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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnraddifferential zur Aufteilung eines Antriebsdrehmomentes auf ein erstes und auf ein zweites Ausgangsstirnrad, wobei dieses Stirnraddifferential einen Planetenträger mit mehreren mit diesem umlaufenden Umlaufplanetenrädern aufweist, die eine erste und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe bilden. Die Umlaufplanetenräder der ersten Umlaufplanetenradgruppe stehen dabei mit dem ersten Ausgangsstirnrad in Eingriff und die Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe stehen mit dem zweiten Ausgangsstirnrad in Eingriff. Zudem stehen die Umlaufplanetenräder beider Umlaufplanetenradgruppen unter Bildung eines durch entsprechenden Zahneingriff in sich geschlossenen Planetenräderkranzes miteinander in Eingriff, so dass sich die Umlaufplanetenräder dieser beiden Umlaufplanetenradgruppen gegensinnig drehen, und damit die beiden Ausgangsstirnräder über den Planetenräderkranz letztlich mit dem Übersetzungsverhältnis „–1“ gekoppelt sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Aus
US 3,738,192 A ist ein Stirnraddifferential der eingangs genannten Bauart bekannt. Die Umlaufplanetenräder sind so gestaltet, dass diese jeweils einen Stirnradabschnitt und einen Zapfenabschnitt aufweisen, wobei die Axiallänge des Zapfenabschnitts kürzer ist, als die Axiallänge des Stirnradabschnitts. Die Umlaufplanetenräder bilden zwei Umlaufplanetenradgruppen. Die Umlaufplanentenräder dieser beiden Umlaufplanetenradgruppen sind derart wechselweise zusammengefügt, dass zwischen den Umlaufplanetenrädern jeweils einer Umlaufplanetenradgruppe die Zapfenabschnitte der Umlaufplanetenräder der anderen Umlaufplanetenradgruppe zu liegen kommen. Die Eingriffszonen der miteinander in Eingriff stehenden Umlaufplanetenräder befinden sich axial zwischen den beiden der jeweiligen Gruppe zugeordneten Abtriebszahnrädern.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stirnraddifferential zu schaffen das sich durch eine kompakte Bauform, eine hohe innere Steifigkeit und ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stirnraddifferential, mit:
- – einem zum Umlauf um eine Differentialachse vorgesehenen Planetenträger,
- – einem ersten Ausgangsstirnrad das koaxial zur Differentialachse angeordnet ist,
- – einem zweiten Ausgangsstirnrad das ebenfalls koaxial zur Differentialachse angeordnet ist,
- – einem Umlaufplanetensatz, der mehrere Umlaufplanetenräder umfasst deren Planentenachsen parallel zur Differentialachse ausgerichtet sind, wobei die Umlaufplanetenräder eine erste Umlaufplanetenradgruppe und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe bilden, und
- – die Umlaufplanetenräder der ersten Umlaufplanetenradgruppe mit dem ersten Ausgangsstirnrad in Eingriff stehen,
- – die Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe mit dem zweiten Ausgangsstirnrad in Eingriff stehen, und
- – jeweils zwei Umlaufplanetenräder einer Umlaufplanetenradgruppe über ein in diese beiden Umlaufplanetenräder eingreifendes Umlaufplanetenrad der entsprechend anderen Umlaufplanetenradgruppe gekoppelt sind, wobei sich dieses Stirnraddifferential dadurch auszeichnet,
- – dass die Eingriffszonen zwischen den Umlaufplanetenrädern der beiden Umlaufplanetenradgruppen sich auf dem Axialniveau der Eingriffszonen zwischen den Umlaufplaneten der ersten Planetengruppe und dem ersten Ausgangsstirnrad befinden.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die axiale Länge der Eingriffszonen zwischen den Umlaufplanetenrädern der beiden Umlaufplanetenradgruppen zu vergrößern und die Belastung der Verzahnung der Umlaufplanetenräder zu reduzieren. Weiterhin wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die an den Umlaufplanetenrädern angreifenden Kippmomente, konkret die Kippmomente um Achsen die nicht parallel zur Differentialachse verlaufen, zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stirnraddifferential derart ausgebildet, dass die Planetenachsen der ersten Umlaufplanetenradgruppe auf einem ersten Teilkreis angeordnet sind und die Planetenachsen der zweiten Umlaufplanetenradgruppe auf einem zweiten Teilkreis angeordnet sind, und der erste Teilkreis einen kleineren Durchmesser aufweist als der zweite Teilkreis. Die Durchmesserdifferenz dieser beiden Teilkreise ist dabei derart auf die Geometrie der insgesamt verbauten Stirnräder abgestimmt, dass der Kopfkreis der Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenrädergruppe nicht in den Kopfkreis des ersten Ausgangsstirnrades eintaucht.
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Die Ausgangsstirnräder sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen. Soweit geringe Differenzen hinsichtlich der Drehmomentenverteilung zulässig, oder gefordert sind, können sich die Zähnezahlen unterscheiden.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist insbesondere bei der Ausführung der beiden Ausgangsstirnräder mit gleichen Zähnezahlen das erste Ausgangsstirnrad so ausgebildet, dass dieses eine negative Profilverschiebung aufweist. Das erste Ausgangsstirnrad erhält damit einen durch negative Profilverschiebung reduzierten Kopfkreisdurchmesser.
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Insbesondere in Kombination mit der vorangehend genannten Maßnahme wird vorzugsweise das zweite Ausgangsstirnrad so ausgeführt, dass dieses eine positive Profilverschiebung aufweist. Hierdurch erlangt das zweite Ausgangsstirnrad einen vergrößerten Kopfkreisdurchmesser.
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Die Umlaufplanetenräder selbst sind vorzugsweise so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen. Auch an den Umlaufplanetenrädern können positive und negative Profilverschiebungen zur Erreichung optimaler Eingriffsverhältnisse realisiert sein. Innerhalb einer Gruppe werden die Umlaufplanetenräder als baugleiche Komponenten ausgeführt, wodurch sich Kostenvorteile hinsichtlich der Fertigung der Planetenräder und auch Vereinfachungen beim Einbau derselben ergeben.
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Soweit an den Umlaufplanetenrädern eine Profilverschiebung vorgesehen ist, erfolgt dies vorzugsweise derart, dass die Umlaufplaneten der ersten Umlaufplanetenradgruppe eine positive Profilverschiebung aufweisen und die Umlaufplaneten der zweiten Umlaufplanetenradgruppe eine negative Profilverschiebung aufweisen. Durch diese Maßnahme wird es möglich, mit insgesamt moderaten Profilverschiebungen einen Eingriff der Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenradgruppe mit dem ersten Ausgangsstirnrad zu vermeiden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Planetenträger so gestaltet, dass dieser unmittelbar ein zur Einleitung eines Antriebsdrehmomentes vorgesehenes Antriebszahnrad trägt. Dieses Antriebszahnrad kann als massive Ringstruktur ausgeführt sein. Vorzugsweise ist dabei das Antriebszahnrad so gestaltet, dass dieses eine Innenöffnung bildet, wobei diese Innenöffnung derart konturiert ist, dass die Umlaufplaneten an der Innenöffnungswandung eine Kopfkreisführung erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird das am Antriebszahnrad anliegende Antriebsdrehmoment über mehrere Kopfkreiskontaktzonen unmittelbar in den Umlaufplanetenräderkranz eingeleitet. Die strukturmechanische Belastung des Planetenträgers wird damit reduziert.
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Der Planetenträger ist vorzugsweise als Blechumformteil ausgeführt. Der Planetenträger kann dabei aus zwei Blechschalen zusammengesetzt sein, die von beiden Seiten an das Antriebszahnrad angesetzt sind. Alternativ hierzu, kann der Planetenträger auch als Umlaufgehäuse ausgeführt sein, das anderweitige Befestigungszonen für ein Antriebszahnrad, oder anderweitige Zonen zur Einleitung eines Antriebsdrehmomentes bildet.
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Alternativ zu der oben beschriebenen Übertragung des Antriebsmomentes in den Planetenräderkranz durch Kopfkreiskontakt ist es auch möglich, die einzelnen Umlaufplanetenräder an dem Planetenträger zu lagern. Diese Lagerung kann entweder durch Zapfenstrukturen erfolgen die an den Umlaufplanetenrädern ausgebildet sind und die in entsprechende Bohrungen des Planetenträgers eingreifen, oder – wie bevorzugt – durch Lagerbolzen die im Planetenradträger verankert sind und sich durch die Umlaufplanetenräder hindurch erstrecken.
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Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, ein als Achsgetriebe vorgesehenes Stirnraddifferential zu schaffen das sich durch eine extrem kurze axiale Baulänge und eine relativ geringe Zahnflankenbelastung auszeichnet.
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Der sich aus den Umlaufplanetenrädern zusammensetzende Umlaufplanetenräderkranz enthält eine gerade Anzahl von Umlaufplanetenrädern. Das erfindungsgemäße Konzept kann mit 8 oder 10 Umlaufplanetenrädern besonders vorteilhaft umgesetzt werden, da hierbei die Ausrückung der Umlaufplanetenräder der zweiten Umlaufplanetenrädergruppe mit moderater Profilverschiebung erreicht werden kann.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentiales;
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2 eine Axialschnittdarstellung des Stirnraddifferentiales nach 1;
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3 eine Draufsicht auf den Umlaufplanetenräderkranz des Differentialgetriebes nach den 1 und 2.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferential dargestellt. Dieses Stirnraddifferential, umfasst einen zum Umlauf um eine Differentialachse X vorgesehenen Planetenträger 3, ein erstes Ausgangsstirnrad 1 das koaxial zur Differentialachse X angeordnet ist, sowie ein zweites Ausgangsstirnrad 2 das ebenfalls koaxial zur Differentialachse X angeordnet ist, und einen Umlaufplanetensatz 4, der mehrere Umlaufplanetenräder G1, G2 umfasst deren Planentenachsen XG1, XG2 parallel zur Differentialachse X ausgerichtet sind.
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Der Umlaufplanetensatz 4 bildet einen in sich durch abfolgende Eingriffszonen EG geschlossenen Kranz und umfasst eine erste Umlaufplanetenradgruppe der die Planetenräder G1 zuzuordnen sind und eine zweite Umlaufplanetenradgruppe der die Umlaufplanetenräder G2 zuzuordnen sind. Diese beiden Umlaufplanetenradgruppen werden nachfolgend in gleicher Weise wie deren zugehörige Umlaufplanetenräder als Umlaufplanetenrädergruppen G1 bzw. G2 bezeichnet.
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Wie aus der Darstellung ersichtlich stehen die Umlaufplanetenräder G1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 1 in Eingriff. Die Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Umlaufplanetenrädergruppe G2 stehen mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff. Zudem sind jeweils zwei Umlaufplanetenräder G1, G1; G2, G2 einer Umlaufplanetenradgruppe G1; G2 über ein in diese beiden Umlaufplanetenräder G1, G1; G2, G2 eingreifendes Umlaufplanetenrad G2, G1 der entsprechend anderen Umlaufplanetenradgruppe G2; G1 gekoppelt.
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Das hier gezeigte erfindungsgemäße Stirnraddifferential zeichnet sich dadurch aus, dass die Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern G1, G2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 sich axial mit den Eingriffszonen EW zwischen den Umlaufplanetenrädern G1 der ersten Planetengruppe G1 und dem ersten Ausgangsstirnrad 1 überlagern, also auf dem gleichen Axialniveau und damit im Umgriff des ersten Ausgangsstirnrades 1 liegen. Wie eingangs angegeben wird es hierdurch möglich, die axiale Länge der Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern G1, G2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 zu vergrößern und die Belastung der Verzahnung der Umlaufplanetenräder G1, G2 zu reduzieren. An den Umlaufplanetenrädern G1 der ersten Gruppe G1 ergeben sich praktisch keine Kippmomente um etwaige zur jeweiligen Planetenradachse XG1 unparallele Achsen. Auch die an den Umlaufplanetenrädern G2 der zweiten Gruppe G2 angreifenden Kippmomente sind gegenüber herkömmlichen Bauformen reduziert. Insgesamt ergibt sich eine axial eng gedrängte Mechanik mit hoher innerer Steifigkeit.
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Die Planetenachsen XG1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 sind auf einem ersten Teilkreis T1 angeordnet und die Planetenachsen XG2 der zweiten Umlaufplanetenradgruppe G2 sind auf einem zweiten Teilkreis T2 angeordnet. Der erste Teilkreis T1 weist einen kleineren Durchmesser auf als der zweite Teilkreis T2. Die Durchmesserdifferenz dieser beiden Teilkreise T1, T2 ist dabei derart auf die Geometrie der insgesamt verbauten Stirnräder 1, 2, G1, G2 abgestimmt, dass der Kopfkreis KG2 der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Umlaufplanetenrädergruppe G2 nicht in den Kopfkreis K1 des ersten Ausgangsstirnrades 1 eintaucht.
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Die Ausgangsstirnräder 1, 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen. Das erste Ausgangsstirnrad 1 ist so ausgebildet, dass dieses eine negative Profilverschiebung aufweist. Das erste Ausgangsstirnrad 1 erhält damit einen durch negative Profilverschiebung reduzierten Kopfkreisdurchmesser. Das das zweite Ausgangsstirnrad 2 ist so ausgeführt, dass dieses eine positive Profilverschiebung aufweist. Hierdurch erlangt das zweite Ausgangsstirnrad 2 einen vergrößerten Kopfkreisdurchmesser. Die Umlaufplanetenräder G1, G2 selbst sind hier so gestaltet, dass diese gleiche Zähnezahlen aufweisen.
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Der Planetenträger 3 ist so gestaltet, dass dieser unmittelbar ein zur Einleitung eines Antriebsdrehmomentes vorgesehenes Antriebszahnrad 5 trägt. Dieses Antriebszahnrad 5 ist hier als massive Ringstruktur ausgeführt. Der Planetenträger 3 selbst ist hier als Blechumformteil ausgeführt und setzt sich aus zwei Blechschalen 3a, 3b zusammen, die von beiden Seiten an den Ringkorpus des Antriebzahnrads 5 angesetzt sind. Die Lagerung der Umlaufplanetenräder G1, G2 erfolgt hier durch Lagerbolzen 6 die im Planetenradträger 3 verankert sind und sich durch die Umlaufplanetenräder G1, G2 hindurch erstrecken und diese drehbar lagern.
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Das hier gezeigte Stirnraddifferential eignet sich insbesondere als Achsgetriebe für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug. Das Stirnraddifferential zeichnet sich durch eine extrem kurze axiale Baulänge und eine relativ geringe Zahnflankenbelastung aus.
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Die Verzahnungen und die Lagerungen können so ausgebildet sein, dass diese ein hinreichendes Spiel bieten um etwaige innere Verspannungen aufgrund statischer Überbestimmung zu vermeiden.
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In 2 ist der innere Aufbau des erfindungsgemäßen Stirnraddifferentiales weiter veranschaulicht. Die hier dargestellte Axialschnittebene verläuft durch die Differentialachse X und die beiden Umlaufplanetenräderachsen XG2 der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2. Diese Umlaufplanetenräder G2 stehen mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff. Dieses Ausgangsstirnrad 2 ist integral, d.h. einstückig mit einem Nabenbuchsenabschnitt 2a ausgeführt. Dieser Nabenbuchsenabschnitt 2a trägt eine Innenverzahnung 2b und dient der Aufnahme des Einsteckabschnitts einer hier nicht weiter gezeigten Radantriebswelle. Auch das erste Ausgangsstirnrad 1 ist mit einem Nabenbuchsenabschnitt 1a versehen der eine Innenverzahnung 1b aufweist. Die beiden Ausgangsstirnräder 1, 2 sind als Umformbauteile, insbesondere Fließpressteile gefertigt.
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Der Planetenträger C der hier als zweischaliges Blechbauteil gefertigt ist bildet einen ersten und einen zweiten Bundabschnitt 3c, 3d. Diese Bundabschnitte 3c, 3d bilden eine Lagerstruktur in welcher die beiden Ausgangsstirnräder 1, 2, genauer deren Nabenbuchsenabschnitte 1a, 2a radial gelagert sind. Da sich aus der erfindungsgemäßen Gestaltung des Planetenradkranzes an den beiden Abtriebsrädern 1, 2 eine in sich im wesentlichen ausgeglichene Querkraftverteilung ergibt, ergibt sich keine signifikante lastabhängige Radialbelastung dieser Lagerstrukturen. Obgleich hier nicht dargestellt ist es möglich, den Planetenradträger 3 und die Nabenbuchsenabschnitte 1a, 2a so abzudichten und den Innenraum des Planetenträgers mit einem Schmierstoff zu befüllen, so dass das Differentialgetriebe eine in sich geschlossene dauergeschmierte Baugruppe bildet.
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Die Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 sind hinsichtlich ihrer Axiallänge so gestaltet, dass diese die Stirnradverzahnung des ersten Abtriebsrades 1 axial überdecken. Aufgrund der Gestaltung und Anordnung der Umlaufplanetenräder G2 und des ersten Ausgangsstirnrades 1 gelangt die Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 nicht mit der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 in Eingriff. Die kinematische Koppelung zwischen dem Ausgangsstirnrad 1 und den Umlaufplanentenrädern G2 der zweiten Gruppe G2 erfolgt unter Zwischenschaltung der in dieser Schnittdarstellung nicht sichtbaren Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 (vgl. 1). Die Axiallänge der Stirnradverzahnung der der Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 ist wesentlich kürzer als die Axiallänge der Stirnradverzahnung der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2. Jene Axiallänge der Stirnradverzahnung der ersten Umlaufplanetenräder G1 entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Axiallänge der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1.
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Die Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 sind so ausgebildet und gelagert, dass diese nicht mit der Stirnradverzahnung des zweiten Ausgangsstirnrades 2 in Eingriff treten können. Ggf. kann in das Differentialgetriebe ein mit Durchbrechungen oder Ausklinkungen versehenes Trennblech eingesetzt werden, das die Stirnseiten der Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 von der Verzahnung des zweiten Ausgangsstirnrades 2 abschirmt.
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Die Axialsicherung der Lagerbolzen 6 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch Kappenelemente 7 die von innen her in entsprechende Bohrungen 8 des Planetenträgers 3 eingesetzt sind. Das Antriebszahnrad 5 ist als schräg verzahntes Stirnrad ausgebildet und zwischen den beiden Blechschalen 3a, 3b des Planetenträgers 3 aufgenommen.
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Die Ausgangsstirnräder 1, 2 sind so gestaltet und angeordnet, dass sich die Stirnradverzahnungen derselben in enger Nachbarschaft befinden. Die Kopfkreisdurchmesser dieser beiden Ausgangsstirnräder 1, 2 sind derart unterschiedlich, dass der Kopfkreisdurchmesser des ersten Ausgangsstirnrades 1 in etwa dem Fußkreisdurchmesser des zweiten Ausgangsstirnrades 2 entspricht. Insgesamt sind die Verzahnungsgeometrien dieser beiden Ausgangsstirnräder 1, 2 so aufeinander abgestimmt, dass jedes der mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplanetenräder G2 nicht in die Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1, wohl aber auf dessen Axialniveau in die Stirnradverzahnung der ersten Umlaufplanetenräder G1 eingreifen kann.
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In 3 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes weiter veranschaulicht. Der sich aus den Umlaufplanetenrädern G1, G2 zusammensetzende Umlaufplanetenräderkranz 4 enthält eine gerade Anzahl von Umlaufplanetenrädern G1, G2. Das erfindungsgemäße Konzept wird hier mit insgesamt 8 Umlaufplanetenrädern G1, G2 umgesetzt. Jede Umlaufplanetenrädergruppe G1, G2 umfasst damit 4 Umlaufplanetenräder G1 bzw. G2. Die Ausrückung der Umlaufplanetenräder G2 aus der Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 erfolgt unter moderater Profilverschiebung wenigstens am ersten Ausgangsstirnrad 1.
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Obgleich hier nicht näher dargestellt, ist es möglich, das Antriebszahnrad 5 so zu gestalten, dass dieses eine an die Hüllkontur des Zahnradkranzes 4 angepasste Innenöffnung bildet, wobei diese Innenöffnung so gestaltet sein kann, dass die Umlaufplaneten G1, G2 an der Innenöffnungswandung eine Kopfkreisführung erhalten. Hierdurch wird es möglich, das am Antriebszahnrad 5 anliegende Antriebsdrehmoment über mehrere Kopfkreiskontaktzonen unmittelbar in den Umlaufplanetenräderkranz 4 einzuleiten.
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Bei dem erfindungsgemäßen Stirnraddifferential überlagern sich die Eingriffszonen EG zwischen den Umlaufplanetenrädern G1, G2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen G1, G2 axial mit den Eingriffszonen EW zwischen den Umlaufplanetenrädern G1 der ersten Planetengruppe G1 und dem ersten Ausgangsstirnrad 1 d.h. die Eingriffszonen EG, befinden sich bezüglich der Differentialachse X auf dem Axialniveau der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1, ohne dass hierbei die Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 in die Verzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 eingreifen können.
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Die Umlaufplanetenräder G1, G2 der beiden Gruppen G1, G2 drehen sich zueinander gegensinnig. Der durch die Umlaufplanetenräder G1, G2 gebildete Zahnradkranz 4 ist über die Eingriffszonen EG in sich durchgängig geschlossen, d.h. jedes Umlaufplanetenrad G1, G2 steht mit einem vorangehenden Planetenrad G2, G1 und einem nachfolgenden Planetenrad G2, G1 über insgesamt je zwei Eingriffszonen EG pro Rad in Eingriff. Wie bereits bezüglich 1 ausgeführt, und in dieser Darstellung noch deutlicher erkennbar sind die Planetenachsen XG1 der ersten Umlaufplanetenradgruppe G1 auf einem ersten Teilkreis T1 angeordnet und die Planetenachsen XG2 der zweiten Umlaufplanetenradgruppe auf einem zweiten Teilkreis angeordnet, wobei der erste Teilkreis T1 einen kleineren Durchmesser aufweist als der zweite Teilkreis T2.
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Im Betrieb des Stirnraddifferentiales wird ein am Antriebszahnrad 5 anliegendes Antriebsmoment zunächst auf den Planetenträger 3 übertragen. In diesem Planetenträger 3 sitzen die Lagerbolzen 6 der Umlaufplanetenräder G1, G2. Die Umlaufplanetenräder G1, G2 bilden zwei Gruppen G1, G2, wobei die Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 mit dem ersten Ausgangsstirnrad 1 und die Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 mit dem zweiten Ausgangsstirnrad 2 in Eingriff stehen. Zudem stehen die Umlaufplanetenräder G1, G2 unter Bildung eines in sich geschlossenen Zahnradkranzes 4 über die Eingriffszonen EG miteinander in Eingriff. Die Umlaufplanetenräder G1, G2 der beiden Gruppen G1, G2 sind damit gegensinnig gekoppelt. Die Radialpositionen der Achsen XG2, die Kopfkreisdurchmesser der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 und der Kopfkreisdurchmesser des ersten Ausgangsstirnrades 1 sind so abgestimmt, dass innerhalb des Zahnkranzes 4 ausschließlich die Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 in das erste Ausgangsstirnrad 1 eingreifen. Die Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe 1 weisen einen Stirnradverzahnungsabschnitt auf dessen Axiallänge im wesentlichen der Axiallänge der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1 entspricht. Die Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe weisen einen Stirnradverzahnungsabschnitt auf, dessen Axiallänge in etwa der doppelten Länge des Stirnradverzahnungsabschnitts der ersten Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 entspricht. Die Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 erstrecken sich damit axial über die Stirnradverzahnungen der beiden Abtriebszahnräder 1, 2 ohne dabei in das erste Ausgangsstirnrad 1 einzugreifen.
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Die beiden Abtriebszahnräder 1, 2 sind über den in sich geschlossenen Zahnradkranz 4 gegensinnig, d.h. mit dem Übersetzungsverhältnis „–1“ gekoppelt. Die gesamte am ersten Ausgangsstirnrad 1 angreifende Verzahnung der Umlaufplanetenräder G1 der ersten Gruppe G1 greift auf dem selben Axialniveau auch in die Verzahnung der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe ein. Aufgrund der innerhalb des Zahnkranzes 4 auf dem Axialniveau der Umfangsverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades herrschenden Kräfteverhältnisse ergibt eine besonders vorteilhafte innere Kräftekompensation und damit eine reduzierte Belastung der Zahnflanken und der Lagerungen der Umlaufplanetenräder G1, G2.
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Die Auslegung der Zahnräder 1, 2, G1, G2 und der Positionen der Lagerachsen XG1, XG2 erfolgt beispielsweise indem zunächst das erste Ausgangsstirnrad so dimensioniert wird, dass dieses in sich eine für das auslegungsrelevante Antriebswellenmoment geforderte Festigkeit aufweist. Hier bei ergeben sich in erster Näherung der Teilkreisdurchmesser, das Verzahnungsmodul und die Axiallänge der Stirnradverzahnung des ersten Ausgangsstirnrades 1.
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Dann wird die Anzahl der Umlaufplaneten des Zahnradkranzes festgelegt die im Regelfall „8“ beträgt. Nunmehr wird der Kopfkreisdurchmesser des zunächst annäherungsweise dimensionierten Ausgangsstirnrads 1 durch negative Profilverschiebung moderat reduziert und die Zähnezahl festgelegt. Die Zähnezahl kann dabei ganzzahlig und durch die Anzahl der Umlaufplanetenräder G1, G2 teilbar sein. Hierdurch ergeben sich gewisse Auslegungsvereinfachungen.
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Nunmehr wird in erster Näherung der mittlere Teilkreisdurchmesser der Umlaufplaneten G1, G2 des geschlossenen Zahnradkranzes 4 ermittelt. Aus diesem in erster Näherung ermittelten Teilkreisdurchmesser wird in Verbindung mit dem für das erste Ausgangsstirnrad 1 gewählten Verzahnungsmodul die Zähnezahl der Umlaufplanetenräder ermittelt. Weiterhin wird anhand des Verzahnungsmoduls die Mindest-Durchmesserdifferenz der Teilkreise T1, T2 ermittelt. Dann wird die Verzahnung der Umlaufplanetenräder G1, G2 und die Lage der Achsen XG1, XG2 so aufeinander abgestimmt, dass ein geometrisch korrekter Eingriff sowohl entlang des Zahnkranzes 4 als auch am ersten Ausgangsstirnrad 1 vorliegt.
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Auf die sich dann bezüglich der Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe ergebenden geometrischen Verhältnisse wird das zweite Ausgangsstirnrad 2 durch positive Profilverschiebung so abgestimmt, dass dieses die gleiche Zähnezahl aufweist wie das erste Ausgangsstirnrad 1 und dabei in die Umlaufplanetenräder G2 der zweiten Gruppe G2 von innen her eingreift.
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Da die Umlaufplanetenräder G1, G2 der beiden Umlaufplanetenradgruppen ohnehin nicht baugleich ausgeführt sind, ist es möglich zur Erreichung stimmiger Verzahnungssysteme auch an der Verzahnung der Umlaufplanetenräder G1, G2 positive und negative Profilverschiebungen vorzunehmen.
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Die Verzahnung der Umlaufplaneten und der hiermit in Eingriff stehenden Abtriebszahnräder 1, 2 ist vorzugsweise als Geradverzahnung ausgeführt. Es ist möglich hier auch Schrägverzahnungen, vorzugsweise mit relativ geringem Schrägstellungswinkel vorzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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