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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe mit einem Umlaufträger und einem ersten und einem zweiten, jeweils als Stirnrad ausgeführten Abtriebssonnenrad, wobei durch dieses Differentialgetriebe die an den Umlaufträger angelegte Antriebsleistung auf das erste und auf das zweite Abtriebssonnenrad verzweigt wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Differentialgetriebe werden allgemein als Umlaufrädergetriebe ausgeführt und dienen überwiegend der Verzweigung oder Verteilung einer über einen Leistungseingang zugeführten Eingangsleistung auf zwei Antriebswellen. Am häufigsten werden Differentialgetriebe als sog. Achsdifferentialgetriebe im Automobilbau verwendet. Hierbei wird die durch einen Antriebsmotor bereitgestellte Antriebsleistung über das Differentialgetriebe auf Radantriebswellen von getriebenen Laufrädern verteilt. Die beiden zu den Laufrädern führenden Radantriebswellen werden hierbei mit je gleich großem Drehmoment d.h. ausgeglichen angetrieben. Bei Geradeausfahrt drehen beide Laufräder gleich schnell. Bei Kurvenfahrt unterscheiden sich die Drehzahlen der Laufräder voneinander. Das Achsdifferentialgetriebe ermöglicht diese Drehzahldifferenz. Die Drehzahlen können sich frei einstellen, nur der Mittelwert der beiden Geschwindigkeiten ist unverändert. In der Vergangenheit wurden diese Differentiale in großer Breite als sog. Kegelraddifferentiale ausgeführt. Neben dieser Bauform werden Differentialgetriebe auch in Form sog. Stirnraddifferentiale ausgeführt. Bei diesen Stirnraddifferentialen erfolgt die Koppelung der als Leistungsausgang fungierenden Abtriebssonnenräder über wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende und damit gegensinnig drehbar getrieblich gekoppelte Umlaufplaneten die typischerweise als Stirnräder ausgeführt sind.
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Aus
US 8,221,278 B2 ist ein Stirnraddifferential bekannt, dass einen Umlaufträger umfasst, der sich aus einem Stirnradkranz, sowie einem Paar von axial an den Stirnradkranz angefügten Nabendeckeln zusammensetzt. Die Nabendeckel sind als Blechumformteile ausgeführt und derart axial profiliert, dass diese in zusammengesetztem Zustand einen Aufnahmeraum bilden in welchem ein erstes und ein zweites, jeweils als Stirnrad ausgeführtes Abtriebssonnenrad aufgenommen ist. Die beiden Abtriebssonnenräder sind über Umlaufplaneten gegensinnig getrieblich gekoppelt. Die Umlaufplaneten bilden eine erste Umlaufplanetengruppe und eine zweite Umlaufplanetengruppe. Die Umlaufplaneten der ersten Umlaufplanetengruppe stehen mit dem ersten Abtriebssonnenrad in Eingriff, die Umlaufplaneten der zweiten Umlaufplanetengruppe stehen mit dem zweiten Abtriebssonnenrad in Eingriff. Die getriebliche Koppelung der Umlaufplaneten erfolgt, indem diese unter gegenseitigem Axialversatz der Stirnradverzahnungen zusammengefügt sind. Die hierbei freibleibenden, einander abgewandten Abschnitte der Stirnradverzahnungen greifen in das entsprechende Abtriebssonnenrad ein. Die Umlaufplaneten sind weiterhin über Lagerbolzen gelagert. Die Lagerbolzen sitzen mit ihren Endabschnitten in Aufnahmebohrungen die als solche in den Nabendeckeln ausgebildet sind. Der zum Antrieb des Stirnraddifferentiales vorgesehene Stirnradkranz und die an diesen angesetzten Nabendeckel bilden eine starre Umlaufträgerstruktur. Die Abtriebssonnenräder sind in dieser Umlaufträgerstruktur über Wälzlager axial und radial abgestützt. Diese Wälzlager sind als Zylinderrollenlager ausgeführt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten und eine unter strukturmechanischen und tribologischen Gesichtspunkten vorteilhafte Führung der Abtriebssonnenräder auszeichnet.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Differentialgetriebe, mit:
- – einem Umlaufträger,
- – einer Umlaufträgerlagereinrichtung zur Lagerung des Umlaufträgers zum Umlauf um eine Umlaufachse,
- – einem ersten Abtriebssonnenrad das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine erste Abtriebssonnenradverzahnung bildet,
- – einem zweiten Abtriebssonnenrad das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebssonnenradverzahnung bildet,
- – einer Umlaufplanetenanordnung die als solche die ersten und zweiten Abtriebssonnenräder gegensinnig drehbar getrieblich koppelt und hierzu Umlaufplaneten umfasst, die mit dem Umlaufträger umlaufen und gegenüber diesem um Planetenradachsen drehbar sind,
- – wobei die Umlaufträgerlagereinrichtung ein erstes und ein zweites Wälzlager aufweist, das jeweils einen Lagerinnenring und einen Lageraußenring umfasst, und
- – an das erste Abtriebssonnenrad sowie an das zweite Abtriebssonnenrad jeweils ein mit diesen Abtriebssonnenrädern mitlaufendes Einsatzelement angesetzt ist, das eine Führungsstruktur bildet über welche sich das erste bzw. zweite Abtriebssonnenrad an wenigstens einem der Lagerringe des ersten bzw. zweiten Wälzlagers axial abstützt.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein Differentialgetriebe zu schaffen, bei welchem die zur Lagerung des Umlaufträgers vorgesehene Wälzlagerung ein Laufflächensystem bereitstellt, welches ein mit dem jeweiligen Abtriebssonnenrad mitlaufendes und das jeweilige Abtriebssonnenrad axial und ggf. auch radial tragendes Positionierungselement verschleißarm leichtgängig führt.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Differentialgetriebe derart ausgebildet, dass die mit dem jeweiligen Abtriebssonnenrad umlaufenden Einsatzelemente sowohl zur axialen als auch zur radialen Abstützung der Abtriebssonnenräder herangezogen werden. Vorzugsweise ist hierbei die Anbindung der Lagereinrichtung an den Umlaufträger derart bewerkstelligt, dass die Lageraußenringe jene den Umlaufträger tragenden Lagerringe darstellen. Die Koppelung der Lageraußenringe mit dem Umlaufträger kann dabei bewerkstelligt werden, indem die Lageraußenringe jeweils in einem mit dem Umlaufträger umlaufenden Ring-Bund aufgenommen sind. Der jeweilige Ring-Bund kann dabei durch einen Nabendeckel gebildet werden, der an dem Umlaufträger radial und axial gesichert ist und diesen trägt. Dieser Nabendeckel ist vorzugsweise als Blechumformteil gefertigt. Der vorgenannte jeweilige Lageraußenring kann dann unter einem leichten Presssitz in dem Ring-Bund sitzen. Zur Festlegung der Axialposition des jeweiligen Lageraußenringes in dem Ring-Bund ist es in vorteilhafter Weise möglich, an den Lageraußenringen jeweils eine Ringschulter auszubilden, die als solche die axiale Einschubposition des jeweiligen Lageraußenringes beim Einpressen desselben in den jeweiligen Ring-Bund des Nabendeckels festlegt.
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Die beiden Wälzlager sind in vorteilhafter Weise als Schrägkugellager ausgebildet, wobei die Einbindung der Wälzlager in das Differentialgetriebe vorzugsweise in einer sog. O-Anordnung erfolgt.
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Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe kann so aufgebaut werden, dass das jeweilige Abtriebssonnenrad einen axial über dessen Verzahnungsebene nach außen überstehenden buchsenartigen Anschlussabschnitt aufweist, zum Anschluss einer Radantriebswelle, wobei vorzugsweise zudem die Umlaufträgerlagereinrichtung derart gestaltet wird, dass zwischen dem jeweiligen Lagerinnenring derselben und dem Anschlussabschnitt ein zur Aufnahme eines den Lagerinnenring radial tragenden Stationärteils geeigneter Ringraum verbleibt. Jenes Stationärteil kann beispielsweise als Ringbund ausgeführt sein der integral mit einem Differentialgetriebegehäuse ausgeführt ist und axial in jenen Ringraum eintaucht.
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Die Erfindung richtet sich gemäß einem weiteren Aspekt auch auf ein Differentialgetriebe, mit einem Umlaufträger, einer Umlaufträgerlagereinrichtung zur Lagerung des Umlaufträgers zum Umlauf um eine Umlaufachse, einem ersten Abtriebssonnenrad das achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine erste Abtriebsradverzahnung bildet, einem zweiten Abtriebssonnenrad das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse angeordnet ist und eine zweite Abtriebsradverzahnung bildet, einer Umlaufplanetenanordnung die als solche die ersten und zweiten Abtriebssonnenräder gegensinnig drehbar getrieblich koppelt und hierzu Umlaufplaneten umfasst, die mit dem Umlaufträger umlaufen und gegenüber diesem um Planetenradachsen drehbar sind, wobei die Umlaufträgerlagereinrichtung ein erstes und ein zweites Wälzlager aufweist, das jeweils einen Lagerinnenring und einen Lageraußenring umfasst, und wenigstens ein Einsatzelement vorgesehen ist, das eine Führungsstruktur bildet die sich in einem Zwischenbereich zwischen einem Abtriebssonnenrad und einem mit dem Umlaufträger mitlaufenden Lagerring erstreckt, wobei in dieser Führungsstruktur in einem zur Umlaufachse radial versetzten Bereich wenigstens eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die Abtriebssonnenräder präzise in dem Umlaufträger axial und ggf. auch radial zu lagern ohne über das Einsatzelement den Schmierstofftransfer und den Druckausgleich innerhalb des Differentialgetriebes zu beeinträchtigen. In vorteilhafter Weise ergibt sich durch dieses Konzept auch eine Reduktion des Baugruppengewichts und eine Reduktion des Trägheitsmomentes. Auch die strukturmechanischen Eigenschaften des jeweiligen Einsatzelementes können in vorteilhafter Weise so eingestellt werden, dass dessen Steifigkeit definiert reduziert wird.
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Vorzugsweise ist auch in einem, jenem Einsatzelement benachbarten Abtriebssonnenrad eine Durchgangsöffnung ausgebildet so dass diese Durchgangsöffnung und die in dem Einsatzelement ausgebildeten Durchgangsöffnungen einen Fluidweg freigeben der einen Schmierstoff- und Gasdurchtritt ermöglicht. Diese Ausführungsform eignet sich für Bauformen des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes bei welchen das Einsatzelement in dem Umlaufträger und/oder auf dem zugeordneten Abtriebssonnenrad drehbewegbar geführt ist. Diese Gestaltung des Einsatzelementes ist insoweit unabhängig davon, ob das Einsatzelement innerhalb der Getriebeanordnung mit einer durch das Einsatzelement axial oder radial gestützten Komponente drehfest gekoppelt ist oder nicht.
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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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1a eine Axialschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes;
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1b eine Detaildarstellung jenes Anlaufbereiches über welchen das Einsatzelement an einer Stirnfläche des Lageraußenrings drehbewegbar anläuft und dabei axial gestützt wird;
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1c eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung der Anordnung der beiden Einsatzelemente auf den zugeordneten Abtriebssonnenrädern;
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1d eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung der Gestaltung von Schmierstoffdurchtrittsöffnungen in dem jeweiligen Einsatzelement und dem zugeordneten Abtriebssonnenrad;
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1e eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Differentialgetriebe nach 1;
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2 eine Detaildarstellung zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus eines Einsatzelementes zur axialen Abstützung eines Abtriebssonnenrades;
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3 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus und der Anordnung der Abtriebssonnenräder und der zugeordneten Umlaufplaneten;
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4a, 4b, 4c jeweils eine Einzelteildarstellung zur Veranschaulichung der Geometrie des erfindungsgemäß an das zugeordnete Abtriebssonnenrad anzusetzenden Einsatzelementes.
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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Die Darstellung nach 1a zeigt das erfindungsgemäße Differentialgetriebe im Axialschnitt. Das Differentialgetriebe ist als Stirnraddifferentialgetriebe ausgeführt und umfasst einen Umlaufträger 3 und eine als Wälzlagerung ausgeführte Umlaufträgerlagereinrichtung L1, L2 zur Lagerung des Umlaufträgers 3 zum Umlauf um eine Umlaufachse X.
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Weiterhin umfasst das Differentialgetriebe ein erstes Abtriebssonnenrad 1 das achsgleich zur Umlauflachse X angeordnet ist und eine erste Abtriebssonnenradverzahnung bildet 1a. Das Differentialgetriebe umfasst zudem ein zweites Abtriebssonnenrad 2 das ebenfalls achsgleich zur Umlauflachse X angeordnet ist und eine zweite Abtriebssonnenradverzahnung 2a bildet.
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Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 sind über eine in dieser Darstellung zum Teil verdeckte Planetenradanordnung P gegensinnig drehbar getrieblich gekoppelt. Die Planetenradanordnung P umfasst hierbei Umlaufplaneten P1, P2 die mit dem Umlaufträger 3 umlaufen und gegenüber diesem drehbar sind.
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Das hier gezeigte erfindungsgemäße Differentialgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass die Umlaufträgerlagereinrichtung ein erstes und ein zweites Wälzlager L1, L2 aufweist, das jeweils einen Lagerinnenring L1i, L2i und einen Lageraußenring L1a, L2a umfasst, wobei an das erste Abtriebssonnenrad 1, sowie an das zweite Abtriebssonnenrad 2 jeweils ein Einsatzelement E1, E2 derart fest angesetzt ist, das das jeweilige Einsatzelement E1, E2 eine mit den Abtriebssonnenrädern 1, 2 mitlaufende, und dabei an dem jeweiligen Lagerautriebssonnenrädern 1, 2 mitlaufende, und dabei an dem jeweiligen Lageraußenring L1b, L2b gleitend anlaufende Führungsstruktur bildet über welche sich das erste bzw. zweite Abtriebssonnenrad 1, 2 an wenigstens einem der Lagerringe L1a, L2a des ersten bzw. zweiten Wälzlagers L1, L2 drehbewegbar axial abstützt.
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Das jeweilige Einsatzelement E1, E2 sitzt zentrisch auf einem Bund 5a, 6a des jeweiligen Abtriebssonnenrades 1, 2 und wird durch die Lagereinrichtung axial gestützt. Das jeweilige Einsatzelement 1, 2 ist ringtellerartig gestaltet und weist im Axialschnitt einen rinnenartigen Querschnitt auf, dessen Rinnenbodenbereich dem benachbarten Abtriebssonnenrad 1, 2 zugewandt ist, und dessen Öffnungsbereich dem jeweiligen Lager L1, L2 zugewandt ist.
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Das hier gezeigte Differentialgetriebe zeichnet sich durch eine relativ kurze axiale Baulänge aus und ist zudem unter montagetechnischen Gesichtspunkten besonders vorteilhaft zusammensetzbar. Wie erkennbar wird bei dem erfindungsgemäßen Differentialgetriebe das dort zur axialen und radialen Positionierung der Abtriebssonnenräder 1, 2 vorgesehene Einsatzelement E1, E2 durch den jeweiligen mit dem Umlaufträger 3 umlaufenden Lagerring L1a, L2a beweglich geführt und hierbei zum Umlaufträger 3 relativ bewegbar abgestützt. Das jeweilige Einsatzelement E1, E2 kann auch mit anderweitigen geometrischen Strukturen ausgestattet sein, die an dem Umlaufträger, insbesondere den Nabendeckelelementen 7, 8 oder einer Innenumfangsfläche des jeweiligen Lageraußenringes L1a, L2a anlaufen und dabei z.B. zur radialen Positionierung beitragen.
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Bei der hier gezeigten erfindungsgemäßen Lagereinrichtung stellen die Lageraußenringe L1a, L2a die den Umlaufträger 3 tragenden Lagerringe dar. Die durch diese Lageraußenringe L1a, L2a bereitgestellten Stirnflächen bilden Laufflächen über welche das jeweilige Einsatzelement E1, E2 an einem radial abragenden Ringrandabschnitt präzise axial positioniert und leichtgängig, verschleißarm geführt wird.
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Die Lageraußenringe L1a, L2a sind jeweils in einem mit dem Umlaufträger 3 umlaufenden Ring-Bund 7a, 8a aufgenommen. An den Lageraußenringen L1a, L2a ist jeweils eine Ringschulter L1b, L2b ausgebildet, die als solche die axiale Einschubposition des jeweiligen Lageraußenringes L1a, L2a in den jeweiligen Ring-Bund 7a, 8a festlegt.
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Der jeweilige Ring-Bund 7a, 8a ist durch das jeweilige Nabendeckelelement 7, 8 gebildet, das Bestandteil des Umlaufträger 3 bildet. Das jeweilige Nabendeckelelement 7, 8 ist als Blechumformteil gefertigt, und der jeweilige Lageraußenring L1a, L2a sitzt unter einem ausgeprägten Presssitz in dem Bund 7a, 8a.
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Das Differentialgetriebe ist wie angegeben als Stirnraddifferential ausgeführt und hierbei derart gestaltet, dass die Lageraußenringe L1a, L2a als Gleit-Führungsstruktur wirken über welche das jeweilige Einsatzelement E1, E2 im inneren des Umlaufträgers 3 drehbewegbar gleitend geführt und dabei auch axial und ggf. auch radial positioniert wird. Die Abtriebssonnenräder 1, 2 sind jeweils als Stirnrad ausgeführt, wobei sich jedes dieser Stirnräder durch das jeweilige Einsatzelement E1, E2 axial und radial an dem jeweiligen Lageraußenring L1a, L2a und ggf. direkt auch an einer Innenfläche des Nabendeckelelementes 7, 8 abstützt.
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Das erfindungsgemäße Differentialgetriebe ist so gestaltet, dass das jeweilige Abtriebssonnenrad 1, 2 einen axial über die Verzahnungsebene nach außen vordringenden Anschlussabschnitt 5a, 6a aufweist, zum Anschluss einer Radantriebswelle, wobei die Umlaufträgerlagereinrichtung 3 derart gestaltet ist, dass zwischen dem jeweiligen Lagerinnenring L1i, L2i derselben und dem Anschlussabschnitt 5a, 6a ein zur Aufnahme eines den Lagerinnenring L1i, L2i radial tragenden Stationärteils geeigneter Ringraum SP1, SP2 verbleibt. Das vorgenannte Stationärteil kann insbesondere durch ein Getriebegehäuse oder durch ein Ringstutzenelement gebildet sein, das abschnittsweise axial in den entsprechenden Lagerinnenring L1i, L2i eingeschoben wird. In diesem Ringstutzenelement kann dann eine weitere Lagereinrichtung aufgenommen sein, welche einen in das jeweilige Abtriebssonnenrad eingeschobenen Wellenabschnitt lagert. Die Abtriebssonnenräder 1, 2 sind wie angegeben als Stirnräder ausgeführt. Die an diesen vorgesehenen Verzahnungen 1a, 2a stehen mit den Umlaufplaneten P1, bzw. P2 in Eingriff. Der jeweilige Anschlussabschnitt 5a, 6a bildet eine zur Umlaufachse X konzentrische Umfangsfläche die in den inneren Bundabschnitt des jeweiligen Einsatzelementes E1, E2 von innen her im wesentlichen spielfrei axial eintaucht, so dass die beiden Bauteile über diese Fügeflächen miteinander spielfrei zentrisch gekoppelt sind.
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Die vorgenannten ersten und zweiten Umlaufplanenten P1, P2 stehen miteinander unmittelbar in Eingriff und sind damit wie nachfolgend noch vertieft werden wird derart miteinander derart getrieblich gekoppelt, dass sich diese gegensinnig drehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind insgesamt drei Umlaufplaneten P1 vorgesehen die mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehen. Diese mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P1 bilden einen ersten Umlaufplanetensatz. Weiterhin sind bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt drei Umlaufplaneten P2 vorgesehen die mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehen. Diese mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P2 bilden einen zweiten Umlaufplanetensatz. Jeweils ein Umlaufplanet P1 des ersten Satzes steht mit einem Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes in Eingriff. Der Eingriff der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes in die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes erfolgt in der gleichen Verzahnungsebene wie der Eingriff der Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes in das erste Abtriebszahnrad 1.
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Das erste Abtriebssonnenrad 1 und das zweite Abtriebssonnenrad 2 sind hinsichtlich der Verzahnungsgeometrie derart aufeinander abgestimmt, dass der Kopfkreis der Stirnradverzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 kleiner ist als der Fußkreis der Abtriebssonnenradverzahnung 2a des zweiten Abtriebssonnenrades 2. Die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes greifen im Bereich der Verzahnungsebene des ersten Abtriebssonnenrades 1 in die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes ein. Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 befinden sich damit in unmittelbarer Nachbarschaft.
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Die beiden Abtriebssonnenräder 1, 2 sind derart ausgebildet, dass die Abtriebssonnenradverzahnung 1a des ersten Abtriebssonnenrades 1 und die Abtriebssonnenradverzahnung 2a des zweiten Abtriebssonnenrades 2 gleiche Zähnezahlen aufweisen. Auch die Umlaufplaneten P1 des ersten Satzes und die Umlaufplaneten P2 des zweiten Satzes weisen gleiche Zähnezahlen auf.
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Der Umlaufträger 3 weist einen Stirnradkranz 3a auf. Dieser Stirnradkranz 3a bildet Innenstege 3b. An diesen Innenstegen 3b, sind die Nabendeckelelemente 7, 8 fixiert. Über diese Nabendeckelelemente 7, 8 werden die in dem Umlaufträger 3 aufgenommenen Komponenten gesichert und zu einer Baueinheit vereinigt. Die Nabendeckelelemente 7, 8 sind als Blechumformteile ausgeführt und zentrisch an dem Stirnradkranz 3a gesichert. Die Nabendeckelelemente 7, 8 bilden wie bereits ausgeführt Bundabschnitte 7a, 8a die als Lagersitze fungieren in welche die Lageraußenringe L1a, L2a eingepresst sind. Die Innenstege 3b bilden mehrere in Umfangsrichtung abfolgende Aufnahmelücken. In diesen Aufnahmelücken sitzt jeweils ein Umlaufplanetenpaar das sich aus einem ersten Umlaufplaneten P1 und einem zweiten Umlaufplaneten P2 zusammensetzt.
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Die Einleitung der Antriebsleistung in das Differentialgetriebe erfolgt über die Stirnradverzahnung 3d des Stirnradkranzes 3a. Über die Umlaufplaneten P1, P2 erfolgt eine Leistungsverzweigung auf die Abtriebssonnenräder 1, 2. An den Abtriebssonnenrädern 1, 2 sind Bundabschnitte 5a, 6a ausgebildet. Diese Bundabschnitte 5a, 6a sind hier umformtechnisch durch Fließpressen gefertigt und mit einer Innenverzahnung 5b, 6b versehen. In diese Innenverzahnung 5b, 6b können entsprechend komplementär verzahnte Endabschnitte von Radantriebswellen, oder anderweitigen Leistungstransferkomponenten des jeweiligen Radantriebsstranges eingefügt werden. Anstelle der hier gezeigten Innenverzahnung sind auch anderweitige Verbindungsgeometrien zur Drehmomentenübertragung und zentrierten Aufnahme entsprechender Komponenten möglich.
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Wie aus 1b ersichtlich ist an dem hier erkennbaren Teil des Einsatzelementes E2 ein radial nach außen vordringender Ringrand E2d ausgebildet der eine axial stützende Lauffläche bildet. Über diese Lauffläche kontaktiert das Einsatzelement E2 gleitbewegbar eine sich radial erstreckende Stirnfläche des Lageraußenringes L2a. Der Lageraußenring L2a ist in den Nabendeckel 8 eingepresst. Die Axialposition des Lageraußenringes L2a wird dabei durch die erkennbare Schultergeometrie festgelegt.
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Die Darstellung nach 1c zeigt die beiden Einsatzelemente E1, E2 in einem Zustand in welchem diese auf die zugeordneten Abtriebssonnenräder 1, 2 aufgesetzt sind. Die Einsatzelemente E1, E2 sitzen auf den Abtriebssonnenrädern 1, 2 unter einem ausgeprägten Presssitz und sind damit hinreichend drehfest mit den Abtriebssonnenrädern 1, 2 gekoppelt. Die beiden Einsatzelemente bilden jeweils den radial nach außen vordringenden Ringrand E1d, E2d der jeweils die axial stützende Gleitfläche bildet.
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Wie aus der Detaildarstellung nach 1d ersichtlich, sind sowohl in den Abtriebssonnenrädern 1, 2 als auch in den Einsatzelementen E1, E2 Durchtrittsöffnungen AP1, APE ausgebildet. Diese ermöglichen einen axialen Schmierstofftransfer durch das Differentialgetriebe.
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In 1e ist in Form einer Draufsicht die Gestaltung des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes weiter veranschaulicht. Die Achsen XP1 der Umlaufplaneten P1 befinden sich auf einem ersten Achskreis T1 und verlaufen parallel zur Umlaufachse X. Die Achsen XP2 der Umlaufplaneten P2 befinden sich auf einem zweiten Achskreis T2. Beide Achskreise T1, T2 sind zur Umlaufachse X konzentrisch. Der erste Achskreis T1 weist einen Durchmesser auf der kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Achskreises T2. Die Durchmesserdifferenz der beiden Achskreise T1, T2 entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel in etwa der zweifachen Zahnhöhe der Zähne der ersten Abtriebssonnenradverzahnung 1a. Die Durchmesserdifferenzen der Kopfkreise der ersten und der zweiten Abtriebssonnenradverzahnung 1a, 2a sind durch Profilverschiebung realisiert. Die Achsen XP1, XP2 der Umlaufplaneten P1, P2 werden durch (hier als Hohlbuchsen gestaltete) Lagerbolzen 4 festgelegt die in den Nabendeckeln 7, 8 sitzen. Diese Nabendeckel 7, 8 sind an dem Stirnradkranz 3a befestigt. Diese Befestigung wird durch Niete 5, 6 bewerkstelligt. Diese Niete 5, 6 sichern die Nabendeckelelemente 7, 8 an den Innenstegen 3b (vgl. 1) die radial einwärts von dem Stirnradkranz 3a abragen. Jeweils ein durch die Umlaufplaneten P1, P2 gebildetes Planetenpaar sitzt in einem zwischen diesen Innenstegen 3b verbleibenden Zwischenraum.
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In 2 sind in Form einer Detaildarstellung der Aufbau des Einsatzelementes E2 und dessen Anlaufbereich an einen Lageraußenring L2a der Lagereinrichtung L2 weiter veranschaulicht. Das Einsatzelement E2 bildet eine Führungsstruktur über welche das zugeordnete Abtriebssonnenrad 2 axial abgestützt wird.
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Das Einsatzelement E2 ist bei diesem Beispiel ziehtechnisch aus einem Blechmaterial gefertigt. Das Einsatzelement E2 umfasst einen Sitzabschnitt E2a über welchen das Einsatzelement E2 zentrisch auf den Bund 6a des Abtriebssonnenrades 2 sitzt. An diesen Sitzabschnitt E2a schließt sich ein Ringbodenabschnitt E2b, und an diesen ein Ringmantelabschnitt E2c an. In dem vom Ringmantelabschnitt E2c umgriffenen Bereich befindet sich der Sitzabschnitt E2a der als solcher über den Ringbodenabschnitt E2b mit dem Ringmantelabschnitt E2c verbunden ist. Der Sitzabschnitt E2a ist zur Umlaufachse konzentrisch. Der Sitzabschnitt E2a ist hinsichtlich seines Querschnitts so gestaltet, dass dieser unter einem ausgeprägten Presssitz auf dem Bund 6a des Abtriebssonnenrades 2 sitzt.
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Das Einsatzelement E2 kann durch Wahl der Wanddicke des zu seiner Bildung herangezogenen Blechmateriales, durch Abstimmung der werkstofftechnischen Parameter, und durch entsprechende geometrische Gestaltung so gefertigt werden, dass hinsichtlich seiner Gesamtsteifigkeit und damit hinsichtlich der durch dieses Bauteil realisierten Stützwirkung an dem Lageraußenring L2a eine gewisse Elastizität gegeben ist, durch welche der Grad der statischen Überbestimmung der Lagerung des Abtriebssonnenrades 2 definiert reduziert wird.
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Der hier die axial stützende Lauffläche bildende Ringrand E2d kann so ausgestaltet werden dass dieser auch eine radiale Führung des Einsatzelementes E2 innerhalb des Nabendeckels 8 bewirkt. An diesem Ringrand E2d kann eine Beschichtung durch einen Werkstoff mit besonderen Gleiteigenschaften erfolgen. Es ist auch möglich, zwischen der Stirnfläche des Ringrandes E2d und der diesem zugewandten Stirnfläche des Lageraußenringes L2a noch einen Gleitlagerring anzuordnen der sowohl an dem Ringrand E2d, als auch an der Stirnfläche des Lageraußenringes L2a schwimmend anläuft.
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Das Einsatzelement E2 ist geometrisch so gestaltet, das der den Ringbodenabschnitt E2b bildende Bereich in verbautem Zustand axial an dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 ansteht und damit die Axialposition des Einsatzelementes E2 „in Druckrichtung“ festlegt.
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In 3 sind in Form einer perspektivischen Explosionsdarstellung die Abtriebssonnenräder 1, 2, die zur Koppelung derselben vorgesehenen Umlaufplaneten P1, die Umlaufplaneten P1, P2, die zur Lagerung der Umlaufplaneten P1, P1 vorgesehenen Achsbolzen 4 und die Nabendeckelelemente 7, 8 dargestellt.
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Die Axialsicherung der Achsbolzen 4 erfolgt über Ringkappenelemente 4a, 4b die im Bereich der Stirnenden der Achsbolzen 4 auf diese aufgesetzt werden. Diese Ringkappenelemente 4a, 4b übergreifen in aufgesetztem Zustand die Stirnenden der Achsbolzen 4 und bilden dann an einer axial einwärts versetzten Stelle jeweils eine Ringschulter. Diese Ringschulter sichert die Ringkappenelemente 4a, 4b in den entsprechenden Achsbohrungen 7b, 8b in den Nabendeckeln 7, 8.
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Im zusammengebauten Zustand greifen die Umlaufplaneten P1 radial von außen her in das erste Abtriebssonnenrad 1 ein. Die Umlaufplaneten P2 greifen radial von außen her in das zweite Abtriebssonnenrad 2 ein. Die Koppelung der mit dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P2 mit jenen, mit dem ersten Abtriebssonnenrad 1 in Eingriff stehenden Umlaufplaneten P1 erfolgt durch gegenseitigen Eingriff im Bereich der Verzahnungsebene des ersten Abtriebssonnenrades 1. An dem ersten Abtriebssonnenrad 1 ist eine negative Profilverschiebung realisiert. An dem zweiten Abtriebssonnenrad 2 ist eine positive Profilverschiebung realisiert.
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Es ist grundsätzlich möglich, bei dem beschriebenen Getriebeaufbau auch an den Umlaufplaneten P1, P2 positive und negative Profilverschiebungen vorzunehmen. Hierdurch wird es möglich die erforderliche Durchmesserdifferenz der Achskreise der Umlaufplaneten P1, P2 zu reduzieren. Konkret wird dann der Kopfkreisdurchmesser der zweiten Umlaufplaneten P2 verkleinert und der Kopfkreisdurchmesser der ersten Umlaufplaneten P1 durch positive Profilverschiebung vergrößert.
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Zwischen die Abtriebssonnenräder 1, 2 ist ein Ringelement R eingefügt. Dieses greift über Ringschultern in entsprechende Komplementärgeometrien der Abtriebssonnenräder 1, 2 ein und bewirkt eine gegenseitige Zentrierung der Abtriebssonnenräder 1, 2.
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Die 4a, 4b und 4c zeigen den Aufbau der erfindungsgemäß vorgesehenen Einsatzelemente E1, E2 als Einzelteildarstellungen. Bei der Darstellung nach 4a handelt es sich um eine Draufsicht. In dieser Darstellung sind insbesondere die zum Zwecke des Schmierstoffdurchtritts vorgesehenen Schmierstoffdurchtrittsöffnungen AP1, AP2, AP3, AP4 erkennbar. Diese Öffnungen sind als in Umfangsrichtung gestreckte Langlochdurchbrüche ausgebildet und dabei weiterhin derart gestaltet, dass hierdurch die axiale und radiale Steifigkeit des Einsatzelementes E1, E2 definiert abgestimmt wird. Das Einsatzelement E1, E2 fungiert als Abstandshalter und Führungsorgan eines Sonnenrades 2. Das Einsatzelement E2 ist halbtorusartig ausgebildet und an einem mit dem Planetenträger 3 mitlaufenden Lagerring L2a gleitbewegbar geführt.
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Die Darstellung nach 4b veranschaulicht weiter den Querschnitt der erfindungsgemäß vorgesehenen Einsatzelemente E1, E2 die als solche an die Abtriebssonnenräder 1, 2 angesetzt werden und gleitbewegbar axial an den triebssonnenräder 1, 2 angesetzt werden und gleitbewegbar axial an den Lageraußenringen L1a, L2a der Lageranordnung abgestützt sind. Das Einsatzelement E1, E2 ist umformtechnisch aus einem Blechmaterial gefertigt und gehärtet. Das Einsatzelement E1, E2 ist in der Art eines Ringtellers oder Rinnentorus gestaltet. Die Positionierung und Zentrierung des Einsatzelementes E1, E2 auf dem jeweiligen Abtriebssonnenrad 1, 2 erfolgt über den inneren Sitzabschnitt E2a. Der Sitzabschnitt E2a ist so dimensioniert, dass sich in verbautem Zustand ein ausgeprägter Presssitz einstellt, so dass das Einsatzelement E1, E2 reibschlüssig drehfest auf dem zugeordneten Abtriebssonnenrad 1, 2 sitzt. Die Axialposition des jeweiligen Einsatzelementes E1, E2 auf dem zugeordneten Abtriebssonnenrad wird im Zusammenspiel mit dem Ringbodenabschnitt E2b festgelegt, der dann am jeweiligen Abtriebssonnenrad 1, 2 axial ansteht. Der Ringrand E2d bildet eine Stirnfläche die gleitbewegbar an einer Ringstirnfläche des zugeordneten Lageraußenringes anläuft und damit axial positioniert wird.
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Das jeweilige Einsatzelement E1, E2 weist axiale Durchgangsöffnungen AP1, AP2, AP3, AP4 auf. Die Abtriebssonnenräder 1, 2 weisen zu den Durchgangsöffnungen AP1, AP2, AP3, AP4 des zugeordneten Einsatzelementes E1, E2 korrespondierende axiale Durchgangsöffnungen APE (vgl. 1d) auf. Die Durchgangsöffnungen AP1, AP2, AP3, AP4 in dem jeweiligen Einsatzelement E1, E2 sowie auch die Durchgangsöffnungen im Abtriebssonnenrad E1, E2 führen zur Einsparung von Material und Gewicht und fungieren auch als Durchgänge für Schmiermittel, sowie als Durchgänge für einen internen Druckausgleich. Das hier gezeigte Konzept der Ausbildung von Durchgangsöffnungen in den Einsatzelementen eignet sich auch für Getriebebauformen, bei welchen die Abtriebssonnenräder E1, E2, drehbar in die Einsatzelemente E1, E2 eingesetzt sind und die Einsatzelemente E1, E2 ggf. im Umlaufträger drehfest sitzen.
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4c veranschaulicht in Form einer perspektivischen Darstellung den Aufbau der Einsatzelemente E1, E2. Die Ausführungen zu den 4a und 4b gelten hierzu sinngemäß.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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