckachsenaufnahme drehfest verbunden. Das Verteilergetriebe ist somit asymmetrisch ausgebildet, wobei nur auf der Seite des ersten Sonnenrads ein Gelenkteil in dem Verteilergetriebe integriert ist. Das Verteilergetriebe wird in dem Fahrzeug in Bezug auf die Mittelachse des Fahrzeugs asymmetrisch angeordnet, wobei der Abstand zwischen dem Verteilergetriebe und angetriebenem Rad auf der Seite des Gelenkteils kleiner als auf der gegenüberliegenden Seite ist. Durch das integrierte Gelenkteil kann eine axiale Baubreite des Verteilergetriebes verringert werden, sodass der Abstand zwischen dem Gelenkteil und dem angetriebenen Rad trotz der asymmetrischen Position des Verteilergetriebes vergrößert ist und ein Winkel einer an dem Gelenkteil angeordneten Zwischenwelle gegenüber der Hauptdrehachse verringert ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit dem Verteilergetriebe, wie dieses zuvor beschrieben wurde, beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Besonders bevorzugt ist das Verteilergetriebe als ein Querdifferenzial zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf angetriebene Räder einer Achse ausgebildet, wobei das Verteilergetriebe zwischen den angetriebenen Rädern der Achse asymmetrisch angeordnet ist und wobei der Abstand zwischen dem ersten Sonnenrad mit dem Gelenkteil kleiner als der Abstand zwischen dem zweiten Sonnenrad und dem anderen angetriebenen Rad ausgebildet ist. Im speziellen ist das zweite Sonnenrad mit der Steckachsenaufnahme drehfest verbunden. In dieser Ausgestaltung kann das Verteilergetriebe durch die geringe axiale Baubreite gut in das Fahrzeug integriert werden, wobei zugleich der Abstand zwischen Gelenkteil und angetriebenen Rad vergrößert und somit die Länge und der Beugewinkel zwischen Hauptdrehachse und der Zwischenwelle optimiert ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen: Figur 1 eine stark schematisierte Skizze eines Fahrzeugs mit einem Verteilergetriebe als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 einen schematischen Längsschnitt durch das Verteilergetriebe in der Figur 1 ;
Figur 3 eine schematische dreidimensionale seitliche Draufsicht auf das Verteilergetriebe der vorhergehenden Figuren;
Figur 4 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Anordnung der Stirnräder in dem Verteilergetriebe.
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Skizze ein Fahrzeug 1 im Bereich der Vorderachse 2. Die Vorderachse 2 umfasst zwei angetriebene Räder 3a, b. Alternativ kann es sich auch um die Hinterachse des Fahrzeugs 1 handeln.
Das Fahrzeug 1 umfasst in seinem Antriebsstrang ein Verteilergetriebe 4, welches ein Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs auf zwei Abtriebswelleneinrichtungen 5a, b verteilt. Insbesondere wird das Antriebsdrehmoment von dem Verteilergetriebe 4 50:50 auf die Abtriebswelleneinrichtungen 5a, b verteilt. Das Verteilergetriebe 4 ist somit als ein Querdifferenzial ausgebildet. Die Abtriebswelleneinrichtungen 5a, b können beispielsweise ein getriebeseitiges Ausgleichsgelenk, eine Zwischenwelle und ein radseitiges Ausgleichsgelenk aufweisen, wodurch eine Drehmomentübertragung von dem Verteilergetriebe 4 auf das jeweilige Rad ermöglicht wird. In der Darstellung in der Figur 1 ist nur bei der Abtriebswelleneinrichtung 5a ein Ausgleichsgelenk 6 schematisiert dargestellt. Das Ausgleichsgelenk 6 erlaubt eine Winkeländerung und
optional ergänzend eine Änderung der axialen Lage der Abtriebswelleneinrichtung 5a, beziehungsweise Komponenten davon, relativ zu dem Verteilergetriebe 4. Der genaue Aufbau des Ausgleichsgelenks 6 wird später noch beschrieben.
Das Verteilergetriebe 4 ist als ein Stirnradplanetengetriebe ausgebildet und weist einen Planetenträger 7 auf, welcher um eine Hauptdrehachse H drehbar angeordnet ist. Der Planetenträger 7 weist eine umlaufende Stirnverzahnung 8 auf, sodass der Planetenträger 7 als ein Eingang für das Antriebsdrehmoment in das Verteilergetriebe 4 ausgebildet ist.
In dem Planetenträger 7 sind erste Planetenräder 9 und zweite Planetenräder 10 drehbar gelagert. Die ersten Planetenräder 9 sind mit ihren Drehachsen auf einem ersten Teilkreisdurchmesser D1 und die zweiten Palentenräder 10 mit ihren Drehachsen auf einem zweiten Teilkreis mit dem Durchmesser D2 angeordnet, wobei D1 > D2 gilt.
Ferner umfasst das Verteilergetriebe 4 ein erstes Sonnenrad 1 1 und ein zweites Sonnenrad 12, welche beide drehbar um die Hauptdrehachse H angeordnet sind. Das erste Sonnenrad 1 1 kämmt mit den ersten Planetenrädern 9 in einem ersten axialen Teilabschnitt I. Die axiale Erstreckung des ersten axialen Teilabschnitts wird durch die Breite der in Wirkverbindung stehenden Verzahnungen des ersten Sonnenrads 1 1 und der ersten Planetenräder 9 definiert.
Das zweite Sonnenrad 12 kämmt mit den zweiten Planetenrädern 10 in einem zweiten axialen Teilabschnitt II, wobei die axiale Breite des zweiten axialen Teilabschnitts II durch die Wirkverbindung der Verzahnungen des zweiten Sonnenrads 12 und den zweiten Planetenrädern 10 definiert ist.
Wie sich insbesondere in Zusammenschau mit der Figur 4, welche eine schematische dreidimensionale Darstellung der Zahnräder in dem Verteilergetriebe 4 illustriert, sind die ersten und zweiten Planetenräder 9,
10 paarweise angeordnet, sodass diese jeweils Planetenpaare 13 bilden. In jedem Planetenpaar kämmt ein erstes Planetenrad 9 mit einem zweiten Planetenrad 10 und zwar in einem axialen Teilabschnitt Z. Wie sich aus einer Zusammenschau der Figur 1 und der Figur 4 ergibt, sind die ersten Planetenräder 9 in der axialen Breite so ausgeführt, dass diese sich in den zweiten axialen Teilabschnitt II erstrecken, sodass der axiale Zwischenabschnitt Z in der in der Figur 1 gezeigten Darstellung mit dem zweiten axialen Teilabschnitt II überlappt. Alternativ ausgedrückt kann auch gesagt werden, dass der zweite axiale Teilabschnitt II und der axiale Zwischenabschnitt Z insbesondere in einer Projektion in radialer Richtung in einem gemeinsamen Axialabschnitt A angeordnet sind. Durch diese überlappende Anordnung des zweiten axialen Teilabschnitts II und dem axialen Zwischenabschnitt wird eine axiale Breite B des Verteilergetriebes 4 stark verringert.
Wie sich aus der Figur 1 ergibt, ist das erste Sonnenrad 1 1 mit einem Gelenkteil 14 des Ausgleichsgelenks 6 drehfest verbunden. Insbesondere sind das Gelenkteil 14 und das erste Sonnenrad 1 1 miteinander stoffschlüssig verbunden, im speziellen verschweißt. Alternativ können diese beiden Komponenten auch einteilig zum Beispiel über einen Umformprozess hergestellt sein. Durch die Integration des Gelenkteils 6 in das erste Sonnenrad 1 1 und somit in das Verteilergetriebe 4 wird erreicht, dass trotz einer asymmetrischer Positionierung des Verteilergetriebes 4 in Bezug auf die angetriebenen Räder 3a, b in Richtung des angetriebenen Rads 3a ein Abstand A zwischen dem Gelenkteil 14 des Ausgleichsgelenks 6 und dem angetriebenen Rad 3a möglichst groß gehalten wird. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Winkelausgleich durch die Antriebseinrichtung 5a die Winkeländerung oder der maximale trotz des geringen Abstands A klein gehalten werden kann.
Die Figur 2 zeigt in einem schematischen Längsschnitt durch die Hauptdrehachse H das Verteilergetriebe 4. Aus dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass der Planetenträger 7 durch zwei Seitendeckel 15a, b
gebildet ist, wobei die Seitendeckel 15a, b - wie es sich aus der Figur 3 ergibt - durch Befestigungselemente 16 in Form von Nieten mit einem Träger 17 der umlaufenden Verzahnung 8 fest verbunden sind. Aus der Figur 3 ist auch zu entnehmen, dass die Seitendeckel 15 a, b über Bolzen 18a, b miteinander verbunden sind, auf denen die ersten Planetenräder und zweiten Planetenräder 9, 10 drehbar gelagert sind.
Das erste und zweite Sonnenrad 1 1 , 12 sind unmittelbar benachbart angeordnet und stützen sich gegenseitig über eine zwischen dem ersten und zweiten Sonnenrad 1 1 , 12 angeordnete Axiallagereinrichtung 19 ab. Die Axiallagereinrichtung 19 weist an deren axialen Stirnseite eine Lagerfläche für das erste beziehungsweise das zweite Sonnenrad 1 1 , 12 auf. Die Lagerflächen verlaufen in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse H. Die Lagerflächen sind so angeordnet, dass deren Radialebene die Verzahnungen der Sonnenräder 1 1 beziehungsweise 12 schneidet. Insbesondere ist die Axiallagereinrichtung 19 in einem Ringraum 20 zwischen den Sonnenrädern 1 1 , 12 angeordnet, welcher radial außenseitig durch die Verzahnung der Sonnenräder 1 1 , 12 begrenzt ist. Das erste Sonnenrad 1 1 ist mit dem Gelenkteil 6 verbunden, welches als Tripodgelenkaussenteil ausgebildet ist. Das zweite Sonnenrad 12 ist dagegen mit einer Steckachsenaufnahme 25 zur Aufnahme einer Steckachse ausgerüstet. Bei alternativen Ausführungsformen kann das zweite Sonnenrad 12 auch mit einem weiteren Gelenkteil gekoppelt sein.
Der Seitendeckel 15a weist einen rohrförmigen Stutzenabschnitt 21 auf, welcher koaxial und konzentrisch zu der Hauptdrehachse H angeordnet ist. Der Stutzenabschnitt 21 und/oder der Seitendeckel 15a dient als Träger für eine Lagereinrichtung 22, welche als eine Gleitlagerbuchse ausgebildet ist. Die Lagereinrichtung 22 weist einen flanschförmigen Axiallagerabschnitt 23 und einen buchsenförmigen Radiallagerabschnitt 24 auf, wobei der Axiallagerabschnitt 23 zwischen dem Seitendeckel 15a und dem ersten Sonnenrad 1 1 angeordnet ist und das erste Sonnenrad 1 1 in axialer
Richtung lagert. Der Radiallagerabschnitt 24 ist dagegen zwischen dem Stutzenabschnitt 21 und dem Gelenkteil 6 angeordnet und lagert das Gelenkteil 6 in radialer Richtung. Die Figur 3 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung insbesondere das Gelenkteil 6, welches als ein Tripodgelenkaußenteil ausgebildet ist und in einem Querschnitt senkrecht zu der Hauptdrehachse H eine mehreckige, insbesondere sechseckige Form aufweist. In der Figur 4 ist in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung die Stirnzahnräder des Verteilergetriebes 4 nochmals dargestellt. Aus der Darstellung ist zu entnehmen, dass das erste Sonnenrad 1 1 einen größeren Außendurchmesser und/oder Kopfkreisdurchmesser als das zweite Sonnenrad 12 aufweist. Der Modul m, wie dieser beispielsweise über die DIN 867 und/oder die ISO 53 definiert ist, ist jedoch bei beiden Sonnenrädern 1 1 und 12 gleich. Auch die Anzahl der Zähne ist bei beiden Sonnenrädern 1 1 , 12 gleich. Die unterschiedlichen Außendurchmesser und/oder Kopfkreisdurchmesser der Sonnenräder 1 1 , 12 werden durch eine unterschiedliche Profilverschiebung der Verzahnungen der Sonnenräder 1 1 , 12 erreicht.
Die ersten Planetenräder 9 und die zweiten Planetenräder 10 sind in Planetenpaaren 13 angeordnet und kämmen paarweise miteinander. Die axiale Breite der ersten Planetenräder 9 erstreckt sich über die gesamte axiale Breite des ersten und des zweiten Sonnenrads 1 1 , 12, die axiale Breite der zweiten Planetenräder 10 ist dagegen auf die axiale Breite des zweiten Sonnenrads 12 begrenzt. Die Drehachsen der ersten Planetenräder 9 sind auf einem Kreis mit einem Durchmesser D1 und die Drehachsen der zweiten Planetenräder sind auf einem Kreis mit dem Durchmesser D2 angeordnet, wobei D1 >D2 gilt. Das Verteilergetriebe 4 ist so dimensioniert, dass die ersten Planetenräder 9 kontaktfrei zu dem zweiten Sonnenrad 12 angeordnet sind.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeug
2 Vorderachse
3a, b Räder
4 Verteilergetriebe
5a, b Abtriebswelleneinrichtungen
6 Ausgleichsgelenk
7 Planetenträger
8 Stirnverzahnung
9 erste Planetenräder
10 zweite Planetenräder
1 1 erstes Sonnenrad
12 zweites Sonnenrad
13 Planetenpaare
14 Gelenkteil
15a, b Seitendeckel
16 Befestigungselennente
17 Träger
18a, b Bolzen
19 Axiallagereinrichtung
20 Ringraum
21 Stutzenabschnitt
22 Lagereinrichtung
23 Axiallagerabschnitt
24 Radiallagerabschnitt
25 Steckachsenaufnahnne
Claims
1 . Verteilergetriebe (4) für ein Fahrzeug (1 ) mit einem Planetenträger (7), wobei der Planetenträger (7) eine Hauptdrehachse (H) definiert, mit ersten und mit zweiten Planetenrädern (9,10), wobei die Planetenräder (9,10) auf dem Planetenträger (7) drehbar angeordnet sind, mit einem ersten und mit einem zweiten Sonnenrad (1 1 ,12), wobei das erste Sonnenrad (1 1 ) mit den ersten Planetenrädern (9) in einem ersten axialen Teilabschnitt (I) kämmt und wobei das zweite Sonnenrad (12) mit den zweiten Planetenrädern (10) in einem zweiten axialen Teilabschnitt (II) kämmt, und wobei die ersten und die zweiten Planetenräder (9,10) Planetenpaare (13) bilden, wobei in jedem der Planetenpaare (13) ein erstes und ein zweites Planetenrad (9,10) in einem axialen Zwischenabschnitt (Z) miteinander kämmen, wobei das erste Sonnenrad (1 1 ) mit einem Gelenkteil (14) eines Ausgleichsgelenks (6) starr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Zwischenabschnitt (Z) und der zweite axiale Teilabschnitt (II) zumindest teilweise in einem gemeinsamen Axialabschnitt (A) zu der Hauptdrehachse (H) angeordnet sind.
2. Verteilergetriebe (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass das erste und das zweite Sonnenrad (1 1 ,12) die gleiche Anzahl von Zähnen aufweist, wobei der Außendurchmesser des zweiten Sonnenrads (1 1 ) kleiner als der Außendurchmesser des ersten Sonnenrads (1 1 ) ausgebildet ist.
3. Verteilergetriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten Planentenräder (1 1 ) über den axialen Zwischenbereich (Z) und über den ersten axialen Teilabschnitt
(I) erstrecken.
4. Verteilergetriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Stutzenabschnitt (21 ), wobei der Stutzenabschnitt (21 ) drehfest mit dem Planetenträger (7) verbunden ist und wobei das Gelenkteil (14) in dem Stutzenabschnitt (21 ) gelagert ist.
5. Verteilergetriebe (4) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Lagereinrichtung (22), wobei die Lagereinrichtung (22) das erste Sonnenrad
(I I ) in axialer Richtung und das Gelenkteil (14) in dem Stutzenabschnitt (21 ) in der radialen Richtung lagert.
6. Verteilergetriebe (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (22) als eine Gleitlagerbuchse ausgebildet ist, die in dem Stutzenabschnitt (21 ) angeordnet ist.
7. Verteilergetriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Axiallagereinrichtung (19), wobei die Axiallagereinrichtung (19) zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad (1 1 , 12) angeordnet ist und wobei die Axiallagereinrichtung (19) die Sonnenräder (1 1 , 12) in axialer Richtung zueinander lagert, wobei die Lagerflächen zwischen der Axiallagereinrichtung (19) und dem ersten Sonnenrad (1 1 ) mit dem ersten axialen Teilabschnitt (I) in radialer Richtung zu der Hauptdrehachse (H) überlappt und die Lagerfläche zwischen der Axiallagereinrichtung (19) und dem zweiten Sonnenrad (12) mit dem zweiten
axialen Teilabschnitt (II) in radialer Richtung zu der Hauptdrehachse (H) überlappt.
8. Verteilergetriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkteil (14) als ein Tripod ausgebildet ist.
9. Verteilergetriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (12) mit einer Steckachsenaufnahme (25) drehfest verbunden ist.
10. Fahrzeug (1 ) mit einem Verteilergetriebe (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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