DE10125795C1

DE10125795C1 - Differentialgetriebe mit integrierten Gleichlaufgelenken

Info

Publication number: DE10125795C1
Application number: DE10125795A
Authority: DE
Inventors: Werner Krude; Heinzwilli Fuchs
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2001-05-26
Filing date: 2001-05-26
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2021-05-27
Also published as: US6896637B2; JP2004521292A; WO2003001083A1; US20040048713A1

Abstract

Differentialgetriebe mit einem in einem Getriebegehäuse drehbar gelagerten antreibbaren Differentialkorb 11 mit einer Korblängsachse, in dem zwei Achswellenräder 28, 29 mit koaxial zur Korblängsachse liegenden Achsen angeordnet und drehbar gelagert sind und in dem eine Mehrzahl von Ausgleichsrädern 31 mit radial zur Korblängsachse liegenden Achsen angeordnet und mit diesem umlaufend gehalten sind, wobei die Achswellenräder 28, 29 mit den Ausgleichsrädern 31 im Eingriff sind, und mit innerhalb des Differentialkorbes 11 liegenden Gleichlaufgelenken 22, 23, deren Gelenkaußenteile 26, 27 mit den Achswellenrädern 28, 29 drehfest verbunden sind, bei welchen zwischen den Achswellenrädern 28, 29 im Differentialkorb 11 ein Zapfenstern 30 angeordnet ist, der eine Nabe 32 mit koaxial zur Korbachse ausgerichteter Achse und zumindest drei radial von der Nabe 32 abstehenden Lagerzapfen 33 aufweist, auf denen die Ausgleichsräder 31 drehbar gelagert sind, wobei im Differentialkorb 11 in einer zylindrischen Innenfläche breite Längsnuten ausgebildet sind, die die Ausgleichsräder 31 teilweise aufnehmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe mit einem in einem Getriebegehäuse drehbar gelagerten antreibbaren Differen tialkorb mit einer Korblängsachse, in dem zwei Achswellenräder mit koaxial zur Korblängsachse liegenden Achsen angeordnet und drehbar gelagert sind und in dem eine Mehrzahl von Ausgleichs rädern mit radial zur Korblängsachse liegenden Achsen angeordnet und mit diesem umlaufend gehalten sind, wobei die Achswellenrä der mit den Ausgleichsrädern im Eingriff sind, und mit innerhalb des Differentialkorbes liegenden Gleichlaufgelenken, deren Ge lenkaußenteile mit den Achswellenrädern drehfest verbunden sind, bei welchen zwischen den Achwellenrädern im Differentialkorb ein Zapfenstern angeordnet ist, der eine Nabe mit koaxial zur Korb achse ausgerichteter Achse und zumindest drei radial von der Nabe abstehenden Lagerzapfen aufweist, auf denen die Aus gleichsräder drehbar gelagert sind.

Ein Differentialgetriebe der genannten Art ist aus der DE 198 54 215 A1 bekannt. Die Ausgleichsräder müssen hierbei im Durch messer sehr klein ausgeführt werden oder bei größerem Durch messer in Richtung der Korblängsachse zurückversetzt werden, um mit ihren äußeren Stirnflächen frei von der zylindrischen Korb innenfläche zu laufen.

Ein Differentialgetriebe mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken ist ebenfalls aus der US 2,187,843 bekannt. In einer ersten Ausführung ist hierbei der Differentialkorb aus einem Topf und einem Deckel mit einstückig angeformten Tellerrad gebildet.

Hierbei sind die Gelenkaußenteile als kegelige Achswellenräder ausgebildet sind, die mit kegeligen Ausgleichsrädern im Eingriff sind. In einer anderen Ausführung ist der Differentialkorb unge teilt, wobei eine mittige Montageöffnung vorgesehen ist, durch die die Gleichlaufgelenke nacheinander eingesetzt werden können. Hierbei sind die Gelenkaußenteile als Achswellenräder in Form von Kronrädern und die Ausgleichsräder als gerade Stirnräder ausgebildet. In beiden Fällen sind die Ausgleichsräder durch ein Distanzelement auf radialem Abstand voneinander gehalten und laufen auf einem radial in Bohrungen im Differentialkorb einge setzten Zapfen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dif ferentialgetriebe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das einfach zu montieren ist und bei kleinem Korbdurchmesser große Ausgleichsräder zuläßt. Die Lösung hierfür besteht in einem Differentialgetriebe, bei welchem im Differentialkorb in der zylindrischen Innenfläche breite Längsnuten ausge bildet sind, die die Ausgleichsräder teilweise aufnehmen. Hier bei ist insbesondere günstig, wenn die breiten Längsnuten zu mindest bis zu einem deckelseitigen Ende des Differentialkorbs verlaufen. Hierbei ist vorzugsweise der Zapfenstern schwimmend im Differentialkorb angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Enden der Lagerzapfen in Längsnuten oder Längsschlitze im Differentialkorb verschieblich eingreifen und daß die Enden der Lagerzapfen in Richtung der Korblängsachse abgeflacht sind. Weiterhin ist vorzuschlagen, daß im Differenti alkorb in der zylindrischen Innenfläche innerhalb der breiten Längsnuten vertiefte Nuten ausgebildet sind, die zumindest einen Flansch am Differentialkorb durchsetzen und von denen die Längs nuten oder Längsschlitze zur Aufnahme der Lagerzapfen ausgehen können. Bei kleinem Korbdurchmesser und dadurch leichtem Diffe rentialgetriebe ist hierdurch die Verwendung großer Ausgleichs räder und damit eine hohe Drehmomentkapazität möglich. Die Aus gleichsräder liegen auf diese Weise teilweise in den Nuten ver senkt innerhalb der gekrümmten Innenfläche des Differential korbs. Die gekrümmte Innenfläche bildet dadurch nicht mehr die Innenkontur, innerhalb derer die Ausgleichsräder positioniert werden müssen und die dadurch eine Vergrößerung der Ausgleichs räder stark einschränkt. Vorzugsweise sind die Ausgleichsräder in Radialrichtung mit ihren Stirnflächen unmittelbar jeweils zwischen dem Grund der Nut und einem Absatz auf dem Lagerzapfen ohne weitere Sicherungsmittel gehalten.

Mit den angegebenen Mitteln ist eine erleichterte Montage mög lich, indem sowohl die Gleichlaufgelenke als auch die Ausgleichsräder mit den entsprechenden Lagerungselementen axial in den Differentialkorb eingesetzt werden können, insbesondere sämtlich von einem Ende her. Vorzugsweise ist hierbei der Diffe rentialkorb aus Festigkeitsgründen als Topfelement mit einem Flansch und einem Deckel an einem der Enden und einem Boden an dem anderen der Enden ausgebildet, wobei am Flansch oder am Deckel zugleich ein Antriebstellerrad angeschraubt oder ausge formt werden kann. Aufgrund der axial schwimmenden Lagerung der Lagerzapfen der Ausgleichsräder im Differentialkorb stellen sich die Ausgleichsräder selbsttätig mittig zwischen den Achwellenrä dern ein, so daß Mittel zum Spielausgleich, sofern überhaupt vorgesehen, nur an einem Ende in den Differentialkorb eingelegt werden müssen. Dies kann insbesondere nach Montage beider Gleichlaufgelenke und der Ausgleichsräder am offenen Ende des Topfelements vor dem Auflegen und Verschrauben des Deckels er folgen.

Weiterhin vorteilhaft ist eine Gestaltung des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes, bei der Längsnuten mit exaktem Winkel abstand, jedoch ohne allzugenau bestimmte Axialerstreckung in einer zylindrischen Innenfläche des Differentialkorbs einge bracht werden, die die Längsnuten oder Längsschlitze zur Auf nahme der Lagerzapfen bilden. Hierbei werden die eventuell ent stehenden Längsschlitze im Mantel des Differentialkorbs an einem axialen Ende vom Flansch überbrückt, so daß die Festigkeit des Differentialkorbes nur unwesentlich beeinträchtigt ist. Zugleich entstehen mit den den Mantel des Differentialkorbs durchbrechen den Längsschlitzen die erforderlichen Ölzutrittsöffnungen zum Inneren des Differentialkorbs.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß sich ein Achwellenrad axial unmittelbar an einem Ende des Differentialkorbes oder einem Deckel des Differentialkorbs abstützt und Axialspielaus gleichsmittel ausschießlich zwischen dem anderen Achwellenrad und einem Deckel des Differentialkorbs eingesetzt sind. Weiter hin ist vorzuschlagen, daß die Ausgleichsräder und der Zapfen stern eine verliergesicherte Montageeinheit bilden, indem die Ausgleichsräder mit Sicherungsmitteln auf den Lagerzapfen gesi chert sind. Nach einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die Achswellenräder einstückig mit den Gelenkaußenteilen der Gleichlaufgelenke ausgebildet sind. Jedoch könnten die Gelenk außenteile und die Achwellenräder auch getrennt hergestellt und erst anschließend miteinander verschweißt oder verschraubt wer den. Eine weitere günstige Ausführungsform geht dahin, daß die Achswellenräder als Kronenräder und die Ausgleichsräder als Stirnräder ausgebildet sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierin zeigt

Fig. 1 einen Differentialkorb mit integrierten Gleichlauf drehgelenken im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Differentialkorb ähnlich Fig. 1, jedoch ohne Lagermittel, Deckel und Tellerrad;

Fig. 3 den Differentialkorb nach Fig. 2 in axialer Ansicht auf den Flansch;

Fig. 4 einen Differentialkorb ähnlich Fig. 3 in axialer Ansicht auf den Flansch;

Fig. 5 einen Differentialkorb nach den Fig. 3 und 4 in Schrägansicht;

Fig. 6 eine Montageeinheit aus Zapfenstern und Ausgleichs rädern eines Differentialkorbes nach den Fig. 1 bis 3 in Schrägansicht;

Fig. 7 einen Differentialkorb in einer abgewandelten Aus führung mit vier Ausgleichsrädern bei demontiertem Deckel in axialer Ansicht auf den Flansch;

Fig. 8 den Differentialkorb nach Fig. 7 in Schrägansicht;

Fig. 9 eine vergrößerte Einzelheit eines Differentialkorbes nach den Fig. 5 oder 8 in Schrägansicht auf den Flansch von der Deckelseite;

Fig. 10 eine vergrößerte Einzelheit eines Differentialkorbes nach den Fig. 5 oder 8 in Schrägansicht auf den Flansch von der Rückseite;

In Fig. 1 ist ein Differentialkorb 11 gezeigt, der mit Lagern 12, 13 bestückt ist, die den Differentialkorb gegenüber einem hier nicht dargestellten Getriebegehäuse lagern. Der Differenti alkorb 11 besteht im wesentlichen aus einem topfartigen Gehäuse 14, an dem ein Flansch 15 angeformt ist, einem an den Flansch angesetzten Deckel 16 und einem an den Flansch angeschraubten Tellerrad 17, das mit einem in dem nicht dargestellten Gehäuse gelagerten Antriebsritzel in Eingriff zu bringen ist. An beiden Enden des zusammengebauten Differentialkorbs 11 befinden sich Öffnungen 18, 19, durch die Achswellen 20, 21 eingesteckt sind. Diese sind mit im Differentialkorb 11 integrierten Gleichlauf drehgelenken 22, 23 verbunden und zwar im einzelnen mit deren Gelenkinnenteilen 24, 25. Die Gleichlaufdrehgelenke 22, 23 um fassen weiterhin Gelenkaußenteile 26, 27, Kugelkäfige 48, 49 sowie hier nicht erkennbare drehmomentübertragende Kugeln, die in die Gelenkteile eingreifen und von den Kugelträgern in einer Ebene gehalten werden. Die Gelenkaußenteile 26, 27 der Gleich laufdrehgelenke sind unmittelbar als Achswellenräder 28, 29 mit Kronradverzahnungen ausgebildet. Diese Achswellenräder 28, 29 sind mit Ausgleichsrädern 31 im Eingriff, von denen eins dar gestellt ist und die als Stirnräder ausgebildet sind. Zwischen den Achwellenrädern 28, 29 liegt ein Zapfenstern 30, der eine Nabe 32 und radial von dieser abstehender Lagerzapfen 33 auf weist. Auf den Lagerzapfen 33 sind jeweils die Ausgleichsräder 31 gelagert. Die Zapfen 33 greifen in Längsschlitze 34 im Diffe rentialkorb ein, so daß die Ausgleichsräder 31 mit Axialspiel zwischen den Achswellenrädern 28, 29 gehalten sind. Die Gelenk außenteile 26, 27 sind über Zentrierflächen 36, 37 in der zylin drischen Innenfläche 35 des Differentialkorbes 11 zentriert. Axial stützen sich die Gleichlaufgelenke 22, 23 über Spielaus gleichsmittel 38, 39 im Korb ab.

In Fig. 2 ist ein Differentialkorb 11 mit zwei Gleichlaufdreh gelenken 22, 23 in ähnlicher Ausführung wie in Fig. 1 darge stellt, jedoch ohne Lager, Deckel und Tellerrad. Die Zentrier flächen 36, 37 der Gelenkaußenteile 26, 27 sind hierbei im Ver gleich mit der vorherigen Ausführung axial reduziert. Alle ande ren Einzelheiten stimmen mit denen in Fig. 1 überein und sind in gleicher Weise beziffert. Auf die vorhergehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.

In Fig. 3 ist ein Differentialkorb 11 der vorherbeschriebenen Art in Axialansicht auf den Flansch 15 des Differentialkorbs bei entferntem Deckel (16) und Tellerrad (17) und zusätzlich ent ferntem vorderen Gleichlaufgelenk (22) gezeigt. Im Flansch 15 sind Durchgangslöcher 41 zur Verschraubung von Tellerrad und Deckel erkennbar. Der Zapfenstern 30 ist im einzelnen mit Nabe 32 und drei Lagerzapfen 33 von symmetrischer Ausführung erkenn bar. Jeweils zwischen zwei Lagerzapfen 33 sind zwei im Käfig 49 gehaltene drehmoment übertragende Kugeln 42 sichtbar. Auf den Lagerzapfen 33 sitzen die Ausgleichsräder 31. Die Enden der Lagerzapfen 33 weisen Abflachungen 43, 44 auf und greifen paßge nau in die Schlitze 34. Es sind weiterhin die schmale Nuten 40 im Differentialkorb erkennbar, die in die Schlitze 34 einlaufen. Weiterhin sind in der Innenfläche 35 umfangsverteilte breite Nuten 45 erkennbar, die teilweise die Ausgleichsräder 31 auf nehmen. Hinter den Ausgleichsrädern 31 liegend ist das Achs wellenrad 29 mit seiner Kronradverzahnung erkennbar, das ein stückig mit dem Gelenkaußenteil des hinteren Gleichlaufdrehge lenkes ausgeführt ist. Die Ausgleichsräder 31 laufen ungesichert auf den Lagerzapfen 33 und stützen sich radial nach außen in den Nuten 45 ab.

In Fig. 4 ist ein Differentialkorb bei entferntem Deckel und Tellerrad und zusätzlich entferntem vorderen Gleichlaufdrehge lenk in Ansicht auf den Flansch 15 wie in Fig. 3 dargestellt. Abweichend von der dort gezeigten Ausführung sind hier jeweils außerhalb der Ausgleichsräder 31 Sicherungsringe 46 auf die Lagerzapfen 33 aufgesetzt, die imstande sind, eine vormontierte Einheit aus Zapfenstern 30 und Ausgleichsrädern 31 zusammen zuhalten und als Vormontageeinheit leichter zuhandhaben. Alle übrigen Einzelheiten stimmen mit denen in Fig. 3 überein und sind in gleicher Weise bezeichnet. Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.

In Fig. 5 ist der Differentialkorb in der Ausführung nach Fig. 4 in perspektivischer Ansicht gezeigt. Es ist besonders gut zu erkennen, wie in die Innenfläche 35 des Differentialkor bes 11 die ersten schmaleren und tieferen Nuten 40 eingebracht sind, die axial begrenzt sind und in der Innenfläche 35 aus laufen und aus denen heraus die Schlitze 34, die unmittelbar hinter dem Flansch 15 beginnend den Differentialkorb 11 durch brechen, ausgebildet sind. Weiter sind die zweiten breiteren Nuten 45 zur Aufnahme der Ausgleichsräder 31 erkennbar. Alle weiteren Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern wie in den vorhergehenden Figuren belegt. Auf die entsprechende Beschrei bung wird insoweit Bezug genommen.

In Fig. 6 ist ein Zapfenstern 30 mit seinen Einzelheiten und aufgeschobenen Ausgleichsrädern 31 in der Ausführung der Fig. 3 gezeigt, d. h. die Ausgleichsräder 31 sind axial ungesichert auf den Lagerzapfen 33 angebracht. Die Einzelheiten des Zapfen sterns sind in gleicher Weise bezeichnet wie in den vorhergehen den Figuren. Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.

In Fig. 7 ist ein Differentialkorb in einer zweiten Ausführung bei demontiertem Deckel und Tellerrad und zusätzlich demontier tem vorderen Gleichlaufgelenk in axialer Ansicht auf den Flansch 15 gezeigt. Abweichend von den vorherbeschriebenen Ausführungen hat der Zapfenstern 30 im Winkel von 90° beabstandete Lagerzap fen 33, auf den entsprechend vier Ausgleichsräder 31 angeordnet sind. Entsprechend dieser Anzahl sind vier Schlitze 34 sowie jeweils vier schmale Nuten 40 und vier breite Nuten 45 im Diffe rentialkorb 11 vorgesehen. Alle weitern Eizelheiten stimmen mit denen der vorhergenannten Ausführung überein. Auf die Beschrei bung wird insoweit Bezug genommen.

In Fig. 8 ist der Differentialkorb in der Ausführung nach Fig. 7 in perspektivischer Ansicht gezeigt. Auch hier ist besonders gut zu erkennen, wie in die Innenfläche 35 des Differentialkor bes 11 die ersten schmaleren und tieferen Nuten 40 eingebracht sind, die axial begrenzt sind und in der Innenfläche auslaufen und aus denen heraus die Schlitze 34, die unmittelbar hinter dem Flansch 15 beginnend den Differentialkorb 11 durchbrechen, aus gebildet sind. Weiter sind die zweiten breiteren Nuten 45 zur Aufnahme der Ausgleichsräder 30 erkennbar. Alle weiteren Ein zelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern wie in den vorher gehenden Figuren belegt. Auf die entsprechende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen.

In Fig. 9 und in Fig. 10, die nachstehend gemeinsam beschrie ben werden, ist die Gestalt der äußeren Enden der Lagerzapfen 33 und der Schlitze 34, die vom Flansch 15 an ihrem freien Ende überbrückt werden, nochmals besonders deutlich in allen Ein zelheiten erkennbar. Diese sind mit den gleichen Bezugsziffern wie zuvor, belegt. Auf die vorhergehende Beschreibung wird inso weit Bezug genommen.

Bezugszeichenliste

11

Differentialkorb

12

Lager

13

Lager

14

Topf

15

Flansch

16

Deckel

17

Tellerrad

18

Öffnung

19

Öffnung

20

Achswelle

21

Achswelle

22

Gleichlaufgelenk

23

Gleichlaufgelenk

24

Gelenkinnenteil

25

Gelenkinnenteil

26

Gelenkaußenteil

27

Gelenkaußenteil

28

Achswellenrad

29

Achswellenrad

30

Zapfenstern

31

Ausgleichsrad

32

Nabe

33

Lagerzapfen

34

Längsschlitz

35

Innenfläche

36

Zentrierbund

37

Zentrierbund

38

Spielausgleichsmittel

39

Spielausgleichsmittel

40

Axialnut

41

Bohrung

42

Kugel

43

Abflachung

44

Abflachung

45

Längsnut

46

Sicherungsring

47

-

48

Kugelkäfig

49

Kugelkäfig

Claims

1. Differentialgetriebe mit einem in einem Getriebegehäuse drehbar gelagerten antreibbaren Differentialkorb (11) mit einer Korblängsachse, in dem zwei Achswellenräder (28, 29) mit koaxial zur Korblängsachse liegenden Achsen angeordnet und drehbar gelagert sind und in dem eine Mehrzahl von Ausgleichsrädern (31) mit radial zur Korblängsachse liegen den Achsen angeordnet und mit diesem umlaufend gehalten sind, wobei die Achswellenräder (28, 29) mit den Aus gleichsrädern (31) im Eingriff sind, und mit innerhalb des Differentialkorbes (11) liegenden Gleichlaufgelenken (22, 23), deren Gelenkaußenteile (26, 27) mit den Achswellenrä dern (28, 29) drehfest verbunden sind, bei welchen zwischen den Achwellenrädern (28, 29) im Differentialkorb (11) ein Zapfenstern (30) angeordnet ist, der eine Nabe (32) mit koaxial zur Korbachse ausgerichteter Achse und zumindest drei radial von der Nabe (32) abstehenden Lagerzapfen (33) aufweist, auf denen die Ausgleichsräder (31) drehbar gela gert sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Differentialkorb (11) in einer zylindrischen Innen fläche (35) breite Längsnuten (45) ausgebildet sind, die die Ausgleichsräder (31) teilweise aufnehmen.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die breiten Längsnuten (45) zumindest bis zu einem deckelseitigen Ende des Differentialkorbs (11) verlaufen.

3. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfenstern (30) axial schwimmend in Differential korb (11) angeordnet ist.

4. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lagerzapfen (33) von innen in Längsnuten oder Längsschlitze (34) im Differentialkorb (11) ver schieblich eingreifen.

5. Differentialgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lagerzapfen (33) mit in Richtung der Korblängsachse verlaufenden Abflachungen (43, 44) versehen sind.

6. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Differentialkorb (11) in der zylindrischen Innen fläche (35) innerhalb der breiten Längsnuten (45) vertiefte Nuten (40) ausgebildet sind, die zumindest einen Flansch (15) am Differentialkorb (11) durchsetzen und von denen die Längsnuten oder Längsschlitze (34) zur Aufnahme der Lager zapfen (33) ausgehen.

7. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich eines der Achwellenräder (29) unmittelbar an einem Ende des Differentialkorbes (11) oder einem Deckel des Differentialkorbs (11) abstützt und daß Axialspielaus gleichsmittel ausschließlich zwischen dem anderen der Achs wellenräder (28) und einem Deckel (16) des Differential korbs (11) eingesetzt sind.

8. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (31) und der Zapfenstern (30) eine verliergesicherte Montageeinheit bilden, indem die Aus gleichsräder (31) mit Sicherungsmitteln (46) auf den Lager zapfen (33) gesichert sind.

9. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder (28, 29) einstückig mit den Gelenk außenteilen (26, 27) der Gleichlaufgelenke (22, 23) ausge bildet sind.

10. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder (28, 29) als Kronenräder und die Ausgleichsräder (31) als Stirnräder ausgebildet sind.