DE102007005727B3

DE102007005727B3 - Differential für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007005727B3
Application number: DE200710005727
Authority: DE
Inventors: Tobias Prange; Christoph Chateney; Jürgen Dr. Liermann
Original assignee: Tedrive Holding BV
Current assignee: Neapco Europe GmbH
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2027-02-01

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein gehäuseloses Differential für ein Kraftfahrzeug mit zwei koaxial ausgerichteten, in Axialrichtung beabstandet angeordneten Seitendifferentialrädern, wobei jedes Seitendifferentialrad drehbar um eine gemeinsame Drehachse D gelagert ist. Weiterhin hat das Differential zumindest zwei Ausgleichsräder, wobei jedes Ausgleichsrad in Eingriff mit beiden Seitendifferentialrädern steht, sowie einen zwischen den Seitendifferentialrädern angeordneten Ausgleichsradträger, auf dem die Ausgleichsräder drehbar gelagert sind. Der Ausgleichsradträger ist drehbar um die Drehachse D gelagert. Zumindest ein Seitendifferentialrad bildet auf seiner dem Ausgleichsradträger zugewandten Seite einen Wellenstumpf aus. Der Ausgleichsradträger bildet zumindest einseitig eine Ausnehmung zur Aufnahme des Wellenstumpfs aus und der Ausgleichsradträger stützt sich in Radialrichtung über ein Radiallager an dem den Wellenstumpf ausbildenden Seitendifferentialrad ab, welches in demjenigen Bereich angeordnet ist, in dem der Wellenstumpf des Seitendifferentialrads in die Ausnehmung des Ausgleichsradträgers eingreift.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Differential für ein Kraftfahrzeug, für welches die Verwendung eines drehenden Gehäuses, in welchem die Seitendifferentialräder sowie die Ausgleichsräder angeordnet sind, nicht erforderlich ist. Solche gehäuselosen Differentiale weisen ein geringeres Gewicht sowie einen geringeren Bauraum auf und sind in der Regel kostengünstiger herzustellen als Differentiale mit Gehäuse. Auch die Dynamik des Kraftfahrzeugs, in welchem ein gehäuseloses Differential eingesetzt wird, wird positiv beeinflusst, da geringere Massen gedreht bzw. gefedert werden müssen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits einige Konstruktionen für gehäuselose Differentiale bekannt. So offenbart beispielsweise die US 6,015,362 ein gehäuseloses Differential mit einem ringförmigen Tellerrad, in welchem ein Träger zur drehbaren Lagerung von zwei Ausgleichsrädern angeordnet ist. Nachteilig an dem hier offenbarten gehäuselosen Differential ist die verhältnismäßig aufwendige Lagerung des Ausgleichsradträgers im ringförmigen Tellerrad. Weiter ist es problematisch, das hier offenbarte gehäuselose Differential so auszugestalten, dass es zur Übertragung hoher Drehmomente geeignet ist.
Aus der DE 44 41 163 A1 ist ein Differential (mit durchbrochenem Gehäuse) für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches auf Kegelzahnrädern basiert. Bei diesem Differential ist das bei konventionellen Differentialen vorgesehene geschlossene Gehäuse ersetzt durch einen weitgehend geöffneten Träger, welcher ein tellerförmi ges Ringrad, auf dem zwei Ausgleichsräder gelagert sind, mit axial beabstandet angeordneten Kegelrollenlagern verbindet. Das hieraus bekannte Differentialgetriebe weist bereits ein verringertes Gewicht auf, jedoch erlaubt die Einführung eines geöffneten Differentialgehäuses keine wesentliche Verringerung des erforderlichen Bauraums.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Differential anzugeben, welches einfach zu montieren ist und eine deutliche Verringerung des Bauraums ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Differential mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
Ein Differential gemäß der vorliegenden Erfindung weist zwei koaxial ausgerichtete, in Axialrichtung voneinander beabstandeten angeordnete Seitendifferentialräder auf, wobei jedes Seitendifferentialrad drehbar um eine gemeinsame Drehachse D gelagert ist. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Differential zumindest zwei Ausgleichsräder auf, wobei jedes Ausgleichsrad in Eingriff mit beiden Seitendifferentialrädern steht. Zwischen den Seitendifferentialrädern ist ein Ausgleichsradträger angeordnet, auf dem die Ausgleichsräder drehbar gelagert sind. Der Ausgleichsradträger selbst ist drehbar um die Drehachse D gelagert.
Besondere Vorteile lassen sich realisieren, wenn die Seitendifferentialräder in Lagern gelagert sind, insbesondere wenn es sich bei den Lagern der Seitendifferentialräder um in Axialrichtung vorgespannte Lager wie Kegelrollenlager handelt.
Erfindungsgemäß bildet nun zumindest eines der Seitendifferentialräder des Differentials auf einer dem Ausgleichsradträger zugewandten Seite einen Wellenstumpf aus. Zugleich bildet der Ausgleichsradträger zumindest einseitig eine Ausnehmung zur Aufnahme des vom vorgenannten Differentialrad ausgebildeten Wellenstumpf aus. Schließlich stützt sich der Ausgleichsradträger in Radialrichtung über ein Radiallager an dem Seitendifferentialrad ab, welches den Wellenstumpf ausbildet. Dabei ist das Radiallager in demjenigen Bereich angeordnet, in dem der vom Seitendifferentialrad ausgebildete Wellenstumpf in die Ausnehmung des Ausgleichsradträgers eingreift.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Differentials bilden beide Seitendifferentialräder Wellenstümpfe aus. Sogleich bildet der Ausgleichsradträger beidseitig Ausnehmungen zur Aufnahme der von den Seitendifferentialrädern ausgebildeten Wellenstümpfe aus. In der Folge stützt sich der Ausgleichsradträger in dieser bevorzugten Weiterbildung in Radialrichtung über Radiallager an beiden Seiten Differentialrädern ab, wobei auch hier das/die Radiallager in demjenigen Bereich angeordnet ist/sind, in dem die Wellenstümpfe der Seitendifferentialräder in die Ausnehmungen des Ausgleichsradträgers eingreift.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Differentials ist dieses so ausgebildet, dass der Ausgleichsradträger sich auch in Axialrichtung über Axiallager an zumindest einem Seitendifferentialrad abstützt, insbesondere an beiden Seiten Differentialrädern abstützt. Dabei ergeben sich besondere Vorteile, wenn das/die Axiallager im Bereich des größten Außenumfangs der Seitendifferentialräder zwischen dem/den Seitendifferentialrädern und dem Ausgleichsradträger angeordnet sind.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Abstützung des Ausgleichsradträgers zumindest in Radialrichtung an einem oder beiden Seitendifferentialrädern ermöglicht eine dramatische Reduzierung des Bauraums des Differentials bei gleichzeitig hoher mechanischer Belastbarkeit des Differentials. Diese kann nochmals erhöht werden, wenn sich der Ausgleichsradträger wie vorgeschlagen nicht nur in Radialrichtung, sondern auch in Axialrichtung an zumindest einem, bevorzugt aber beiden Seitendifferentialrädern abstützt. Die deutliche Bauraumverringerung kann dabei insbesondere dadurch realisiert werden, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Abstützung des Ausgleichsradträgers an dem Seitendifferentialrad/den Seitendifferentialrädern einen vollständigen Verzicht auf ein Differentialgehäuse möglich macht. In diesem Sinne kann ein erfindungsgemäß ausgestattes Differential auch als gehäuseloses Differential betrachtet werden, wobei „gehäuselos" in diesem Zusammenhang bedeutet, dass der Ausgleichsradträger nicht mit einem sonst üblichen drehbar in einem feststehenden Gehäuse gelagerten Differentialgehäuse/Differentialkorb gelagert sind, sondern vielmehr unmittelbar auf den Seitendifferentialrädern. Hierdurch wird ein Differentialkorb wie aus den konventionellen Differentialen aus dem Kfz-Bereich verzichtet werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Differential kann der vorzusehende Wellenstumpf einstückig mit dem zweiten Differentialrad ausgebildet sein, alternativ ist es aber auch möglich, dass der Wellenstumpf von einer Abtriebswelle gebildet wird, die drehfest mit dem Seitendifferentialrad verbunden ist und durch dieses hindurch greift. Aufgrund der verbesserten Herstellungspräzision wird in der Regel jedoch die Ausgestaltung in der der Wellenstumpf einstückig mit dem Differentialrad ausgebildet ist, bevorzugt sein.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Differentials bildet dessen Ausgleichsradträger zumindest eine im Wesentlichen ringförmige Anlagefläche aus, die bevorzugt in Radialrichtung verläuft und eine Anlage für das zur Abstützung des Ausgleichsradträgers an einem Seitendifferentialrads vorgesehene Axiallager ausbildet. Entsprechend bildet zumindest das zur Abstützung dienende eine Seitendifferentialrad auf seiner dem Ausgleichsradträger zugewandten Seite ebenfalls eine im Wesentlichen ringförmige Anlagefläche aus, die bevorzugt in Radialrichtung verläuft. Auch diese Anlagefläche bildet eine Anlage für das vorstehend genannte Axiallager aus. Auch hier werden bevorzugt beide Seiten Differentialräder symmetrisch ausgebildet und eine axiale Abstützung des Ausgleichsradträgers an beiden Seiten Differentialrädern vorgesehen. Entsprechend sind beidseitig des Ausgleichsradträgers Axiallager angeordnet, die sich auf entsprechend ausgebildeten Anlagenflächen an den Seitendifferentialrädern einerseits und dem Ausgleichsradträger andererseits abstützen.
Zur Einstellung des Zahnspiels zwischen den Seitendifferentialrädern und den Ausgleichsrädern können Distanzscheiben zwischen den Seitendifferenzialrädern und dem Ausgleichsradträger angeordnet sein.
Als Radiallager können beispielsweise Nadellager zum Einsatz kommen, insbesondere auch Nadelbüchsen, jedoch ist je nach Drehmomentauslegung des Differentials auch eine einfache Gleitlagerung oder die Verwendung von Rillenkugellagern möglich.
Als Axiallager kommen grundsätzlich alle Bauformen in Betracht, die eine ausrei chende Belastbarkeit aufweisen, insbesondere Nadellager oder Kugellager.
Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt eine außerordentlich Raumsparende Bauweise, wobei gleichzeitig eine für die Drehlagerung des Differentials eventuell erforderliche Vorspannkraft sicher aufgenommen wird. Weiterhin ist eine kontrollierte Einstellung des Zahnspiels zwischen den Seitendifferentialträgern und den Ausgleichsrädern möglich.
Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Differentials ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den Ausführungsbeispielen, die beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen sind und im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:
1: Eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Differentials,
2: einen Schnitt längs der Ebene AA durch das Differential gemäß 1,
3: einen analog zur 2 ausgeführten Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differentials,
4: einen ebenfalls analog zur 2 ausgeführten Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differentials, und
5: einen weiteren analog zur 2 ausgeführten Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differentials,
1 illustriert exemplarisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines gehäuselosen Differentials, bei welchem die beiden Seitendifferentialräder 10 als Kronräder ausgebildet sind. Der Ausgleichsradträger 30 bildet vier Ausgleichsradfenster 37 aus, in denen auf Differentialstiften 22 gelagerte Ausgleichsräder 20 drehbar gelagert sind. Die Differentialstifte 22 sind dabei in Differentialstiftbohrungen 24 im Ausgleichsradträger 30 geführt und auf geeignete Weise in den Differentialstiftbohrungen 24 festgelegt. Die als Kronräder ausgebildeten Seitendifferentialräder 10 befinden sich dabei stets im Eingriff mit allen auf dem Ausgleichsradträger 30 drehbar gelagerten Ausgleichsrädern 20.
Die Seitendifferentialräder 10 sind dabei mittels Wälzlager 40, die beispielsweise als Schrägkugellager ausgebildet sein können, unabhängig voneinander drehbar in einem feststehenden Getriebegehäuse gelagert. An ihren außen liegenden Wänden weisen die hohl ausgeführten Seitendifferentialräder 10 eine Innenverzahnung 80 zur drehfesten Verbindung mit An-/Abtriebswellen auf.
2 zeigt nun das erste Ausführungsbeispiel gem. 1 im Schnittpunkt. In der Schnittdarstellung wird deutlich, dass die Differentialstifte 22 durch die Ausgleichsradfenster 37 des Ausgleichsradträgers 30 hindurch greifen, so dass sich die Differentialstifte 22 beidseitig der auf ihnen drehbar gelagerten Ausgleichsräder 20 am Ausgleichsradträger 30 abstützen.
Der Ausgleichsradträger 30 bildet zwei zylindrische Ausnehmungen 12 aus, die koaxial mit der Drehachse D ausgerichtet sind.
Weiterhin bilden beide Seiten Differentialräder 10 auf ihrer dem Ausgleichsradträger 30 zugewandten Seite Wellenstümpfe 32 aus, die in die im Ausgleichsradträger 30 vorgesehenen zylindrischen Ausnehmungen eingreifen. Zwischen den Wellenstümpfen 32 und den zylindrischen Ausnehmungen 12 ist nun jeweils ein Radiallager 54 angeordnet, sodass sich der Ausgleichsradträger in Radialrichtung über jeweils ein Radiallager, welches beispielsweise als Nadellager ausgebildet sein kann, an dem rechtsseitig und linksseitig angeordneten Differentialrad 10a abstützt.
Weiterhin ist eine axiale Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 sowohl an dem linksseitig angeordneten als auch an dem rechtsseitig angeordneten Seitendifferentialrad 10 vorgesehen. Zu diesem Zweck sind sowohl zwischen dem rechtsseitigen Seitendifferentialrad und dem diesen zugewandten Seite des Ausgleichsradträgers 30 als auch dem linksseitigen Differentialrad 10 und der diesem zugewandten Seite des Ausgleichsradträgers 30 Axiallager 53 eingefügt, die eine relative Verdrehung von Seitendifferentialrädern 10 zum Ausgleichsradträger 30 und zueinander erlauben. Durch Einfügen von Distanzscheiben 52 im Bereich der Axiallager 50 kann das gewünschte Lagerspiel der Axiallager 50 gezielt eingestellt werden, wobei gleichzeitig eine Einstellung des Zahnspiels zwischen den Seitendifferentialrädern 10 und den Ausgleichsrädern 20 möglich ist.
3 zeigt nun einen Schnitt durch einen zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen gehäuselosen Differentials analog zu der Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in 2. Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel stimmen dabei in weiten Teilen überein, so dass hier auf die ausführliche Beschreibung in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen wird.
Zentraler Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der vergrößerte Außendurchmesser der Seitendifferentialräder 10 bei gegenüber 2 unveränderter Anordnung der Verzahnung 11 der Seitendifferentialräder. Auch der Ausgleichsradträger 30 sowie die auf ihm drehbar gelagerten Ausgleichsräder 20 verbleiben im Wesentlichen ungeändert. Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel sind nun die Abmessungen und die Anordnung eines der Axiallager 50, über die sich der Ausgleichsradträger 30 an den Seitendifferentialrädern 10 abstützt, in Radialrichtung nach außen verlagert. Hierzu bildet das Seitendifferentialrade 10' auf seiner dem Ausgleichsradträger 10 zugewandten Stirnseite eine ringförmige Anlagefläche 14 aus, die die Verzahnung 11 der Seitendifferentialräder 10 ringförmig umgreift. Analog bildet der Ausgleichsradträger 30 auf seiner dem Seitendifferentialrad 10' zugewandten Seite eine ringförmige Anlagefläche 38 aus, die die Ausgleichsradfenster 37 ringförmig umschließt.
Zwischen dem Seitendifferentialrad 10' und dem Ausgleichsradträger 30 ist ein Axiallager 50' mit gegenüber dem Axiallager 50 des zweiten Seitendifferentialrads 10, welches analog zum ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist, deutlich vergrößertem Durchmesser eingefügt, sowie weiterhin eine Distanzscheibe 52 zur exakten Einstellung des Zahnspiels zwischen der Kronradverzahnung des Seitendifferentialrads 10' und der Stirnverzahnung der Ausgleichsräder 20 angeordnet. Aufgrund des vergrößerten Durchmessers des Axiallagers 50' im gezeigten Ausführungsbeispiel kann hier ein Axiallager mit verringerten Abmessungen verwendet werden. Wegen des vergrößerten Durchmessers kann auch bei verringerten Abmessungen eine vergleichbare axiale Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 auf dem Seitendifferentialrad 10' verwirklicht werden. Bevorzugt werden hier für die Axiallager 50 wiederum Rillenkugellager oder -wegen der besseren Laufeigenschaften – Nadellager eingesetzt.
Im in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Seitendifferentialräder 10, 10' unsymmetrisch ausgeführt, d. h. es ist nur das jenige Seitendifferentialrad 10' mit einer ringförmigen Anlagefläche 14 ausgestattet, die die Verzahnung 11 des Seitendifferentialrads 10 außen liegend umgreift, welches aufgrund der Geometrie des mit dem Ausgleichsradträgers 30 verbundenen Tellerrad und den hier auftretenden Verzahnungskräften die größere axiale Kraft zu tragen hat. Das zweite Seitendifferentialrad 10 ist aus Gründen der Gewichtsersparnis hingegen weiterhin mit einem innerhalb der Verzahnung 11 angeordneten Axiallager 50 ausgestattet.
Alternativ zu dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Seitendifferentialräder 10 symmetrisch auszuführen, d. h. Axiallager 50 mit äquivalenten Lagerabmessungen, zu verwenden, wobei die Lagerdurchmesser so bemessen sind, dass die Axiallager 50 die Verzahnung 11 der Seitendifferentiallager 10 und die Ausgleichsräder 20 vollständig einschließen.
4 zeigt nun ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen gehäuselosen Differentials im Schnitt analog zu 2, wobei die Wellenstümpfe 32 in Ausnehmungen 12 im Ausgleichsradträger 30 eingreifen, die als durchgehende zentrale Bohrung 36 im Ausgleichsradträger 30 ausgeführt sind. Dabei die Wellenstümpfe 32 anders als in den vorstehend diskutierten ersten und zweiten Ausführungsbeispielen nicht von den Seitendifferentialrädern 10 ausgebildet, sondern vielmehr von Abtriebswellen, welche durch die hohen ausgebildeten Seitendifferentialrädern 10 hindurch greifen. Die von den Abtriebshalbwellen 105 ausgebildeten Wellenstümpfe 32 greifen dabei unmittelbar in die zentrale Bohrung 36 des Ausgleichsradträgers 30 ein und bilden dabei ein als reines Gleitlager ausgebildetes Radiallager 54 des Ausgleichsradträgers 30 auf den Seitendifferentialrädern 10 aus. Die Axiallager im hier gezeigten dritten Ausführungsbeispiel sind analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 2 innerhalb der Verzahnungen 11 der Seitendifferentialräder 10 angeordnet.
Die Abtriebshalbwellen 105 sind auf ihrem Außenumfang abschnittsweise mit Splines 80 ausgestattet, die komplementär ausgebildet sind zu den am Innenum fang der Seitendifferentialräder 10 ausgebildeten Splines 80, sodass sich hier eine drehfeste Verbindung der Abtriebswellen 105 mit den Seitendifferentialrädern 10 ergibt. Dabei ist für eine erhöhte Drehmomentstragfähigkeit der drehfesten Verbindung von Abtriebshalbwelle 105 und Seitendifferentialrädern 10 der Durchmesser desjenigen Wellenabschnitts, der mit Splines 80 versehen ist, gegenüber dem Außendurchmesser der Wellenstümpfe 32 vergrößert.
Außenseitig münden die Abtriebshalbwellen 105 in Außengelenke 110 von Verschiebegelenken, wobei die Abtriebshalbwellen 105 einstückig mit den Außengelenken 110 ausgebildet sein können, alternativ aber auch über eine aus dem Stand der Technik an sich bekannte drehfeste Verbindung mit diesen verbunden sein können. Insbesondere eignet sich für eine solche drehfeste Verbindung der Abtriebshalbwellen 105 mit den Außengelenken 110 eine Wellennabeverbindung mit polygonaler Querschnittsfläche.
5 zeigt schließlich eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen gehäuselosen Differentials 1, welches im Wesentlichen zu der ersten Ausführungsform gemäß der 1 und 2 äquivalent ist. Zentraler Unterschied zwischen dem ersten und dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Ausgestaltung der Seitendifferentialräder 10 und der Ausgleichräder 20 als Kegelräder. Auch hier bilden die Seitendifferentialräder den an ihren dem Ausgleichsradträger 30 zugewandten Ende einen Wellenstumpf 32 aus, welcher jeweils in eine Ausnehmung mit zylindrischem Querschnitt im Ausgleichsradträger eingreift. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die rechts- und linksseitigen zylindrischen Ausnehmungen 12 im Ausgleichsradträger wiederum als durchgehende zentrale Bohrung 36 ausgebildet. Die Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 in radialer Richtung erfolgt wiederum über Radiallager 54, die im Bereich der zentralen Bohrung 36 zwischen dem Ausgleichsradträger 30 und den Wellenstümpfen 32 der Seitendifferentialräder 10 angeordnet sind. Die axiale Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 an den Seitendifferentialrädern 10 erfolgt wiederum über Axiallager 50, welche die Wellenstümpfe 32 umschließen, deren Durchmesser aber so bemessen ist, dass die Axiallager 50 vollständig innerhalb der Verzahnung 11 der Seitendifferentialräder 10 angeordnet sind. Auch hier wird das Zahnspiel des gehäuselosen Differentials rein durch die Verwendung von selektierten Distanzscheiben 52 im Zusammenhang mit den Axiallagern 50 gezielt eingestellt.
In einem fünften und letzten Ausführungsbeispiel, welches nicht in einer eigenen Figur dargestellt ist und im Wesentlichen dem vierten Ausführungsbeispiel nach 5 entspricht, sind die Seitendifferentialräder 10 jeweils mit einer Durchgangsbohrung 12 ausgestattet, so dass sich im gehäuselosen Differential 1 eine beide Seitendifferentialrädern 10 und dem Ausgleichsradträger 30 durchgreifende zentrale Bohrung 60 ausbildet. Durch diese zentrale Bohrung 60 ist eine Spannachse 70 geführt, deren erstes Ende 72 in einem ersten Seitendifferentialrad und deren zweites Ende 74 in einem zweiten Seitendifferentialrad 10 endet. Um dass erfindungsgemäße gehäuselose Differential gemäß dieses Ausführungsbeispiels mit einer definierten Vorspannkraft in Axialrichtung zu beaufschlagen, wird die Spannachse mittels auf das erste Ende 72 und das zweite Ende 74 aufgeschraubten Sicherungsmuttern verschraubt, wobei zwischen die Sicherungsmuttern 78 und die entsprechenden inneren Anlageflächen der Seitendifferentialrädern 10 jeweils eine Unterlegscheibe 77 und ein als Axiallager ausgebildetes Spannlager eingefügt sind. Ein Anziehen der Sicherungsmuttern 78 leitet damit eine definierte axiale Vorspannkraft in das gehäuselose Differential 1 ein, wobei aufgrund der Spannlager 76 weiterhin eine reibungsarme relative Drehbewegung der Seitendifferentialräder 10 möglich ist. Details einer solchen Vorspannungseinleitung in ein gehäuseloses Differential sind der deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 036 362 der Inhaberin der vorliegenden Anmeldung zu entnehmen, insbesondere deren 3 sowie den hierauf bezogenen Passagen der Beschreibung. Durch diese Bezugnahme wird die gesamte Offenbarung der DE 10 2005 036 362 auch zum Offenbarungsumfang der vorliegenden Anmeldung gemacht.
Die Kombination einer gezielten Einstellung des Zahnspiels zwischen den Seitendifferentialrädern 10 und den Ausgleichsrädern 20 durch die Verwendung selektierter Distanzscheiben 52 im Zusammenhang mit den Axiallagern 50 einerseits und der Einleitung einer kontrollierten axialen Vorspannung in das gehäuselose Differential mittels der Spannachse 70 erlaubt es, ein weitgehend spielfreies und optimal vorgespanntes Differential 1 zur Verfügung zu stellen, welches sich durch minimale Geräuschentwicklung im Betrieb sowie eine außerordentlich hohe Standfestigkeit auszeichnet.
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein allgemeines Konzept für ein ge häuseloses Differential, wie es sich aus dem unabhängigen Anspruch ergibt. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind als bevorzugte Ausführungsformen anzusehen, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.

1: gehäuseloses Differential
5: Anschlussflansch
10: Seitendifferentialrad
11: Verzahnung
12: Bohrung
14: ringförmige Anlagefläche
18: innere Anlagefläche
20: Ausgleichsrad
22: Differentialstift
24: Differentialstiftbohrung
30: Ausgleichsradträger
31: Anschlussbohrung
32: Wellenstumpf
34: Welle
35: Differentialstiftaufnahme
36: zentrale Bohrung
37: Ausgleichsradfenster
38: ringförmige Anlagefläche
40: Lager
42: Lagersitz
44: Anlageschulter
50: Axiallager
52: Distanzscheibe
54: Radiallager
60: zentrale Bohrung
70: Spannachse
72: erstes Ende
74: zweites Ende
76: Spannlager
77: Unterlegscheibe
78: Sicherungsmutter
80: Splines
90: Ringradflansch
105: Abtriebswelle
110: Außengelenk

Claims

Gehäuseloses Differential (1) für ein Kraftfahrzeug mit den folgenden Merkmalen: a. Zwei koaxial ausgerichtete, in Axialrichtung beabstandet angeordnete Seitendifferentialräder (10), wobei jedes Seitendifferentialrad (10) drehbar um eine gemeinsame Drehachse D gelagert ist, b. Zumindest zwei Ausgleichsräder (20), wobei jedes Ausgleichsrad (20) in Eingriff mit beiden Seitendifferentialrädern (10) steht, c. Ein zwischen den Seitendifferentialrädern (10) angeordneter Ausgleichsradträger (30), auf dem die Ausgleichsräder (20) drehbar gelagert sind, wobei der Ausgleichsradträger (30) drehbar um die Drehachse D gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass d. zumindest ein Seitendifferentialrad (10) auf seiner dem Ausgleichsradträger (30) zugewandten Seite einen Wellenstumpf (32) ausbildet, e. der Ausgleichsradträger (30) zumindest einseitig eine Ausnehmung (12) zur Aufnahme des Wellenstumpfs (32) ausbildet, und f. sich der Ausgleichsradträger (30) in Radialrichtung über ein Radiallager an dem den Wellenstumpf ausbildenden Seitendifferentialrad (10) abstützt, welches in demjenigen Bereich angeordnet ist, in dem der Wellenstumpf (32) des Seitendifferentialrads (10) in die Ausnehmung (12) des Ausgleichsradträgers (30) eingreift.
Differential (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ausgleichsradträger (30) auch in Axialrichtung über zumindest ein Axiallager (50) an zumindest einem Seitendifferentialrad (10) abstützt.
Differential (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (50) im Bereich des größten Außenumfangs eines Seitendifferentialrads (10) zwischen diesem und dem Ausgleichsradträger (30) angeordnet ist.
Differential (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstumpf (32) einstückig mit dem Seitendifferentialrad (10) ausgebildet ist.
Differential (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenstumpf (32) von einer Abtriebswelle gebildet wird, die drehfest mit dem Seitendifferentialrad (10) verbunden ist und durch dieses hindurchgreift.
Differential (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (12) als sich durch den Ausgleichsradträger (30) hindurch erstreckende zentrale Ausnehmung (36) ausgebildet ist.
Differential (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsradträger (30) zumindest eine ringförmige Anlagefläche (38) ausbildet, die in Radialrichtung verläuft und eine Anlage für das Axiallager (50) ausbildet.
Differential (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Seitendifferentialrad (10) auf seiner dem Ausgleichsradträger (30) zugewandten Seite eine ringförmige Anlagefläche (14) ausbildet, die in Radialrichtung verläuft und eine Anlage für das Axiallager (50) ausbildet.
Differential (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Zahnspiels zwischen den Differentialseitenrädern (10) und den Ausgleichsrädern (20) Distanzscheiben (52) zwischen den Differentialseitenrädern (10) und dem Ausgleichsradträger (30) angeordnet sind.
Differential (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (50) als Nadellager ausgebildet ist.
Differential (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Differentialseitenräder (10) hohl ausgebildet sind, so dass sich eine in Axialrichtung durch die Differentialseitenräder (10) sowie den Ausgleichsradträger (30) hindurch erstreckende zentrale Bohrung (60) ausbildet, b. das Differential (1) eine Spannachse (70) aufweist, die in die zentrale Bohrung (60) eingesetzt ist und durch die zentrale Ausnehmung (36) im Ausgleichsradträger (30) und durch die Differentialseitenräder (10) hindurchgreift, und c. die Spannachse (70) an ihren beiden Enden (72, 74) Abstützungen zur Aufnahme der in Axialrichtung wirkenden Teilungskräfte zwischen den Seitendifferentialrädern (10) und den Ausgleichsrädern (20) ausbildet.