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DE102019118187A1 - Differential gear - Google Patents

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DE102019118187A1
DE102019118187A1 DE102019118187.9A DE102019118187A DE102019118187A1 DE 102019118187 A1 DE102019118187 A1 DE 102019118187A1 DE 102019118187 A DE102019118187 A DE 102019118187A DE 102019118187 A1 DE102019118187 A1 DE 102019118187A1
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DE
Germany
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gear
differential
planet carrier
planetary gear
bevel
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Application number
DE102019118187.9A
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German (de)
Inventor
Florian Reinle
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe (1) mit einem Planetengetriebe (2) und einem dem Planetengetriebe (2) nachgeschalteten Differenzial (3). Dabei umfasst das Planetengetriebe (2) ein Sonnenrad (4) und ein gestuftes Planetenrad (7), wobei eine ersten Planetenradstufe (8) des gestuften Planetenrads (7) in einer ersten Verzahnungsebene (I) mit dem Sonnenrad (4) in Eingriff steht. Eine zweite Planetenradstufe (9) ist von der ersten Planetenradstufe (8) beabstandet und steht in einer zweiten Verzahnungsebene (II) mit einer weiteren Komponente (5, 11) des Differenzialgetriebes (1) in Wirkverbindung. Es ist vorgesehen, dass das Differenzial (3) zumindest im Wesentlichen zwischen der ersten Verzahnungsebene (I) und der zweiten Verzahnungsebene (11) des gestuften Planetenrads (7) angeordnet ist.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Differenzialgetriebes (1).The invention relates to a differential gear (1) with a planetary gear (2) and a differential (3) connected downstream of the planetary gear (2). The planetary gear (2) comprises a sun gear (4) and a stepped planetary gear (7), a first planetary gear set (8) of the stepped planetary gear (7) meshing with the sun gear (4) in a first toothing plane (I). A second planetary gear set (9) is spaced apart from the first planetary gear set (8) and is operatively connected in a second toothing plane (II) to a further component (5, 11) of the differential gear (1). It is provided that the differential (3) is arranged at least essentially between the first toothing plane (I) and the second toothing plane (11) of the stepped planetary gear (7). The invention also relates to a method for manufacturing such a differential gear (1) .

Description

Die Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Differenzialgetriebes gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.The invention relates to a differential gear for a motor vehicle and a method for manufacturing such a differential gear according to the preamble of the independent claim.

Bei Kraftfahrzeugen werden Differenzialgetriebe eingesetzt, um das Antriebsmoment eines Antriebsmotors, insbesondere eines elektrischen Antriebsmotors, auf die angetriebenen Räder einer Antriebsachse zu verteilen. Dabei ist dem Differenzial ein Planetengetriebe vorgeschaltet, um die Drehzahl des Antriebsmotors zu reduzieren und das Drehmoment entsprechend zu erhöhen. Der Antriebsmotor ist dabei mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden. Das Antriebsmoment wird über das Sonnenrad, mit dem Sonnenrad in Eingriff stehende Planetenräder und einen Planetenträger auf das Differenzial übertragen. Über die Ausgleichsräder des Differenzials erfolgt dann eine Verteilung des Antriebsmoments auf die beiden angetriebenen Räder einer Antriebsachse.Differential gears are used in motor vehicles in order to distribute the drive torque of a drive motor, in particular an electric drive motor, to the driven wheels of a drive axle. A planetary gear is connected upstream of the differential in order to reduce the speed of the drive motor and to increase the torque accordingly. The drive motor is connected to a sun gear of the planetary gear. The drive torque is transmitted to the differential via the sun gear, planet gears meshing with the sun gear, and a planet carrier. The drive torque is then distributed to the two driven wheels of a drive axle via the differential gears.

Aus der DE 10 2014 207 484 A1 ist ein Differentialgetriebe bekannt, um die Vorgabe eines Drehzahlverhältnisses zwischen einer ersten und einer zweiten Abtriebswelle zu machen. Dabei weist das Differenzialgetriebe eine versetzt zu den Abtriebswellen angeordnete, verstellbare Übersetzungseinrichtung mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle auf, wobei eine Übersetzungseinrichtung eingerichtet ist zur Vorgabe eines Übersetzungsverhältnisses zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle. Dabei sind die Eingangswelle mit der ersten Abtriebswelle drehmoment- und die Ausgangswelle mit der zweiten Abtriebswelle drehmomentübertragend verbindbar ist. Das Differenzialgetriebe weist eine Vorgabeeinrichtung mit einer Stelleinrichtung auf, die zur Verstellung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle eingerichtet ist.From the DE 10 2014 207 484 A1 a differential gear is known to make the specification of a speed ratio between a first and a second output shaft. In this case, the differential gear has an adjustable step-up device with an input shaft and an output shaft, which is arranged offset to the output shafts, a step-up device being set up to specify a step-up ratio between the input shaft and the output shaft. The input shaft can be connected to the first output shaft in a torque-transmitting manner and the output shaft can be connected to the second output shaft in a torque-transmitting manner. The differential gear has a specification device with an adjusting device which is set up to adjust the transmission ratio between the input shaft and the output shaft.

Die DE 10 2011 004 696 A1 offenbart ein Differenzialgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Planetengetriebe und einem dem Planetengetriebe nachgeschalteten Differenzial. Dabei ist ein Sicherungsring vorgesehen, welcher eine axiale Verschiebung des Sonnenrades in Richtung des Differenzials verschiebt.The DE 10 2011 004 696 A1 discloses a differential gear for a motor vehicle with a planetary gear and a differential connected downstream of the planetary gear. In this case, a locking ring is provided which shifts an axial displacement of the sun gear in the direction of the differential.

Aus der DE 10 2015 201 750 A1 ist ein Differenzial mit einem äußeren Rohrabschnitt und einem inneren Rohrabschnitt vorgesehen. Dabei ist eine Abfallverhinderungsvorrichtung zum Verhindern von einer relativen Axialbewegung der äußeren und inneren Rohrabschnitte vorgesehen. Ein Dichtungselement zum Absperren einer Verbindung zwischen der Abfallverhinderungsvorrichtung und eines Inneren des Differenzialgehäuses, ist in einen Einbauabschnitt zwischen den äußeren und inneren Rohrabschnitten eingesetzt. Entsprechend wird, ohne einen speziellen Prozess während das Zusammenbaus durchzuführen, wie zum Beispiel Druckschweißen oder Adhäsionskleben, Schmieröl in dem Differenzialgehäuse daran gehindert, aus einem Raum zwischen dem Achswellenrad und der Hülse auszulaufen, was die Montage des Differenzialgetriebes erleichtert.From the DE 10 2015 201 750 A1 a differential is provided with an outer tube section and an inner tube section. A waste prevention device is provided for preventing a relative axial movement of the outer and inner pipe sections. A seal member for shutting off a connection between the waste prevention device and an interior of the differential case is inserted into an installation portion between the outer and inner pipe portions. Accordingly, without performing a special process during assembly such as pressure welding or adhesive bonding, lubricating oil in the differential case is prevented from leaking from a space between the side gear and the sleeve, making assembly of the differential gear easier.

Aus der EP 2 821 672 B1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Antriebswelle und einer zweiten Antriebswelle bekannt, deren Enden koaxial zueinander angeordnet sind. Die Antriebsvorrichtung umfasst ein Differenzial sowie einen Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus, welche koaxial zueinander in einem gemeinsamen Getriebegehäuse des Planetengetriebes angeordnet sind, wobei ein Hohlrad des Geschwindigkeitsreduzierungsmechanismus an dem Gehäuse befestigt ist.From the EP 2 821 672 B1 a drive device for a motor vehicle having a first drive shaft and a second drive shaft is known, the ends of which are arranged coaxially to one another. The drive device comprises a differential and a speed reduction mechanism which are arranged coaxially to one another in a common gear housing of the planetary gear, a ring gear of the speed reduction mechanism being fastened to the housing.

Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Differenzialgetrieben ist jedoch, dass diese eine relativ hohen Bauraumbedarf haben und entsprechend schwer sind. Zudem ist die Montage eines solchen Differenzialgetriebes aufwendig, wodurch sich die Herstellungskosten weiter erhöhen.The disadvantage of the differential gears known from the prior art, however, is that they require a relatively large amount of space and are correspondingly heavy. In addition, the assembly of such a differential gear is complex, which further increases the manufacturing costs.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompaktes und leichtes Differenzialgetriebe für eine elektrische Antriebsachse vorzuschlagen, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und einfach zu montieren ist.The object of the invention is to propose a compact and light differential gear for an electric drive axle which overcomes the disadvantages known from the prior art and is easy to assemble.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Differenzialgetriebe mit einem Planetengetriebe und einem dem Planetengetriebe nachgeschalteten Differenzial gelöst. Dabei umfasst das Planetengetriebe ein Sonnenrad und ein gestuftes Planetenrad, wobei eine ersten Planetenradstufe des gestuften Planetenrads in einer ersten Verzahnungsebene mit dem Sonnenrad in Eingriff steht. Eine zweite Planetenradstufe ist von der ersten Planetenradstufe beabstandet und steht in einer zweiten Verzahnungsebene mit einer weiteren Komponente des Differenzialgetriebes in Wirkverbindung. Es ist vorgesehen, dass das Differenzial zumindest im Wesentlichen zwischen der ersten Verzahnungsebene und der zweiten Verzahnungsebene des gestuften Planetenrads angeordnet ist. Unter im Wesentlichen zwischen der ersten Verzahnungsebene und der zweiten Verzahnungsebene ist ein Überdeckung von mindestens 70%, insbesondere ein vollständige Umhüllung des Differenzials durch die zwei Verzahnungsebenen der gestuften Planetenräder zu verstehen. Durch die Anordnung des Differenzials zwischen den Verzahnungsebenen des gestuften Planetenrades ist eine besonders kompakte Bauweise des Differenzialgetriebes möglich. Darüber hinaus ist durch den Abstand zwischen den beiden Planetenstufen des gestuften Planetenrades ist eine einfachere und kostengünstigere Fertigung des gestuften Planetenrades möglich. So können insbesondere kostengünstigere Fertigungsverfahren wie ein Wälzfräsen oder Wälzschleifen zur Herstellung der Verzahnungen des gestuften Planetenrades eingesetzt werden. Dabei sind die gestuften Planetenräder vorzugsweise einteilig ausgeführt, wodurch die Ausrichtung der Verzahnungen der beiden Planetenstufen zueinander verbessert werden kann.According to the invention, this object is achieved by a differential gear with a planetary gear and a differential connected downstream of the planetary gear. The planetary gear includes a sun gear and a stepped planetary gear, a first planetary gear stage of the stepped planetary gear being in mesh with the sun gear in a first toothing plane. A second planetary gear set is spaced apart from the first planetary gear set and is in operative connection in a second toothing plane with a further component of the differential gear. It is provided that the differential is arranged at least essentially between the first toothing plane and the second toothing plane of the stepped planetary gear. Essentially between the first gear plane and the second gear plane is to be understood as an overlap of at least 70%, in particular a complete covering of the differential by the two gear planes of the stepped planetary gears. The arrangement of the differential between the toothing planes of the stepped planetary gear enables a particularly compact design of the differential gear. In addition, through the Distance between the two planetary stages of the stepped planetary gear, a simpler and more economical production of the stepped planetary gear is possible. In particular, more cost-effective manufacturing processes such as hobbing or generating grinding can be used to produce the toothing of the stepped planetary gear. The stepped planetary gears are preferably made in one piece, whereby the alignment of the toothing of the two planetary stages with one another can be improved.

Das Verschieben einer Lagerungsebene im Differenzial zwischen die beiden Verzahnungsebenen des gestuften Planetenrads ermöglicht das Nutzen des Bauraums unterhalb der kleineren Planetenradstufe. Ferner wird die Kraftaufnahme im Differenzial durch die mittige Position des Differenzials verbessert. Die erste Planetenradstufe ist dabei axial versetzt zum Differenzial angeordnet. Die Verzahnungsbreite der zweiten Planetenradstufe kann dabei bauraumneutral ansteigen, um beispielsweise Anforderungen an hohe Sprungüberdeckungen zu genügen, da die Differenzialbreite den Bauraumbedarf primär bestimmt.Moving a storage level in the differential between the two gear levels of the stepped planetary gear enables the installation space below the smaller planetary gear to be used. Furthermore, the power absorption in the differential is improved by the central position of the differential. The first planetary gear set is arranged axially offset to the differential. The toothing width of the second planetary gear stage can increase in a space-neutral manner in order to meet requirements for high step overlaps, for example, since the differential width primarily determines the space requirement.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Verbesserungen und Weiterentwicklungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Differenzialgetriebes möglich.The features listed in the dependent claims allow advantageous improvements and further developments of the differential gear specified in the independent claim.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Planetenradstufe in der zweiten Verzahnungsebene mit einem Hohlrad des Planetengetriebes in Eingriff steht. Da die zweite Planetenradstufe einen kleineren Durchmesser hat als die erste Planetenradstufe, kann das Differenzialgetriebe in radialer Richtung kompakter ausgeführt werden und benötigt somit weniger Bauraum. Zudem kann ein kleineres Hohlrad verwendet werden, was das Gewicht und die Herstellungskosten des Differenzialgetriebes verringert.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the second planetary gear set is in engagement with a ring gear of the planetary gear in the second toothing plane. Since the second planetary gear set has a smaller diameter than the first planetary gear set, the differential gear can be made more compact in the radial direction and thus requires less installation space. In addition, a smaller ring gear can be used, which reduces the weight and manufacturing costs of the differential gear.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das gestufte Planetenrad einteilig ausgeführt ist und einen Führungsabschnitt aufweist, mit welchem das gestufte Planetenrad in einem Planetenträger geführt ist. Durch die Integration eines Führungsabschnitts in das gestufte Planetenrad kann das Planetenrad auf einfache Art und Weise in dem Planetenträger geführt werden. Zudem kann auf einen zusätzlichen Planetenbolzen verzichtet werden. Dabei kann der Planetenträger in axialer Richtung kürzer ausgeführt werden und gleicht damit potentielle Bauraumnachteile durch die Verlängerung des gestuften Planetenrades aus.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the stepped planetary gear is made in one piece and has a guide section with which the stepped planetary gear is guided in a planet carrier. By integrating a guide section in the stepped planet gear, the planet gear can be guided in the planet carrier in a simple manner. In addition, there is no need for an additional planet bolt. The planet carrier can be made shorter in the axial direction and thus compensates for potential disadvantages in terms of installation space due to the lengthening of the stepped planet gear.

Vorzugsweise weist des Differenzialgetriebes drei gestufte Planetenräder auf, welche um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Um jeweils vorzugsweise 60° versetzt zu den gestuften Planetenrädern sind vorzugsweise drei Ausgleichsräder über Bolzen mit dem Planetenträger verbunden, um ein Antriebsmoment in den Planetenträger abzuleiten. Diese Ausgleichsräder bilden zusammen mit je einem zentralen Achs-Kegelrad die bekannte Anordnung eines Kegelraddifferenzials.The differential gear preferably has three stepped planetary gears which are each arranged offset from one another by 120 °. In each case, preferably offset by 60 ° with respect to the stepped planetary gears, three differential gears are preferably connected to the planetary carrier via bolts in order to transfer a drive torque into the planetary carrier. These differential gears, together with a central bevel gear, form the familiar arrangement of a bevel gear differential.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Planetenträger des Planetengetriebes einteilig ausgeführt ist. Durch eine einteilige Ausgestaltung des Planetenträgers ist eine besonders genaue Positionierung der Lagerstellen für die Kegelräder möglich. Somit können Fluchtungsfehler minimiert werden, wodurch ein gleichmäßiges Abrollen der Ausgleichsräder in den Kegelrädern des Differenzials verbessert wird. Dadurch können Belastungsspitzen durch ungünstige Einbautoleranzen vermieden und die Dauerhaltbarkeit des Differenzials erhöht werden. Darüber hinaus hat die einteilige Ausführung des Planetenträgers Vorteile bezüglich der Festigkeit, Steifigkeit und der Herstellungskosten.In a preferred embodiment of the invention it is provided that the planet carrier of the planetary gear is made in one piece. A one-piece design of the planet carrier enables particularly precise positioning of the bearing points for the bevel gears. This means that misalignments can be minimized, which improves the smooth rolling of the differential gears in the bevel gears of the differential. This avoids load peaks due to unfavorable installation tolerances and increases the durability of the differential. In addition, the one-piece design of the planet carrier has advantages in terms of strength, rigidity and manufacturing costs.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Differenzialgetriebes ist vorgesehen, dass das Differenzial als Kegelraddifferenzial ausgeführt ist. Ein Kegelraddifferenzial kann besonders einfach in den Planetenträger integriert werden, da sich die Komponenten des Kegelraddifferenzials einfach durch eine Montageöffnung in den Planetenradträger einsetzen lassen und dort derart verriegelt werden können, dass ein selbstständiges Lösen dieser Komponenten betriebssicher vermieden wird.According to a preferred embodiment of the differential gear, it is provided that the differential is designed as a bevel gear differential. A bevel gear differential can be integrated into the planet carrier particularly easily, since the components of the bevel gear differential can simply be inserted through an assembly opening in the planet gear carrier and locked there in such a way that these components cannot be loosened independently.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kegelräder das Kegelraddifferenzials in einem Planetenträger des Planetengetriebes drehbar gelagert sind. Durch eine entsprechende Lagerung der Kegelräder in dem Planetenträger kann die Reibung im Differenzial minimiert werden. Dadurch können die Verlustleistung und die Wärmeentwicklung im Antriebsstrang reduziert werden und der mechanische Wirkungsgrad erhöht werden.In an advantageous further development of the invention, it is provided that the bevel gears and the bevel gear differential are rotatably mounted in a planet carrier of the planetary gear. By appropriately mounting the bevel gears in the planet carrier, the friction in the differential can be minimized. As a result, the power loss and the generation of heat in the drive train can be reduced and the mechanical efficiency can be increased.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kegelräder mittels Gleitlagern drehbar in dem Planetenträger gelagert sind. Durch Gleitlager ist eine besonders kompakte Ausführung der Lager im Planetenträger möglich. Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Kegelräder mittels Nadellagern, insbesondere jeweils mittels eines Axialnadellagers und eines Radialnadellagers in dem Planetenträger gelagert sind. Dadurch ist ebenfalls eine kompakte Ausführung der Lagerstellen für die Kegelräder möglich.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the bevel gears are rotatably mounted in the planet carrier by means of slide bearings. A particularly compact design of the bearings in the planet carrier is possible by means of slide bearings. Alternatively, it is advantageously provided that the bevel gears are mounted in the planet carrier by means of needle bearings, in particular each by means of an axial needle bearing and a radial needle bearing. This also enables a compact design of the bearing points for the bevel gears.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn an dem Planetenträger eine Montageöffnung vorgesehen ist, durch welche die Kegelräder und die Ausgleichsräder in den Planetenträger eingesetzt werden können. Durch eine entsprechende Montageöffnung können sämtliche Komponenten des Differenzials in den Planetenträger eingesetzt werden. Somit erleichtert sich die Montage des Differenzials. Dabei werden die Kegelräder in Lagerstellen an dem Planetenträger aufgenommen, um eine exakte Positionierung der Kegelräder zueinander zu ermöglichen.It is particularly preferred if an assembly opening is provided on the planet carrier through which the bevel gears and the differential gears can be inserted into the planet carrier. All components of the differential can be inserted into the planet carrier through a corresponding assembly opening. This simplifies the assembly of the differential. The bevel gears are accommodated in bearings on the planetary carrier in order to enable the bevel gears to be positioned exactly with respect to one another.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Differenzialgetriebes ist ein Lagerbolzen vorgesehen, mit welchem eine Zentralhülse des Differenzials in dem Planetenträger fixiert ist. Durch einen Lagerbolzen ist eine einfache Fixierung der Zentralhülse in dem Planetenträger möglich.In a preferred embodiment of the differential gear, a bearing pin is provided with which a central sleeve of the differential is fixed in the planet carrier. The central sleeve can be easily fixed in the planet carrier by means of a bearing bolt.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Differenzialgetriebes vorgeschlagen, wobei ein erstes Kegelrad durch eine Montageöffnung in den Planetenträger des Differenzials eingesetzt wird. Dabei wird das erste Kegelrad in einer Lagerstelle drehbar im Planetenträger gelagert. Ferner wird ein zweites Kegelrad durch die Montageöffnung in den Planetenträger eingesetzt, wobei das zweite Kegelrad in einer weiteren Lagerstelle drehbar in dem Planetenträger gelagert wird. Darüber hinaus wird ein Ausgleichsrad in den Planetenträger eingesetzt. Die Elemente des Differenzials werden mittels eines Lagerbolzens und/oder eines Fixierbolzens in dem Planetenträger fixiert.According to the invention, a method for producing such a differential gear is proposed, a first bevel gear being inserted into the planet carrier of the differential through an assembly opening. The first bevel gear is rotatably mounted in a bearing in the planet carrier. Furthermore, a second bevel gear is inserted through the assembly opening into the planet carrier, the second bevel gear being rotatably mounted in a further bearing point in the planet carrier. In addition, a balance gear is used in the planet carrier. The elements of the differential are fixed in the planet carrier by means of a bearing pin and / or a fixing pin.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Lagerbolzen mittels eines Fixierbolzens verriegelt wird. Dabei ist der Fixierbolzen vorzugsweise senkrecht zum Lagerbolzen orientiert. Dabei können senkrechte Bohrungen in den Planetenträger eingebracht werden, welche leichter und kostengünstiger ausgeführt werden können als Schrägbohrungen. Zudem können senkrechte Bohrungen für den Fixierbolzen und den Lagerbolzen mit einfachen Werkzeugen in den Planetenträger eingebracht werden, was die Fertigungskosten für den Planetenträger und somit für das Differenzialgetriebe reduziert.It is particularly preferred if the bearing bolt is locked by means of a fixing bolt. The fixing bolt is preferably oriented perpendicular to the bearing bolt. In this case, vertical bores can be made in the planet carrier, which can be carried out more easily and cost-effectively than inclined bores. In addition, vertical bores for the fixing bolt and the bearing bolt can be made in the planet carrier with simple tools, which reduces the manufacturing costs for the planet carrier and thus for the differential gear.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigen:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges;
  • 2 einen Planetenträger sowie ein Differenzial eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes; und
  • 3 eine weitere Ansicht eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes.
The invention is explained below on the basis of preferred embodiments with reference to the attached figures. The same components or components with the same function are identified with the same reference symbols. Show:
  • 1 an embodiment of a differential gear according to the invention for a drive axle of a motor vehicle;
  • 2 a planet carrier and a differential of a differential gear according to the invention; and
  • 3 another view of a differential gear according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes 1 mit einem Planetengetriebe 2 und einem dem Planetengetriebe 2 nachgeschalteten Differenzial 3 dargestellt. Das Planetengetriebe 2 umfasst ein angetriebenes Sonnenrad 4 sowie einen Planetenradsatz mit mehreren Planetenrädern 6. Die Planetenräder 6 sind als gestufte Planetenräder 7 mit einer ersten Planetenradstufe 8 und einer von der ersten Planetenradstufe 8 beabstandeten zweiten Planetenradstufe 9 ausgeführt. Die erste Planetenradstufe 8 steht in einer ersten Verzahnungsebene I mit dem Sonnenrad 4 in Eingriff und wird von dem Sonnenrad 4 angetrieben. Das Planetengetriebe 2 umfasst ferner ein Hohlrad 5, welches vorzugsweise drehfest in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse des Differenzialgetriebes 1 angeordnet ist. Das Hohlrad 5 steht in einer zweiten Verzahnungsebene mit der zweiten Planetenradstufe 9 des gestuften Planetenrads 7 in Eingriff. Vorzugsweise weist das Differenzialgetriebe 1 drei über jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete gestufte Planetenräder 7 auf. Das gestufte Planetenrad 7 weist zudem mindestens einen Führungsabschnitt 10 auf, mit welchem das gestufte Planetenrad 7 in einem Planetenträger 11 des Planetengetriebes 2 drehbar gelagert ist.In 1 is an embodiment of a differential gear according to the invention 1 with a planetary gear 2 and one the planetary gear 2 downstream differential 3 shown. The planetary gear 2 includes a driven sun gear 4th and a planetary gear set with several planet gears 6th . The planet gears 6th are as stepped planet gears 7th with a first planetary gear stage 8th and one of the first planetary gear set 8th spaced second planetary gear 9 executed. The first planetary gear stage 8th stands in a first gear plane I with the sun gear 4th engaged and is from the sun gear 4th driven. The planetary gear 2 further comprises a ring gear 5 , which is preferably rotationally fixed in a gear housing, not shown, of the differential gear 1 is arranged. The ring gear 5 stands in a second gear plane with the second planetary gear 9 of the stepped planetary gear 7th engaged. Preferably, the differential gear 1 three stepped planetary gears offset by 120 ° to each other 7th on. The stepped planet gear 7th also has at least one guide section 10 on which the stepped planetary gear 7th in a planet carrier 11 of the planetary gear 2 is rotatably mounted.

Das Planetengetriebe 2 überträgt ein Antriebsmoment MA auf das Differenzial 3. Das Differenzial 3 ist vorzugsweise als Kegelraddifferenzial 16 ausgeführt und weist ein erstes Kegelrad 13 und ein zweites Kegelrad 14 auf. Das erste Kegelrad 13 ist an einem Absatz in dem Planetenträger 11 gelagert. Dabei ist in dem Planetenträger 11 eine Öffnung 18 vorgesehen, durch welche eine Abtriebswelle vom Differenzial 3 an ein angetriebenes Rad eines Kraftfahrzeuges geführt wird. Das erste Kegelrad 13 ist vorzugsweise mittels eines ersten Gleitlagers 20 in dem Planetenträger 11 drehbar gelagert. Das Differenzial 3 weist ein zweites Kegelrad 14 auf, welches mittels eines zweiten Gleitlagers 21 in dem Planetenträger 11 drehbar gelagert ist. Die Kegelräder 13, 14 stehen mit Ausgleichsrädern 12 des Differenzials 3 in Eingriff, um einen Drehzahlausgleich zwischen den beiden Abtriebswellen zu ermöglichen, welche drehfest mit den Kegelrädern 13, 14 verbunden sind und von dem Differenzial 3 jeweils zu einem angetriebenen Rad der Antriebsachse führen.The planetary gear 2 transmits a drive torque M A to the differential 3 . The differential 3 is preferably a bevel gear differential 16 executed and has a first bevel gear 13th and a second bevel gear 14th on. The first bevel gear 13th is on a shoulder in the planet carrier 11 stored. It is in the planet carrier 11 an opening 18th provided through which an output shaft from the differential 3 is guided to a driven wheel of a motor vehicle. The first bevel gear 13th is preferably by means of a first plain bearing 20th in the planet carrier 11 rotatably mounted. The differential 3 has a second bevel gear 14th on, which by means of a second plain bearing 21st in the planet carrier 11 is rotatably mounted. The bevel gears 13th , 14th stand with balancing gears 12th of the differential 3 engaged in order to enable a speed compensation between the two output shafts, which rotatably with the bevel gears 13th , 14th are connected and from the differential 3 each lead to a driven wheel of the drive axle.

Das Differenzial 3 umfasst ferner zwei Ausgleichsräder 12 sowie eine Zentralhülse 15, welche durch einen, in eine Aufnahmebohrung des Planetenträgers 11 eingesetzten Lagerbolzen 17 in ihrer Position gehalten wird. Dazu ist der Lagerbolzen 17 mittels eines Fixierbolzens 19 in dem Planetenträger 11 fixiert. Dabei dient der Planetenträger 11 gleichzeitig als Differenzialgehäuse für die Kegelräder 13, 14 und Ausgleichsräder 12 des Differenzials 3. Da bei einer einteiligen Ausführung des Planetenträgers 11 mehrere Lagerbolzen 17 zur Fixierung notwendig sind, wird die notwendige Steifigkeit über ein Verbindungsteil hergestellt. Dafür sind die Lagerbolzen vorzugsweise im Bereich der Presspassung mit diesem Verbindungsteil leicht abgesetzt. Dadurch wird zusätzlicher Fügedruck durch eine erhöhte Nabenwandstärke generiert. Gleichzeitig ermöglicht diese Ausführungsform eine einfache Hartfeinbearbeitung des Außendurchmessers des Lagerbolzens 17 für die Gleitverbindung zwischen Lagerbolzen 17 und Ausgleichsrad 12. Der abgesetzte Pressdurchmesser kann zur Reibkraftmaximierung laserstrukturiert sein und generiert somit auch mit einem weichen Gegenpartner eine maximale Verbindungsfestigkeit, vergleichbar mit einer Schweißverbindung.The differential 3 also includes two differential gears 12th as well as a central sleeve 15th , which through a, in a receiving bore of the planet carrier 11 inserted bearing pin 17th held in place. This is the bearing pin 17th by means of a fixing bolt 19th in the planet carrier 11 fixed. The planet carrier serves here 11 at the same time as a differential housing for the bevel gears 13th , 14th and differential gears 12th of the differential 3 . As with a one-piece design of the planet carrier 11 several bearing bolts 17th are necessary for fixation, the necessary rigidity is established via a connecting part. For this purpose, the bearing bolts are preferably slightly offset in the area of the press fit with this connecting part. This generates additional joining pressure through an increased hub wall thickness. At the same time, this embodiment enables simple hard fine machining of the outer diameter of the bearing pin 17th for the sliding connection between bearing pins 17th and balance wheel 12th . The offset pressing diameter can be laser-structured in order to maximize the frictional force and thus generate maximum connection strength even with a soft counterpart, comparable to a welded connection.

In 2 ist ein Planetenträger 11 eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes mit darin angeordneten Kegelrädern 13, 14 und Ausgleichsrädern 12 dargestellt. Dabei sind die Elemente 12, 13, 14 des Differenzials 3 vollständig in dem Planetenträger 11 integriert, welcher gleichzeitig als Differenzialgehäuse 3 dient. Entsprechend der Anzahl der Planetenräder 7 ist eine gleiche Anzahl von Ausgleichsrädern 12 vorgesehen, sodass eine bevorzugte Ausführungsform des Differenzialgetriebes 1 drei gestufte Planetenräder 7, drei Ausgleichsräder 12 und zwei Kegelräder 13, 14 aufweist.In 2 is a planet carrier 11 a differential gear according to the invention with bevel gears arranged therein 13th , 14th and differential gears 12th shown. Here are the elements 12th , 13th , 14th of the differential 3 completely in the planet carrier 11 integrated, which also functions as a differential housing 3 serves. According to the number of planet gears 7th is an equal number of differential gears 12th provided so that a preferred embodiment of the differential gear 1 three stepped planetary gears 7th , three differential gears 12th and two bevel gears 13th , 14th having.

In 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzialgetriebes 1 mit drei gestuften Planetenrädern 7 dargestellt, welche jeweils um 120° versetzt zueinander gleichmäßig über den Umfang des Planentengetriebes 2 verteilt angeordnet sind. Dabei steht eine erste Planetenradstufe 8 der gestuften Planetenräder 7 in einer ersten Verzahnungsebene I mit dem angetriebenen Sonnenrad 4 in Eingriff. Eine zweite Planetenradstufe 9 des gestuften Planetenrades 7 steht in einer zweiten Verzahnungsebene II mit einem Hohlrad des Planetengetriebes in Eingriff. Durch ein Abrollen der gestuften Planetenräder 7 an dem drehfest mit einem Gehäuse des Differenzialgetriebes 1 verbundenen Hohlrad wird der Planetenträger 11 gedreht, wobei das Antriebsmoment von dem Planetenträger 11 auf das Differenzial 3 übertragen wird.In 3 is a preferred embodiment of a differential gear according to the invention 1 with three stepped planet gears 7th shown, which each offset by 120 ° to each other evenly over the circumference of the planetary gear 2 are arranged distributed. There is a first planetary gear stage 8th of the stepped planetary gears 7th in a first gear plane I with the driven sun gear 4th engaged. A second planetary gear stage 9 of the stepped planetary gear 7th is in a second gear plane II with a ring gear of the planetary gear in engagement. By rolling the stepped planetary gears 7th on which rotatably with a housing of the differential gear 1 connected ring gear is the planet carrier 11 rotated, the drive torque from the planet carrier 11 on the differential 3 is transmitted.

Zur Montage des Differenzialgetriebes 1 wird zunächst das erste Kegelrad 13 durch die Montageöffnung 22 in den Planetenträger 11 eingesetzt. Anschließend werden die weiteren Elemente 12, 14, 15 des Differenzials 3 ebenfalls durch die Montageöffnung 22 eingesetzt und über den Lagerbolzen 17 gesichert. Anschließend wird das zweite Kegelrad 14 durch die Montageöffnung 22 in den Planetenträger 11 eingesetzt. Nachdem die Kegelräder 13, 14 in den Planetenträger 11 eingesetzt sind, werden die Ausgleichsräder 12 durch die Montageöffnung 22 eingesetzt und die Komponenten des Differenzials derart zueinander positioniert, dass sie über die Lagerbolzen 17 in dieser Position fixiert werden können. Somit kann eine besonders einfache Montage des Differenzialgetriebes 1 erfolgen, da der Planetenträger 11 sowohl eine Getriebestufe des Planetengetriebes 2 als auch eine Differenzialstufe des Differenzials 3 beinhaltet. Durch die einteilige Ausführung des Planetenträgers 11 wird zudem die Toleranzkette in der Montage verkürzt, wodurch der Planetenträger 11 mit einfachen Werkzeugen kostengünstig hergestellt werden kann oder engere Toleranzen erreicht werden können, welche die Dauerhaltbarkeit des Differenzialgetriebes 1 erhöhen. Die Ausgleichsräder 12 des Differenzials 3 werden direkt auf den Planetenstegen des Planetenträgers 11 gelagert, wodurch sich die Montage weiter vereinfacht.For mounting the differential gear 1 becomes first the first bevel gear 13th through the mounting opening 22nd in the planet carrier 11 used. Then the other elements 12th , 14th , 15th of the differential 3 also through the assembly opening 22nd inserted and over the bearing pin 17th secured. Then the second bevel gear 14th through the mounting opening 22nd in the planet carrier 11 used. After the bevel gears 13th , 14th in the planet carrier 11 are used, the differential gears 12th through the mounting opening 22nd used and the components of the differential positioned in such a way to each other that they over the bearing pin 17th can be fixed in this position. This enables a particularly simple assembly of the differential gear 1 done as the planet carrier 11 both a gear stage of the planetary gear 2 as well as a differential stage of the differential 3 includes. Due to the one-piece design of the planet carrier 11 the tolerance chain in assembly is also shortened, thereby reducing the planet carrier 11 can be produced inexpensively with simple tools or tighter tolerances can be achieved, which the durability of the differential gear 1 increase. The differential gears 12th of the differential 3 are directly on the planet bars of the planet carrier 11 stored, which further simplifies assembly.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
DifferenzialgetriebeDifferential gear
22
PlanetengetriebePlanetary gear
33
Differenzialdifferential
44th
SonnenradSun gear
55
HohlradRing gear
66
PlanetenradPlanetary gear
77th
gestufte Planetenräderstepped planetary gears
88th
erste Planetenradstufefirst planetary gear stage
99
zweite Planetenradstufesecond planetary gear stage
1010
FührungsabschnittGuide section
1111
PlanetenträgerPlanet carrier
1212
AusgleichsradBalance gear
1313
erstes Kegelradfirst bevel gear
1414th
zweites Kegelradsecond bevel gear
1515th
ZentralhülseCentral sleeve
1616
KegelraddifferenzialBevel gear differential
1717th
LagerbolzenBearing pin
1818th
Öffnungopening
1919th
FixierbolzenFixing bolt
2020th
Erstes GleitlagerFirst plain bearing
2121st
Zweites GleitlagerSecond plain bearing
2222nd
MontageöffnungAssembly opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 102015201750 A1 [0005]DE 102015201750 A1 [0005]
  • EP 2821672 B1 [0006]EP 2821672 B1 [0006]

Claims (10)

Differenzialgetriebe (1) mit einem Planetengetriebe (2) und einem dem Planetengetriebe (2) nachgeschalteten Differenzial (3), wobei das Planetengetriebe ein Sonnenrad (4) und ein gestuftes Planetenrad (7) umfasst, wobei eine erste Planetenradstufe (8) des gestuften Planetenrads (7) in einer ersten Verzahnungsebene (I) mit dem Sonnenrad (4) in Eingriff steht, und wobei eine zweite Planetenradstufe (9) von der ersten Planetenradstufe (8) beabstandet ist und in einer zweiten Verzahnungsebene (II) mit einer weiteren Komponente (5, 11) des Differenzialgetriebes (1) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (3) zumindest im Wesentlichen zwischen der ersten Verzahnungsebene (I) und der zweiten Verzahnungsebene (II) des gestuften Planetenrads (7) angeordnet ist.Differential gear (1) with a planetary gear (2) and a differential (3) connected downstream of the planetary gear (2), the planetary gear comprising a sun gear (4) and a stepped planetary gear (7), a first planetary gear set (8) of the stepped planetary gear (7) meshes with the sun gear (4) in a first toothing plane (I), and wherein a second planetary gear set (9) is spaced from the first planetary gear set (8) and in a second toothing plane (II) with a further component ( 5, 11) of the differential gear (1) is in operative connection, characterized in that the differential (3) is arranged at least essentially between the first toothing plane (I) and the second toothing plane (II) of the stepped planetary gear (7). Differenzialgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Planetenradstufe (9) in der zweiten Verzahnungsebene (II) mit einem Hohlrad (5) des Planetengetriebes (2) in Eingriff steht.Differential gear (1) Claim 1 , characterized in that the second planetary gear set (9) meshes with a ring gear (5) of the planetary gear (2) in the second toothing plane (II). Differenzialgetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem gestuften Planetenrad (7) ein Führungsabschnitt (10) ausgebildet ist, mit welchem das gestufte Planetenrad (7) in einem Planetenträger (11) geführt ist.Differential gear (1) Claim 1 or 2 , characterized in that a guide section (10) is formed on the stepped planet gear (7) with which the stepped planet gear (7) is guided in a planet carrier (11). Differenzialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (11) des Planetengetriebes (2) einteilig ausgeführt ist.Differential gear (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the planet carrier (11) of the planetary gear (2) is made in one piece. Differenzialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (3) als Kegelraddifferenzial (16) ausgeführt ist.Differential gear (1) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the differential (3) is designed as a bevel gear differential (16). Differenzialgetriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelräder (13, 14) des Kegelraddifferenzials (16) in einem Planetenträger (11) des Planetengetriebes (2) drehbar gelagert sind.Differential gear (1) Claim 5 , characterized in that the bevel gears (13, 14) of the bevel gear differential (16) are rotatably mounted in a planet carrier (11) of the planetary gear (2). Differenzialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (11) eine Montageöffnung (22) aufweist, durch welche die Kegelräder (13, 14) und die Ausgleichsräder (12) in den Planetenträger (11) einsetzbar sind.Differential gear (1) according to one of the Claims 5 or 6th , characterized in that the planet carrier (11) has an assembly opening (22) through which the bevel gears (13, 14) and the differential gears (12) can be inserted into the planet carrier (11). Differenzialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerbolzen (17) vorgesehen ist, mit welchem eine Zentralhülse (15) des Differenzials (3) in dem Planetenträger (11) fixiert ist.Differential gear (1) according to one of the Claims 5 to 7th , characterized in that a bearing pin (17) is provided with which a central sleeve (15) of the differential (3) is fixed in the planet carrier (11). Differenzialgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelräder (12, 13) mittels Gleitlager (20, 21) drehbar in dem Planetenträger (11) gelagert sind.Differential gear (1) according to one of the Claims 5 to 8th , characterized in that the bevel gears (12, 13) are rotatably mounted in the planet carrier (11) by means of slide bearings (20, 21). Verfahren zur Herstellung eines Differenzialgetriebes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Kegelrad (13) durch eine Montageöffnung (22) in den Planetenträger (11) des Differenzials (3) eingesetzt wird, wobei das erste Kegelrad (13) in einer Lagerstelle (20) drehbar im Planetenträger (11) gelagert wird und ein zweites Kegelrad (14) des Differenzials (3) durch die Montageöffnung (22) in den Planetenträger (11) eingesetzt wird, wobei ein Ausgleichsrad (12) in den Planetenträger (11) eingesetzt wird und wobei die Elemente (13, 14, 15) des Differenzials (3) mittels eines Fixierbolzens (19) in dem Planetenträger (11) fixiert werden.Method for producing a differential gear (1) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that a first bevel gear (13) is inserted through a mounting opening (22) in the planet carrier (11) of the differential (3), the first bevel gear (13) rotatable in a bearing point (20) in the planet carrier (11) is mounted and a second bevel gear (14) of the differential (3) is inserted through the assembly opening (22) into the planet carrier (11), a differential gear (12) being inserted into the planet carrier (11) and the elements (13, 14, 15) of the differential (3) are fixed in the planet carrier (11) by means of a fixing bolt (19).
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