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Die
Erfindung betrifft eine Differentialanordnung, die Teil eines Differentialgetriebes
ist und insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
dient. Derartige Differentialanordnungen sind hinreichend bekannt.
Sie umfassen üblicherweise
einen Differentialkorb, der um eine Drehachse drehend antreibbar
ist, zwei Seitenwellenräder,
die in dem Differentialkorb drehbar gehalten sind und zur Drehmomentübertragung
auf zwei Seitenwellen dienen, sowie mehrere Ausgleichsräder, die gemeinsam
mit dem Differentialkorb umlaufen und mit den Seitenwellenrädern in
Verzahnungseingriff sind.
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Aus
der WO 2005/040641 A1 ist eine Differentialanordnung mit einem zweitteiligen
Differentialkorb bekannt, der ein topfförmiges Korbteil mit einem ersten
Lageransatz und ein dieses verschließendes deckelförmiges Korbteil
mit einem zweiten Lageransatz umfaßt. Die Seitenwellenräder und
die Ausgleichsräder
werden axial in das topfförmige
Korbteil eingesetzt, das anschließend mit dem deckelförmigen Korbteil
verschlossen wird. Es sind vier Ausgleichsräder vorgesehen, die auf vier
Zapfen eines Zapfenkreuzes gelagert sind. Dabei sind zwei der vier
Zapfen integral gestaltet und bilden eine zentrale Queröffnung,
in die die beiden übrigen
Zapfen eingesteckt sind.
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Aus
der
DE 101 44 200
A1 ist eine Differentialanordnung in Form eines Kronenraddifferentials bekannt.
Der Differentialkorb hat vier Öffnungen
zur Montage der Ausgleichsräder.
An zwischen den Montageöffnungen
gebildeten Stegen sind radial nach innen gerichtete Rippen angeformt,
die mit einem Zapfenelement verbunden sind. Die Zapfen ragen jeweils
in die vier Montageöffnungen
hinein und haben an ihren Enden Ringnuten, in die Axialsicherungsringe
zum Fixieren der Ausgleichsrä der
eingreifen. Die Kronenräder
werden in die seitlichen Enden des Differentialkorbs axial eingesetzt
und mittels großer
Axialsicherungsringe gegenüber
diesem fixiert.
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Aus
der
US 5 951 431 ist
eine Differentialanordnung in Form eines Kegelraddifferentials mit
einem einteiligen Differentialkorb bekannt. Zur Montage des Rädersatzes
hat der Differentialkorb zwei einander gegenüberliegende Montageöffnungen.
In Umfangsrichtung sind zwischen den Montageöffnungen Bohrungen vorgesehen,
in die nach dem Einsetzen des Rädersatzes
ein Zapfenteil zum Lagern von zwei Ausgleichsräder eingesteckt wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Differentialanordnung
vorzuschlagen, die eine hohe Festigkeit und Verdrehsteifigkeit aufweist,
kompakt baut und somit kostengünstig
herstellbar ist und die hohe Drehmomente übertragen kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Differentialanordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs, gelöst, umfassend
einen einteiligen Differentialkorb, der um eine Drehachse (A) drehend
antreibbar ist und in einem Mantelabschnitt zumindest eine Montageöffnung und
in zwei einander gegenüberliegenden
Deckelabschnitten jeweils einen einstückig angeformten Lageransatz
aufweist; Seitenwellenräder,
die durch die Montageöffnung
in den Differentialkorb einsetzbar sind und – in montiertem Zustand – im Differentialkorb
auf der Drehachse drehbar gehalten; vier Ausgleichsräder, die
durch die Montageöffnung
in den Differentialkorb einsetzbar sind und – in montiertem Zustand – gemeinsam
mit dem Differentialkorb um die Drehachse umlaufen und mit den Seitenwellenrädern in
Verzahnungseingriff sind; eine Zapfenkreuzanordnung, die mit dem
Differentialkorb im Umlaufsinn antriebsverbunden ist und vier Zapfen
umfaßt,
wobei die vier Zapfen – in
montiertem Zustand – jeweils
eines der Ausgleichsräder
tragen und wobei zumindest zwei der vier Zapfen derart gestaltet
sind, daß sie durch
die Montageöffnung
einsetzbar sind.
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Durch
die Verwendung einer Zapfenkreuzanordnung mit vier Zapfen und vier
Ausgleichsrädern können mit
der erfindungsgemäßen Differentialanordnung
verhältnis mäßig hohe
Drehmomente vom Differentialkorb auf die Seitenwellenräder übertragen werden.
Für Anwendungsfälle, in
denen die Nenndrehmomente geringer sind, beispielsweise beim Einsatz
der Differentialanordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
mit geringerer Motorisierung, kann auf den dritten und vierten Zapfen
verzichtet werden ohne die Konstruktion des Differentialkorbs oder
des ersten Zapfenteils zu verändern.
Dies ist im Sinne eines Gleichteilekonzepts besonders günstig. Durch
den einteiligen Differentialkorb wird eine hohe Festigkeit und Verdrehsteifigkeit
erreicht, was sich günstig
auf die Lebensdauer auswirkt. Unter "einteilig" wird in diesem Zusammenhang verstanden,
daß die
Ausgleichsräder
und die Seitenwellenräder
ausschließlich über die
zumindest eine Montageöffnung im
Mantelabschnitt montiert werden bzw. daß der Differentialkorb zwei
integrale Deckelteile mit angeformten Lageransätzen zur Lagerung in einem
stehenden Gehäuse
hat, die nur von den Seitenwellen durchsetzt sind. Die Differentialanordnung
ist vorzugsweise als Kronenraddifferential gestaltet, wobei die
Seitenwellenräder
eine Kronenverzahnung und die Ausgleichsräder eine Stirnradverzahnung
haben. Dies hat den Vorteil einer kurzen axialen Baulänge und
somit eines verhältnismäßig geringen
Gewichts. Alternativ hierzu kann die Differentialanordnung auch
als Kegelraddifferential gestaltet sein, wobei die Seitenwellenräder und
die Ausgleichsräder
als Kegelräder gestaltet
sind.
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Der
erste und der zweite Zapfen sind mit dem Differentialkorb im Umlaufsinn
antriebsverbunden, wobei der dritte und der vierte Zapfen an ihren inneren
Enden mit dem ersten und dem zweiten Zapfen verbunden sind. An ihren äußeren Enden
sind die dritten und die vierten Zapfen nach einer ersten Lösung im
Umfangssinn abstützungsfrei
gegenüber dem
Differentialkorb gehalten.
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Dabei
sind der erste und der zweite Zapfen nach einer ersten Ausführungsform
einstückig
gestaltet und bilden gemeinsam ein erstes Zapfenteil und der dritte
und der vierte Zapfen sind einstückig gestaltet
und bilden gemeinsam ein zweites Zapfenteil, das mit dem ersten
Zapfenteil derart verbunden ist, daß Drehmoment vom ersten Zapfenteil
auf das zweite Zapfenteil übertragen
werden kann. Die Befestigung des ersten Zapfenteils im Differentialkorb kann
auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden. Nach einer ersten
Ausgestaltung sind im Mantelabschnitt des Differentialkorbs einander
diametral gegenüberliegende
Bohrungen vorgesehen, in die das er ste Zapfenteil mit seinem ersten
und zweiten Zapfen eingesteckt ist; diese sind gegenüber der
zumindest einen Montageöffnung
in Umfangsrichtung versetzt angeordnet. Nach einer zweiten Ausgestaltung sind
zweit Montageöffnungen
vorgesehen, in denen jeweils eine Lagerscheibe einsitzt, wobei das
erste Zapfenteil mit seinem ersten und zweiten Zapfen in die Lagerscheiben
eingesteckt ist. Dabei wird das Drehmoment im Umlaufsinne von dem
Differentialkorb über
die Lagerscheibe auf das erste Zapfenteil übertragen. Durch die Anordnung
der Lagerscheiben in den Montageöffnungen
ergibt sich eine hohe Verdrehsteifigkeit und Festigkeit des Differentialkorbs, da
die Lagerscheiben eine aussteifende Wirkung in Umfangsrichtung aufweisen.
Außerdem
kann auf zusätzliche
Bohrungen im Mantelteil des Differentialkorbs zum Einstecken von
Zapfen verzichtet werden. Nach einer dritten Ausgestaltung, die
eine Kombination der ersten und zweiten Ausgestaltung darstellt, ist
diametral gegenüberliegend
zur Montageöffnung eine
Bohrung vorgesehen, in die das erste Zapfenteil mit seinem ersten
Zapfen eingesteckt ist; der zweite Zapfen ist mit einer Lagerscheibe
verbunden, die in der Montageöffnung
einsitzt. Dabei können
der zweite Zapfen und die Lagerscheibe auch einstückig gestaltet
sein, was sich günstig
auf Herstellung und Montage auswirkt.
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Nach
einer zweiten Ausführungsform
sind der erste und der zweite Zapfen separat voneinander ausgeführt und
mit dem zweiten Zapfenteil zur Übertragung
eines Drehmoments verbunden.
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Für beide
Ausführungsformen
gilt, daß bei Verwendung
von zwei Montageöffnungen
diese vorzugsweise um 180° umfangsversetzt
zueinander angeordnet sind. Der dritte und vierte Zapfen stehen
bevorzugt senkrecht auf dem ersten Zapfenteil. Es ist günstig, das
erste Zapfenteil zylindrisch zu gestalten. Es kann einfach in die
Bohrungen im Mantelabschnitt des Differentialkorbs bzw. in Bohrungen
der in die Montageöffnungen
des Differentialkorbs eingesetzten Lagerscheiben eingesteckt und
gegenüber
diesen axial fixiert werden. Dies geschieht mittels zumindest eines
Sicherungsrings, der in eine Ringnut des ersten Zapfenteils eingreift.
Die Verwendung lediglich eines Sicherungsrings ist im Hinblick auf
Fertigungs- und Montagekosten günstig.
Es können
aber auch je Zapfen ein Sicherungsring verwendet werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung, die ebenfalls für beide Ausführungsformen
gilt, ist das einstückige
zweite Zapfenteil derart gestaltet, daß es durch eine der Montageöffnungen
in den Differentialkorb einführbar
ist. Bei der Ausgestaltung, bei der das erste Zapfenteil in die
Bohrungen im Mantelabschnitt des Differentialkorbs eingesteckt ist,
ragen die Zapfen des zweiten Zapfenteils in die Montageöffnungen
kontaktfrei hinein. Bei den Ausgestaltungen, bei denen das erste
Zapfenteil in zumindest einer Lagerscheibe aufgenommen ist, liegt
das zweite Zapfenteil vollständig
innerhalb des Differentialkorbs und weist mit seinen Zapfen in Richtung
der in Umfangsrichtung zwischen den Montageöffnungen gebildeten Stege.
Dabei haben der dritte und der vierte Zapfen vorzugsweise ballige
Stirnflächen,
deren Krümmung
an eine innenzylindrische Fläche
des Differentialkorbs angepaßt
ist. Das zweite Zapfenteil hat vorzugsweise eine querverlaufende
Durchgangsbohrung, in die das erste Zapfenteil eingesteckt ist.
Dabei schließen
die Achsen des ersten und des zweiten Zapfenteils insbesondere einen
rechten Winkel miteinander ein. Das Ineinanderstecken der Zapfenteile hat
den Vorteil, daß auf
eine weitere Befestigung des zweiten Zapfenteils am Differentialkorb
verzichtet werden kann und daß das
zweite Zapfenteil ohne zusätzliche
Bauteile koaxial zur Drehachse des Differentialkorbs gehalten wird.
Vorzugsweise hat das zweite Zapfenteil im Anschluß an die
Durchgangsbohrung Hülsenabschnitte,
die Anlaufflächen
für die auf
den Zapfen des ersten Zapfenteils gelagerten Ausgleichsräder bilden.
Weiterhin weisen der dritte und der vierte Zapfen bevorzugt Schultern
auf, gegen die dritten und vierten Ausgleichsräder innen anlaufen können. Durch
diese Maßnahmen
wird mit einer geringstmöglichen
Teilezahl erreicht, daß die
Ausgleichsräder
im Verzahnungsbereich der Kronenräder gehalten werden und nicht
entlang der Zapfenachsen nach radial innen wandern. Um vorteilhaft
zu erreichen, daß die
Differentialanordnung axial besonders kurz baut, kann das zweite
Zapfenteil – in
Bezug auf die Drehachse A des Differentialkorbs – axiale Abflachungen aufweisen.
In die so gebildeten Ausnehmungen können die in die Seitenwellenräder drehfest
eingesteckten Seitenwellen eintauchen. Als Alternative zu den Abflachungen
kann das zweite Zapfenteil auch eine zur Drehachse A koaxiale Durchgangsbohrung
und das erste Zapfenteil kann einen zentralen Abschnitt mit in Bezug
auf die Drehachse A reduzierter axialer Erstreckung aufweisen. Die
Seitenwellen können
somit in die Durchgangsbohrung und die Ausnehmung des ersten Zapfenteils eintauchen,
so daß eine
kurze axiale Baulänge
erreicht wird.
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Der
dritte und der vierte Zapfen sind gemäß einer zweiten Lösung an
ihren äußeren Enden
mit dem Differentialkorb im Umfangssinn antriebsverbunden. An ihren
inneren Enden sind der dritte und der vierte Zapfen mit dem ersten
und dem zweiten Zapfen verbunden.
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Nach
einer ersten Ausführungsform
der zweiten Lösung
sind der erste und der zweite Zapfen einteilig gestaltet und bilden
gemeinsam ein erstes Zapfenteil und der dritte und der vierte Zapfen
sind auch einteilig gestaltet und bilden gemeinsam ein zweites Zapfenteil.
Das erste und das zweite Zapfenteil sind im wesentlichen gemäß der obigen
Beschreibung gestaltet. Das erste Zapfenteil ist in die Durchgangsbohrung
des zweiten Zapfenteils eingesteckt und sitzt mit seinen Zapfen
in den Bohrungen des Mantelabschnitts. Der dritte und der vierte
Zapfen sind vorzugsweise über
in die Montageöffnungen
des Differentialkorbs eingesetzte Lagerscheiben im Umfangssinn mit
dem Differentialkorb antriebsverbunden. Das erste und das zweite
Zapfenteil können
jedoch auch unter Verzicht auf eine Bohrung miteinander verbunden
werden. Beispielsweise können
beide Zapfenteile gleich gestaltet sein und Quernuten aufweisen,
mit denen sie ineinander greifen und gegeneinander axial gesichert
sind.
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Nach
einer zweiten Ausführungsform
sind der dritte und der vierte Zapfen getrennt voneinander ausgeführt und
an ihren innenliegenden Enden mit dem ersten Zapfenteil verbunden.
Hierfür
haben der dritte und der vierte Zapfen an ihren innenliegenden Enden
vorzugsweise jeweils einen Steckansatz, mit dem sie in eine zentrale
Durchgangsbohrung des ersten Zapfenteils eingesteckt sind. An ihren
außenliegenden
Enden haben der dritte und der vierte Zapfen vorzugsweise einstückig angeformte
Lagerscheiben, mit denen sie in den Montageöffnungen des Differentialkorbs
aufgenommen und im Umfangssinn antriebsverbunden sind.
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Nach
einer dritten Ausführungsform
sind der dritte und der vierte Zapfen getrennt voneinander ausgeführt und
an ihren innenliegenden Enden mit einem an das erste Zapfenteil
angeschlossenes Trägerelement
verbunden. Dabei ist das erste Zapfenteil mit seinem ersten und
zweiten Zapfen vorzugsweist in Bohrungen im Mantelabschnitt eingesteckt
sein, die gegenüber
den Montageöffnungen
in Umfangsrichtung versetzt sind. Das Trägerelement hat vorzugsweise
eine senkrecht zur Drehachse verlaufende erste Durchgangsbohrung,
in die das erste Zapfenteil eingesteckt ist, sowie zur Durchgangsbohrung
quer verlaufend zwei weitere Bohrungen, in die der dritte und der
vierte Zapfen eingesteckt sind. Es ist günstig, wenn das Trägerelement
je Zapfen eine Schulter aufweist, gegen die die entsprechenden Ausgleichsräder zumindest
mittelbar innen anlaufen können.
Dabei kann zwischen der Schulter und dem Ausgleichsrad eine Anlaufscheibe
zwischengeschaltet sein. Der dritte und der vierte Zapfen sind an
ihren innenliegenden Enden jeweils mittels eines Sicherungsrings
am Trägerelement
befestigt. An ihren außenliegenden
Enden haben der dritte und der vierte Zapfen vorzugsweise einstückig angeformte
Lagerscheiben, mit denen sie in den Montageöffnungen aufgenommen sind.
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Für alle vorgenannten
Ausführungsformen gilt,
daß – bei Verwendung
von zwei Montageöffnungen – diese
gleich gestaltet, um unerwünschte
Unwuchten zu vermeiden. Weiterhin sind die Montageöffnungen
in Bezug auf die Längsmittelebene
vorzugsweise symmetrisch gestaltet. Die Zapfen der Zapfenkreuzanordnung
sind den Bohrungen der einander gegenüberliegenden Lagerscheiben
bzw. des Mantelabschnitts axial fixiert; dies geschieht vorzugsweise
mittels Sicherungsringen, die in Ringnuten der Zapfen eingreifen.
Bei allen obengenannten Ausführungen
mit Lagerscheiben sind diese zumindest in Umfangsrichtung des Differentialkorbs
gegenüber diesem
spielfrei gehalten. So wird eine spielfreie Übertragung des eingeleiteten
Drehmoments von dem Differentialkorb auf die Lagerscheiben und die hiermit
verbundenen Zapfen gewährleistet.
Vorzugsweise hat der Differentialkorb an jeder der Montageöffnungen
zwei einander in Umfangsrichtung gegenüberliegende Stützflächen, mit
der die zugehörige Lagerscheibe
in montiertem Zustand in Anlage ist. Um eine in Umfangsrichtung
gerichtete Krafteinleitung vom Differentialkorb in die Lagerscheiben
zu erreichen, liegen die Stützflächen auf
einer Querschnittsebene durch die Zapfenachse bzw. grenzen unmittelbar
an diese an.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Differentialanordnung
werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt
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1 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel in
Radialansicht;
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2 die
Differentialanordnung gemäß Schnittlinie
II-II aus 1;
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3 die
Differentialanordnung gemäß Schnittlinie
III-III aus 2;
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4 die
Differentialanordnung gemäß Schnittlinie
IV-IV aus 2;
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5 die
Zapfenkreuzanordnung aus 1 in Draufsicht;
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6 die
Zapfenkreuzanordnung aus 1 in Seitenansicht;
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7 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
in Radialansicht;
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8 die
Differentialanordnung aus 7 gemäß Schnittlinie
VIII-VIII;
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9 die
Differentialanordnung aus 8 gemäß Schnittlinie
IX-IX;
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10 die
Differentialanordnung aus 8 gemäß Schnittlinie
X-X;
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11 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel im
Querschnitt;
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12 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
im Querschnitt;
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13 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
im Querschnitt;
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14 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
im Querschnitt;
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15 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
in Radialansicht;
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16 die
Differentialanordnung aus 15 gemäß Schnittlinie
XVI-XVI;
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17 die
Differentialanordnung aus 16 gemäß Schnittlinie
XVII-XVII;
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18 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
achten Ausführungsbeispiel
in Radialansicht;
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19 die
Differentialanordnung aus 18 gemäß Schnittlinie
XIX-XIX;
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20 die
Differentialanordnung aus 18 gemäß Schnittlinie
XX-XX;
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21 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
neunten Ausführungsbeispiel
im Querschnitt;
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22 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
gemäß einem
zehnten Ausführungsbeispiel
im Querschnitt;
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23 die
Zapfenkreuzanordnung aus 22 in
perspektivischer Ansicht;
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Die 1 bis 6 werden
im folgenden gemeinsam beschrieben. Es ist eine Differentialanordnung 2 mit
einem einteiligen Differentialkorb 3 gezeigt, der in einem
nicht dargestellten stehenden Gehäuse zu lagern ist. Hierfür sind an
den Differentialkorb 3 zwei in entgegengesetzte Richtung
weisende Lageransätze 4, 5 angeformt,
auf die jeweils ein hier nicht dargestelltes Wälzlager aufgeschoben wird. Der
Differentialkorb 3 ist einstückig als Gußteil hergestellt, so daß er eine
hohe Steifigkeit aufweist. Die Differentialanordnung 2 ist
Teil eines Differentialgetriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
und dient zur Drehmomentübertragung
von einer Längsantriebswelle
auf zwei Seitenwellen. Hierfür
ist an den Differentialkorb 3 ein Flansch 6 angeformt,
an dem ein Tellerrad zum Einleiten des Drehmoments in die Differentialanordnung 2 befestigt
werden kann. Das eingeleitete Drehmoment wird über vier auf einer Zapfenkreuzanordnung 7 drehbar
gelagerte und gemeinsam mit dem Differentialkorb 3 umlaufende
Ausgleichsräder 8 auf
mit diesen kämmende
Seitenwellenräder 9, 10 übertragen.
Die Seitenwellenräder 9, 10 sind
gegenüber
dem Differentialkorb 3 üblicherweise
mittels reibmindernder Anlaufscheiben 12, 13 axial
abgestützt.
Die Seitenwellen, die über
eine Längsverzahnung 14, 15 mit
den Seitenwellenrädern 9, 10 verbunden
werden, liegen koaxial innerhalb der hülsenförmigen Lageransätze 4, 5 und
durchdringen den Differentialkorb 3 in axiale Richtung.
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Die
Differentialanordnung 2 ist in Form eines Kronenraddifferentials
gestaltet, wobei die Seitenwellenräder 9, 10 als
Kronenräder
und die Ausgleichsräder 8 als
Stirnräder
gestaltet sind. Hierdurch ergibt sich ein kompakter Aufbau und ein
geringes Gewicht. Zur Montage der Seitenwellenräder 9, 10 und
der Ausgleichsräder 8 sind
Montageöffnungen 16 vorgesehen.
Diese liegen einander diametral gegenüber, haben eine gleiche Kontur
und sind jeweils in Bezug auf die Längsmittelebene symmetrisch
gestaltet, um unerwünschte
Unwuchten zu vermeiden. Jede der Montageöffnungen 16 ist gerade
groß genug,
um die Seitenwellenräder 9, 10 und
die Ausgleichsräder 8 in
den Differentialkorb 3 einzusetzen.
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Zur Übertragung
des Drehmoments vom Differentialkorb 3 auf die Seitenwellenräder 9, 10 sind vier
Ausgleichsräder 8 vorgesehen,
die jeweils auf einem zugehörigen
Zapfen 17, 18, 19, 20 der Zapfenkreuzanordnung 7 drehbar
gelagert sind. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich,
sind der erste und der zweite Zapfen 17, 18 einteilig
gestaltet und bilden gemeinsam ein erstes zylindrisches Zapfenteil 22.
Der dritte und der vierte Zapfen 19, 20 sind ebenfalls
einteilig gestaltet und bilden gemeinsam ein zweites Zapfenteil 23.
Das erste Zapfenteil 22 ist in Bohrungen 24, 25 im
Mantelabschnitt 26 des Differentialkorbs 3 eingesteckt
und mittels eines Sicherungsrings 27 gegenüber diesem
axial gesichert. Das zweite Zapfenteil 23 ist im Umfangssinn
mit dem ersten Zapfenteil 22 befestigt, so daß ein Drehmoment
vom ersten auf das zweite Zapfenteil übertragen wird. Hierfür hat das
zweite Zapfenteil 23 eine querverlaufende Durchgangsbohrung 21,
in die das erste Zapfenteil 22 eingesteckt ist. Die Achsen
B, C der beiden Zapfenteil 22, 23 schließen dabei
einen rechten Winkel miteinander ein.
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Das
zweite Zapfenteil 23 ist gegenüber dem Differentialkorb 3 abstützungsfrei,
so daß die
Fertigungstoleranzen der Montageöffnungen 16 grob
gehalten werden können.
Um eine gute Abstützung
und Steifigkeit zu gewährleisten,
hat das zweite Zapfenteil 23 im Anschluß an die Durchgangsbohrung 21 zwei
Hülsenabschnitte 28, 29, über die
das Drehmoment im Umfangssinn des Differentialkorbs 3 übertragen
wird. Die Hülsenabschnitte 28, 29 sind
so lang gestaltet, daß ihre
Stirnseiten Anlaufflächen 31, 32 für die auf
den Zapfen 17, 18 des ersten Zapfenteils 22 gelagerten
Ausgleichsräder 8 bilden.
Der dritte und der vierte Zapfen 19, 20 haben
Schultern 33, 34, gegen die die dritten und vierten
Ausgleichsräder 8 innen
anlaufen können.
So wird gewährleistet,
daß die
Ausgleichsräder 8 mit
ihren Stirnverzahnungen im Bereich der Kronenverzahnungen der Seitenwellenräder 9, 10 gehalten
werden. Wie insbesondere aus den 5 und 6 hervorgeht,
hat das zweite Zapfenteil 23 – in Bezug auf die Drehachse
A des Differentialkorbs – axiale
Abflachungen 35. In die so gebildeten Ausnehmungen können die
in die Seitenwellenräder 9, 10 drehfest
eingesteckten Seitenwellen eintauchen. So wird erreicht, daß die Differentialanordnung 2 axial
besonders kurz baut. Weiterhin sind in den Zapfen 18, 19, 20 Nuten 36 ersichtlich,
in die Sicherungsringe zum axialen Fixieren der Ausgleichsräder 8 eingreifen.
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Die 7 bis 10,
welche ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Differentialanordnung
zeigen, werden im folgenden gemeinsam beschrieben. Die gezeigte
Differentialanordnung entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus weitestgehend
derjenigen aus den 1 bis 6, weswegen
im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug
genommen wird. Dabei sind einander entsprechende Bauteile mit um 50 erhöhten Bezugsziffern
versehen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich durch die Form der Montageöffnungen 66, in denen
jeweils eine ringscheibenförmige
Lagerscheibe 87, 88 spielfrei einsitzt. Das erste
Zapfenteil 72 ist in Bohrungen 89 der Lagerscheiben 87, 88 eingesteckt
und gegenüber diesen
axial gesichert. Die Maße
und Toleranzen sind so gewählt,
daß ein
Drehmoment im Umfangssinne von dem Differentialkorb 53 über die
Lagerscheiben 87, 88 auf das erste Zapfenteil 72 übertragen
wird. Der in Umfangsrichtung zwischen den Montageöffnungen 66 gebildete
Mantelabschnitt ist durchbruchfrei gestaltet, so daß sich eine
hohe Steifigkeit des Differentialkorbs 53 ergibt. Die Zapfen 69, 70 des zweiten
Zapfenteils 73 sind daher kürzer als die Zapfen 67, 68 des
ersten Zapfenteils und haben ballige Stirnflächen. Mit diesen balligen Stirnflächen legen sich
die Zapfen 69, 70, wie aus 10 ersichtlich, abstützungsfrei
gegen die innenzylindrische Fläche des
Differentialkorbs 53 an. Dabei erfolgt keine unmittelbare
Kraftübertragung
vom Korb 53 auf das zweite Zapfenteil 73. In den
Zapfen 67, 68 sind Ringnuten vorgesehen, in die
jeweils ein Sicherungsring 86 zum Befestigen des ersten
Zapfenteils 72 gegenüber
den Lagerscheiben 87, 88 eingreift. Die Hülsenabschnitte 78 sind
gegenüber
der Ausführungsform verkürzt, damit
das zweite Zapfenteil 73 in die abgewandelte Montageöffnung 66 eingefädelt werden kann.
Um zu gewährleisten,
daß sich
die Ausgleichsräder 58 des
ersten Zapfenteils 72 dennoch innen abstützen können, sind
auf die Hülsenabschnitte 78 Distanzhülsen 30 aufgesetzt,
gegen die die Ausgleichsräder 58 anlaufen.
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Es
ist insbesondere aus 7 ersichtlich, daß die Montageöffnungen 66 durch Überdeckung zweier
Flächen
gebildet sind, von denen eine erste Fläche 89 etwa einen
Kreis einbeschreibt und von denen eine zweite Fläche 90 größer ist
als eine radiale Projektion der Seitenwellenräder 9, 60.
Der durch die erste Fläche 89 einbeschriebene
Kreis entspricht in Radialansicht etwa dem Außenumfang der Lagerscheiben 87, 88.
Die zweite Fläche 90 ist
im wesentlichen in Form eines sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Schlitzes gestaltet, dessen Form in Radialansicht etwa der Radialprojektion
der Seitenwellenräder 9, 60 entspricht.
Der Schlitz ist in Bezug auf eine durch die Zapfenachsen B, C aufgespannten Ebene
vom Flansch 6 entfernt angeordnet. So ist der Bereich der
Kraftübertragung
zwischen dem Flansch 6 und den Kontaktstellen zu den Lagerscheiben 87, 88 nur
einer geringen Schwächung
unterworfen. Die Kontaktstellen sind durch zwei in Umfangsrichtung einander
gegenüberliegende
Stützflächen 92, 93 gebildet,
gegen die die zugehörige
Lagerscheibe 87, 88 im Umlaufsinne abgestützt ist. Über die
Stützflächen 92, 93 wird
das Drehmoment vom Differentialkorb 53 auf die Lagerscheiben 87, 88 übertragen,
und zwar in der durch die Zapfenachsen B, C aufgespannten Ebene.
Die Lagerscheiben 87, 88 sind im Bereich des Schlitzes
gegen den Differentialkorb axial abgestützt, wobei ein axial vom Flansch 6 entfernt
liegender Stützabschnitt 94 durch
einen Radius gebildet ist, der dem Radius der Lagerscheiben 87, 88 entspricht. So
liegen die Lagerscheiben in diesem Bereich flächig gegen den Stützabschnitt 94 an.
Im axial gegenüberliegenden
Bereich zwischen den beiden Kontaktstellen 92, 93 sind
die Lagerschei ben 87, 88 gegenüber dem Differentialkorb 53 nicht
abgestützt.
Es ist jeweils ein sichelförmiger
Spalt 95 zwischen den Lagerscheiben 87, 88 und
dem Differentialkorb 53 gebildet, so daß in diesem Bereich die Fertigungstoleranzen
grob gehalten werden können.
Die Toleranzen sind in den drei Kontaktbereichen 92, 93, 94 so gewählt, daß die Lagerscheiben 87, 88 mit
leichter Preßpassung
in der jeweiligen Montageöffnung 66 einsitzen.
Nach außen
werden die Lagerscheiben 87, 88 gegenüber dem
Differentialkorb 53 mittels die Sicherungsringe 86 gehalten.
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Das
in 11 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend
demjenigen aus den 7 bis 10. Insofern
wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug
genommen, wobei einander entsprechende Bauteile mit nochmals um 50 erhöhten Bezugsziffern
versehen sind. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß der
Differentialkorb 103 eine Montageöffnung 116 und eine
dieser diametral gegenüberliegende
Bohrung 124 aufweist. Die Seitenwellenräder 119, 120 und
die Ausgleichsräder 108 werden
durch die eine Montageöffnung 116 in
den Differentialkorb 103 eingesetzt. Das erste Zapfenteil 122 ist
einstükkig
gestaltet und mit seinem ersten Zapfen 117 in die Bohrung 124 eingesteckt
und mit seinem zweiten Zapfen 118 integral mit der Lagerscheibe 137 verbunden.
Die Lagerscheibe 137 ist in der Montageöffnung 116 spielfrei
gehalten.
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Die
in 12 gezeigte Differentialanordnung entspricht hinsichtlich
ihres Aufbaus ebenfalls weitestgehend derjenigen aus den 7 bis 10.
Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung
Bezug genommen, wobei einander entsprechende Bauteile um 100 gegenüber der Ausführungsform
gemäß den 7 bis 10 erhöht sind.
Der Unterschied besteht lediglich in der Ausgestaltung der Zapfenkreuzanordnung 157.
Das zweite Zapfenteil 173 umfaßt ein Ringteil mit einer zur
Drehachse A koaxialen Durchgangsbohrung 196, deren Durchmesser
so gewählt
ist, das die Seitenwellen in diese eintauchen können. Das Ringteil hat eine
massive Wandung und stützt
mit seinen Hülsenabschnitten 179 das
erste zylindrische Zapfenteil 172 relativ weit außen ab,
so daß sich
eine hohe Verdrehsteifigkeit ergibt. Das erste Zapfenteil 172 hat
einen zentralen Abschnitt 197 mit reduziertem Durchmesser,
so daß sich
in Bezug auf die Drehachse A eine reduzierte axiale Erstreckung
ergibt. Die Seitenwellen können
somit in die Durchgangsbohrung 196 des zweiten Zapfenteils 173 und
die Ausnehmung 197 des ersten Zapfenteils 172 eintauchen,
so daß eine kurze
axiale Baulänge
erreicht wird.
-
Die
in 13 gezeigte Differentialanordnung ist ähnlich dem
Ausführungsbeispiel
aus den 7 bis 10, weswegen
hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen wird.
Dabei sind einander entsprechende Bauteile mit um 150 gegenüber der
in den 7 bis 10 gezeigten Ausführungsform
erhöhten
Bezugsziffern versehen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der erste
und der zweite Zapfen 217, 218 getrennt voneinander
ausgeführt
sind. An ihren innenliegenden Enden sind sie in die Durchgangsbohrung 221 des
zweiten Zapfenteils 223 eingesteckt und mittels Sicherungsringen 236 gegenüber diesem
axial fixiert. An ihren außenliegenden
Enden sind der erste und der zweite Zapfen 217, 218 integral
mit der jeweiligen Lagerscheibe 237, 238 gestaltet.
Die Lagerscheiben 237, 238 sitzen in den beiden
einander im Mantelabschnitt 226 diametral gegenüberliegenden Montageöffnungen 216 spielfrei
ein.
-
Die
in 14 gezeigte Differentialanordnung entspricht weitestgehend
dem Ausführungsbeispiel aus 12,
auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Einander entsprechende
Bauteile sind gegenüber
dieser um 100 erhöht.
Der einzige Unterschied besteht in der Ausgestaltung des ersten und
zweiten Zapfens 267, 268, die hier getrennt voneinander
ausgeführt
sind. Diese sind mit ihren inneren Enden in die Bohrungen 271 des
zweiten Zapfenteils 273 eingesteckt und mittels Sicherungsringen gegenüber diesem
axial gehalten. Dabei greifen die Sicherungsringe in den zentralen
Durchbruch 296 ein und verhindern, daß die Zapfen 267, 268 nach
außen wandern.
An ihren außenliegenden
Enden sind der erste und der zweite Zapfen 267, 268 integral
mit den Lagerscheiben 287, 288 gestaltet, die
in den Montageöffnungen 266 im
Umlaufsinn spielfrei einsitzen.
-
Die 15 bis 17 werden
im folgenden gemeinsam beschrieben. Die gezeigte Differentialanordnung
entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus weitgehend einer Kombination
der ersten beiden Ausführungsbeispiele.
Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung
Bezug genommen, wobei einander entsprechende Bauteile gegenüber der
Ausführungsform
nach den 1 bis 6 um 300 erhöht sind.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel
ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl
das erste Zapfenteil 322 als auch das zweite Zapfenteil 323,
die gemeinsam die Zapfenkreuzanordnung 307 bilden, unmittelbar
mit dem Differentialkorb 303 antriebsverbunden sind, wobei
ein Drehmoment im Umfangssinn vom Differentialkorb 303 in
die Zapfen 317, 318, 319, 320 eingeleitet
wird. Dabei ist das erste Zapfenteil 322 in Bohrungen 324, 325 im Mantelabschnitt
gehalten. Das zweite Zapfenteil 323 ist mit seinen Zapfen 319, 320 in
Lagerscheiben 337, 338 aufgenommen, die ihrerseits
in den Montageöffnungen 316 einsitzen.
Die Lagerscheiben 337, 338 sind mit den Zapfen 319, 320 mittels
Sicherungsringen 336 axial gesichert. Die Montageöffnungen 316 im
Differentialkorb 303 sind dahingehend abgewandelt, daß die erste
Fläche 339 durch
einen Halbkreis gebildet ist, dessen Radius dem Radius der Lagerscheiben 337, 338 entspricht.
So sind die Lagerscheiben 337, 338 in diesem Bereich
gegen den Differentialkorb 303 flächig abgestützt, was zu einer höheren Steifigkeit
führt.
Die schlitzartige zweite Fläche 340 der
Montageöffnungen 316 ist
an ihrer dem Flansch 306 entfernten Seite durch drei Radien
gebildet und hat einen zentralen Stützabschnitt 347. Der Radius
dieses Stützabschnitts 347 entspricht
dem Radius der Lagerscheiben 337, 338, so daß diese
flächig
gegen den Differentialkorb 303 anliegt.
-
Die 18 bis 20 zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
und werden im folgenden gemeinsam beschrieben. Die gezeigte Differentialanordnung
entspricht weitestgehend derjenigen nach den 15 bis 17.
Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung
Bezug genommen, wobei entsprechende Bauteile mit um nochmals 50 erhöhten Bezugsziffern
versehen sind. Hier sind der dritte und vierte Zapfen 369, 370 getrennt
voneinander ausgeführt
und sind an ihren innenliegenden Enden mit dem ersten Zapfenteil 372 verbunden.
Hierfür
haben der dritte und der vierte Zapfen 369, 370 an
ihren innenliegenden Enden jeweils einen Steckansatz 398, 399,
mit dem sie in eine zentrale Durchgangsbohrung 400 des
ersten Zapfenteils 372 eingesteckt sind. Die axiale Sicherung
der Zapfen 369, 370 gegenüber dem zweiten Zapfenteil 372 wird
mittels Sicherungsringen 386 bewerkstelligt, die in Ringnuten
in der Durchgangsbohrung 400 eingreifen. An ihren außenliegenden
Enden haben der dritte und der vierte Zapfen 369, 370 einstückig angeformte
Lagerscheiben 387, 388, die in den Montageöffnungen 366 des
Differen tialkorbs 353 einsitzen und mit diesem im Umfangssinn
antriebsverbunden sind. 21 zeigt
eine ähnliche
Ausführungsform wie
in 14, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen
wird. Die Bezugsziffern einander entsprechender Bauteile sind nochmals
um 50 erhöht. Vorliegend
sind alle vier Zapfen 417, 418, 419, 420 im
Umfangssinn mit dem Differentialkorb 403 verbunden, so
daß auf
sie ein Drehmoment übertragen
wird. Dabei bilden der erste und der zweite Zapfen 417, 418 ein
gemeinsames zylindrisches erstes Zapfenteil 422, daß in einander
diametral gegenüberliegende Bohrungen 424, 425 des
Differentialkorbs 403 eingesteckt ist. Der dritte und der
vierte Zapfen 419, 420 sind separat ausgeführt und
mit ihren innenliegenden Enden in ein Trägerelement 423 eingesteckt.
Das Trägerelement 423 ist
im wesentlichen ringförmig
gestaltet und hat einen zur Drehachse koaxialen Durchbruch 446 sowie
vier hierzu radiale Bohrungen 421. Dabei liegen jeweils
zwei der Bohrungen 421 auf einer gemeinsamen Achse, wobei
das erste Zapfenteil 422 in ein erstes Bohrungspaar eingesteckt
ist und der dritte und vierte Zapfen 419, 420 in
die quer hierzu verlaufenden Bohrungen. Der dritte und der vierte Zapfen 419, 420 sind
jeweils integral mit der dazugehörigen
Lagerscheibe 437, 438 ausgebildet, die spielfrei
in den Montageöffnungen 416 einsitzen
-
Die 22 und 23,
welche im folgenden gemeinsam beschrieben werden, zweiten eine weitere
Ausführungsform.
Diese entspricht weitestgehend der in den 1 bis 6 beschriebenen
Ausführungsform,
auf deren Beschreibung hinsichtlich der Gemeinsamkeiten insofern
Bezug genommen wird. Einander entsprechende Bauteile sind mit um 450 erhöhten Bezugsziffern
versehen. Die hier gezeigte Differentialanordnung ist in Form eines
Kegelraddifferentials anstelle eines Kronenraddifferentials gestaltet.
Es ist ersichtlich, daß die
Ausgleichsräder 458 und
die Seitenwellenräder 459, 460 in
Form von Kegelrädern
gestaltet sind. Die Montageöffnungen
befinden sich in einer anderen Schnittebene und sind daher hier
nicht sichtbar. Wie aus 23 erkennbar, entspricht
die Zapfenkreuzanordnung 457 weitestgehend derjenigen aus 2.
Es versteht sich, daß der Erfindungsgedanke
nicht auf das dargestellte Kegelraddifferential beschränkt ist.
Vielmehr ließen
sich auch andere Merkmale der oben beschriebenen Kronenraddifferentiale
auf ein Kegelraddifferential übertragen,
ohne vom Erfindungsgedanken abzurücken.
-
- 2,
52, ...
- Differentialanordnung
- 3,
53, ...
- Differentialkorb
- 4,
54, ...
- Lageransatz
- 5,
55, ...
- Lageransatz
- 6,
56, ...
- Flansch
- 7,
57, ...
- Zapfenkreuzanordnung
- 8,
58, ...
- Ausgleichsrad
- 9,
59, ...
- Seitenwellenrad
- 10,
60, ...
- Seitenwellenrad
- 12,
62, ...
- Anlaufscheibe
- 13,
63, ...
- Anlaufscheibe
- 14,
64, ...
- Längsverzahnung
- 15,
65, ...
- Längsverzahnung
- 16,
66, ...
- Montageöffnung
- 17,
67, ...
- Zapfen
- 18,
68, ...
- Zapfen
- 19,
69, ...
- Zapfen
- 20,
70, ...
- Zapfen
- 21,
71, ...
- Durchgangsbohrung
- 22,
72, ...
- erstes
Zapfenteil
- 23,
73, ...
- zweites
Zapfenteil
- 24,
74, ...
- Bohrung
- 25,
75, ...
- Bohrung
- 26,
76, ...
- Mantelabschnitt
- 27,
77, ...
- Sicherungsring
- 28,
78, ...
- Hülsenabschnitt
- 29,
79, ...
- Hülsenabschnitt
- 30,
80, ...
- Distanzhülse
- 31,
81, ...
- Anlauffläche
- 32,
82, ...
- Anlauffläche
- 33,
83, ...
- Schulter
- 34,
84, ...
- Schulter
- 35,
85, ...
- Abflachung
- 36,
86, ...
- Sicherungsring
- 37,
87, ...
- Lagerscheibe
- 38,
88, ...
- Lagerscheibe
- 39,
89, ...
- Fläche
- 40,
90, ...
- Fläche
- 41,
91, ...
- Bohrung
- 42,
92, ...
- Kontaktstelle
- 43,
93, ...
- Kontaktstelle
- 44,
94, ...
- Stützabschnitt
- 45,
95, ...
- Spalt
- 46,
96, ...
- Durchgangsbohrung
- 47,
97, ...
- Stützabschnitt
- 48,
98, ...
- Steckansatz
- 49,
99, ...
- Steckansatz
- 50,
100, ...
- Durchgangsbohrung
- A
- Drehachse
- B
- Zapfenachse
- C
- Zapfenachse