DE102004003643A1

DE102004003643A1 - Differential

Info

Publication number: DE102004003643A1
Application number: DE200410003643
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. Lenz; Alexander Dipl.-Ing. Mühlbauer; Frank Dipl.-Ing. Alsdorf
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-01-24
Filing date: 2004-01-24
Publication date: 2005-08-11

Abstract

Es wird ein Differenzial, insbesondere für eine Portalachse eines Fahrzeugs, vorgeschlagen, umfassend einen Differenzialkorb mit einem ersten Differenzialkorbteil (4) und einem zweiten Differenzialkorbteil (5), die miteinander verschraubt sind, bei dem die Teilung des Differenzialkorbs in den Differenzialkorbteilen (4, 5) asymmetrisch erfolgt, so dass der Kugeldurchmesser des Differenzials erhöht wird, ohne den Tellerradeinpass sowie den Lochkreisdurchmesser des Tellerrades zu verändern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Differential, insbesondere für eine Portalachse eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ausgleichsgetriebe bzw. Differentiale für Portalachsen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie ermöglichen eine unterschiedliche Drehzahl der Räder, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt. Dazu wird üblicherweise über ein Kegelgetriebe der Differentialkorb angetrieben, welcher mit einem Tellerrad fest verbunden ist. Ferner sind vier auf einem Differentialstern drehbar gelagerte Ausgleichsräder vorgesehen, welche mit den beiden Achskegelrädern kämmen, die mit den Antriebswellen fest verbunden sind, die mit einem Radkopf bzw. Portalgehäuse verbunden sind.
Nach dem Stand der Technik werden üblicherweise, beispielsweise bei von der Anmelderin hergestellten Portalachsen, zweiteilige "offene" Differentiale mit einem Kugel- bzw. Korbdurchmesser von etwa 117 mm verwendet. Hierbei erfolgt die Teilung des Differentials in der Mitte der Kugel des Differentials; die beiden Differentialkörbe sind mit Sechs-Kant-Schrauben verschraubt. Hierbei muss der Lagersitz an den jeweiligen Teilen als Komplettierung gefertigt werden, damit die Form- und Lagetoleranzen aufeinander abgestimmt werden können. Ferner wird zur Führung der Ausgleichskegelräder ein Stern verwendet; die axialen Anlaufscheiben sind jeweils durch zwei Stifte gegen Verdrehen gesichert.
Da die Belastung durch die immer höher werdenden Momente steigt, ist es notwendig, den Kugeldurchmesser (Korbdurchmesser) des Differentials zu vergrößern, um die Verzahnungskräfte sowie die Flächenpressungen zu verringern. Aufgrund der seitlichen Anordnung des Differentials bei einer Portal achse, werden unterschiedliche Steckwellenlängen verwendet, weswegen die Steckwellen bei Belastung unterschiedliche Verdrehwinkel aufweisen. Aufgrund der Verschraubung ist es ferner nicht möglich, einen größeren Kugeldurchmesser unterzubringen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differential anzugeben, welches in den vorhandenen Einbauraum passt und im Vergleich zu Differentialen gemäß dem Stand der Technik leistungsstärker ist und einen größeren Kugeldurchmesser aufweist. Insbesondere sollen Lagerbasis und – größe, Tellerradeinpaß sowie der Lochkreisdurchmesser des Tellerrades nicht verändert werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein zweiteiliges Differential, insbesondere für eine Portalachse eines Fahrzeugs, vorgeschlagen, umfassend einen Differentialkorb mit einem ersten Differentialkorbteil und einem zweiten Differentialkorbteil, die miteinander verschraubt sind, bei dem die Teilung des Differentialkorbs in den Differentialteilen asymmetrisch erfolgt, so dass der Kugeldurchmesser erhöht wird, ohne den Tellerradeinpaß sowie den Lochkreisdurchmesser des Tellerrades zu verändern.

Insbesondere wird vorgeschlagen, die Tellerradverschraubung auch als Differentialkorbverschraubung zu nutzen. Hierbei ist die Teilung des Differentialkorbs vorzugsweise am Flansch vorgesehen.

Bevorzugterweise ist der erste Differentialkorbteil als Deckel des als Topf ausgebildeten zweiten Differentialkorbteils ausgebildet.

Bevorzugterweise ist das Differential als Differential mit vier Quadranten ausgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es stellen dar:
1: Eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentials;
2: Zwei Darstellungen der Ausgestaltung der Differentialbolzen gemäß der Erfindung;
3: Eine Draufsicht der Ausgestaltung der axialen Anlaufscheibe gemäß der Erfindung;
4: Eine Draufsicht einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kalottenscheibe gemäß der Erfindung;
5: Eine Ansicht einer vorteilhaften Anordnung der Differentialbolzen gemäß der Erfindung; und
6: Eine Ansicht einer weiteren vorteilhaften Anordnung der Differentialbolzen gemäß der Erfindung.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Differential dargestellt. Wie aus der Figur ersichtlich, ist das Differential 1 zweiteilig ausgebildet, wobei der eine Teil als Korb 5 und der andere Teil als Deckel 4 ausgebildet ist. Durch die Teilung des Differentials 1 am Flansch kann die Tellerradverschraubung in vorteilhafter Weise auch als Differentialkorbverschraubung genutzt werden.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein größerer Kugeldurchmesser als nach dem Stand der Technik ermöglicht, ohne den Tellerradeinpaß 2 zu verändern. Der Sitz von Deckel 4 und Korb 5 ist als Presssitz 3 ausgeführt; somit ist keine Bearbeitung der Lagersitze in der Komplettierung notwendig. Des weiteren ist bei der in der Figur gezeigten Ausführungsform der Stern mit einem Kreuzstück 6, vier Differentialbolzen 7 und vier Spannstiften 8, die als Verdrehsicherung fungieren, ausgeführt. Zur besseren Ölversorgung der Gleitfläche zwischen Differentialbolzen und Ausgleichskegelrad sind die Differentialbolzen 7 abgeflacht, wie es in 2 gezeigt wird. Diese Abflachung 9 wird auch als Verdrehsicherung für die Kalottenscheibe 10 genutzt. Ferner kann eine in etwa 45°-Abflachung 11 an dem Ende der im Kreuzstück 6 angeordneten Teile der Differentialbolzen 7 vorgesehen sein, die als Hilfe bei der Montage und als Verdrehsicherung dienen kann.
Gemäß der Erfindung ist die Kalottenscheibe 10 mit einer Rhombusprägung versehen, um eine Kapillarwirkung (die Kalottenscheibe wird am Ausgleichskegelrad festgehalten) zu verhindern und um Öl zu speichern. Die axiale Anlaufscheibe 12 ist, wie in 3 dargestellt, mit drei Laschen ausgeführt. Zwei Laschen 13 sind für die Verdrehsicherung vorgesehen, während die dritte Lasche 14 eine falsche Montage der axialen Anlaufscheibe 12 verhindert. Wie aus 3 ersichtlich, ist die axiale Anlaufscheibe 12 mit vorzugsweise vier V-Nuten 15 ausgeführt, um einen hydrodynamischen Effekt zwischen Anlaufscheibe 12 und Achskegelräder zu erzielen und somit durch die bessere Gleitreibung den Verschleiß zu verringern. Durch diese konstruktive Maßnahme wird auch eine hohe Wärmeentwicklung bzw. ein Fressen weitgehend verhindert.
Um die Ölversorgung der axialen Anlaufscheibe 12 zu sichern, sind im Korb 5 und Deckel 4 Ölkanäle 16 vorgesehen (1). Diese führen von Innen nach Außen, damit das Öl durch die Zentrifugalkräfte in die Nuten der axialen Anlaufscheiben befördert wird. Ferner enthält der Korb 5 im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung zwei Schlitze zur besseren Ölversorgung. Bei dieser Variante der Ölversorgung kann das Differential für beide Drehrichtungen verwendet werden.
Im Rahmen weiterer Ausführungsformen können an der Kalottenscheibe 10 V-Nuten vorgesehen sein, um den hydrodynamischen Effekt zu verbessern. Ebenfalls kann die Verdrehsicherung der Kalottenscheibe 10 als gekröpfte Lasche 17 mit Versteifungssicke zum Verhindern des Aufbiegens der Lasche ausgeführt sein. Diese Ausgestaltung ist Gegenstand der 4. Es ist auch möglich, die Rhombusprägung, die V-Nuten und die unterschiedlichen Verdrehsicherungen miteinander zu kombinieren.
Im Rahmen einer in 5 gezeigten Ausführungsform können die Differentialbolzen 7 im Kreuzstück 6 verpresst sein. Hierbei ist zur Sicherung der Differentialbolzen 7 im Kreuzstück 6 ein Ring 18 vorgesehen. Gemäß einer in 6 gezeigten vorteilhaften Weiterbildung kann der Sicherungsring auch als Verdrehsicherung 19 ausgebildet sein.
Durch den durch die Nutzung der Tellerradverschraubung auch als Differentialkorbverschraubung lediglich einen vorgesehenen Schraubverband wird die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert und der Montageaufwand verringert. Des weiteren wird mit möglichst geringen Einbauraumanforderungen ein möglichst großer Kugeldurchmesser realisiert, was die Verzahnungskräfte erheblich reduziert.

1: Differential
2: Tellerradeinpaß
3: Presssitz
4: Deckel
5: Korb
6: Kreuzstück
7: Differentialbolzen
8: Spannstift
9: Abflachung
10: Kalottenscheibe
11: Abflachung
12: axiale Anlaufscheibe
13: Lasche
14: Lasche
15: V-Nut
16: Ölkanal
17: Lasche
18: Sicherungsring
19: Verdrehsicherung

Claims

Differential, insbesondere für eine Portalachse eines Fahrzeugs, umfassend einen Differentialkorb mit einem ersten Differentialkorbteil (4) und einem zweiten Differentialkorbteil (5), die miteinander verschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung des Differentialkorbs in den Differentialkorbteilen (4, 5) asymmetrisch erfolgt, so dass der Kugeldurchmesser des Differentials erhöht wird ohne den Tellenadeinpaß sowie den Lochkreisdurchmesser des Tellerrades zu verändern.
Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerradverschraubung auch als Differentialkorbverschraubung genutzt wird.
Differential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung des Differentialkorbs in den Differentialkorbteilen (4, 5) am Flansch erfolgt.
Differential nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Differentialkorbteil (4) als Deckel des als Topf ausgebildeten zweiten Differentialkorbteils (5) ausgebildet ist.
Differential nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz von Deckel (4) und Korb (5) als Presssitz (3) ausgeführt ist, wodurch keine Bearbeitung der Lagersitze in der Komplettierung notwendig ist.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialstern mit einem Kreuzstück (6), vier Differentialbolzen (7) und vier Spannstiften (8), die als Verdrehsicherung fungieren, ausgeführt ist.
Differential nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur besseren Ölversorgung der Gleitfläche zwischen Differentialbolzen und Ausgleichskegelrad die Differentialbolzen (7) abgeflacht ausgeführt sind, wobei diese Abflachung (9) als Verdrehsicherung für die Kalottenscheibe (10) genutzt wird.
Differential nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der im Kreuzstück (6) angeordnete Teil der Differentialbolzen (7) an seinem Ende eine in etwa 45°-Abflachung (11) aufweist, die als Hilfe bei der Montage und als Verdrehsicherung dient.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalottenscheibe (10) mit einer Rhombusprägung versehen ist, um eine Kapillarwirkung zu verhindern und um Öl zu speichern.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalottenscheibe (10) V-Nuten aufweist, um den hydrodynamischen Effekt zu verbessern.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung der Kalottenscheibe (10) als gekröpfte Lasche (17) mit Versteifungssicke zum Verhindern des Aufbiegens der Lasche ausgeführt ist.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anlaufscheibe (12) drei Laschen (13, 14) aufweist, wobei zwei Laschen (13) als Verdrehsicherung dienen und wobei die dritte Lasche (14) eine falsche Montage der axialen Anlaufscheibe (12) verhindert.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anlaufscheibe (12) V-Nuten (15) aufweist, um einen hydrodynamischen Effekt zwischen Anlaufscheibe (12) und Achskegelräder zu erzielen und somit durch die bessere Gleitreibung den Verschleiß zu verringern.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ölversorgung der axialen Anlaufscheibe (12) im Korb (5) und im Deckel (4) Ölkanäle (16) vorgesehen sind.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korb (5) zur besseren Ölversorgung zwei Schlitze enthält.
Differential nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialbolzen (7) im Kreuzstück (6) verpresst sind, wobei zur Sicherung der Differentialbolzen (7) im Kreuzstück (6) ein Ring (18) vorgesehen ist.
Differential nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (18) als Verdrehsicherung (19) ausgebildet ist.