DE102007005734B3

DE102007005734B3 - Differential for motor vehicle without housing, has two coaxially oriented lateral differential gears which are axially interspaced and compensating gear carrier forms shaft ends

Info

Publication number: DE102007005734B3
Application number: DE200710005734
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Hohle; Achim Boos; Christoph Chatenay; Josef Fuhs; Ulrich Kuckertz; Kai-Uwe Ustorf; Michael Nagel
Original assignee: Tedrive Holding BV
Current assignee: Neapco Europe GmbH
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2027-02-01

Abstract

The differential has two coaxially oriented lateral differential gears (10) which are axially interspaced. A compensating gear carrier (30) forms shaft ends (32). The lateral differential gears form a recess for receiving shaft ends. The compensating gear carrier is supported at the lateral differential gears in radial direction over radial bearings (54). The radial bearings are arranged in areas, in which the shaft ends engages in the recess.

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.object The present invention is a differential for a Motor vehicle for which the use of a rotating Housing in which the side differential gears and the differential gears are arranged, not required is. Such caseless differentials have a lower Weight as well as a smaller space and are usually cheaper to produce than differentials with housing. The dynamics of the motor vehicle, in which a caseless Differential is used, is positively influenced because lower Masses must be rotated or sprung.

Aus dem Stand der Technik sind bereits einige Konstruktionen für gehäuselose Differentiale bekannt. So offenbart beispielsweise die US 6,015,362 A in 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.Some constructions for caseless differentials are already known from the prior art. For example, the US 6,015,362 A in caseless differential with an annular ring gear, in which a support for rotatably supporting two differential gears is arranged. A disadvantage of the housing-less differential disclosed here is the relatively complex mounting of the Ausgleichsradträgers in the annular ring gear. Furthermore, it is problematic to design the housing-less differential disclosed here so that it is suitable for transmitting high torques.

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.From the DE 44 41 163 A1 is a differential (with openwork housing) known for a motor vehicle, which is based on bevel gears. In this differential, provided in conventional differentials closed housing is replaced by a largely open carrier, which connects a tellerförmi ges ring gear on which two differential gears are mounted with axially spaced tapered roller bearings. The differential gear known therefrom already has a reduced weight, however, allows the introduction of an open differential housing no significant reduction in the required installation space.

Aus der WO 2006/074680 A1 ist ein Differential ohne Differentialgehäuse bekannt, bei welchem der Ausgleichsradträger drehbar auf den Außenumfangsflächen von als Kronräder ausgebildeten Seitendifferentialrädern gelagert ist.From the WO 2006/074680 A1 a differential without differential housing is known in which the Ausgleichsradträger is rotatably mounted on the outer peripheral surfaces of side gears formed as Kronräder.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik bislang keine Maßnahmen bekannt, die es erlauben, die Spielfreiheit solcher Differentiale zu verbessern.Farther are so far no measures from the prior art known, which allow the freedom from such differentials to improve.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Differential anzugeben, welches einfach zu montieren ist, eine deutliche Verringerung des Bauraums ermöglicht und gleichzeitig eine verbesserte Spielfreiheit aufweist.task the present invention is therefore to provide a differential, which is easy to assemble, a significant reduction of Space allows and at the same time an improved backlash having.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Differential mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.Solved This task is accomplished by a differential with the characteristics of the Main claim.

Ein erfindungsgemäßes Differential weist zwei koaxial ausgerichtete, in Axialrichtung beabstandet angeordnete Seitendifferentialräder auf, wobei jedes Seitendifferentialrad drehbar um eine gemeinsame Drehachse D gelagert ist. Weiterhin sind zwei Ausgleichsräder vorgesehen, wobei jedes Ausgleichsrad im Eingriff mit beiden Seitendifferentialrädern steht. Selbstverständlich sind auch Ausführungen mit drei oder mehr Ausgleichsrädern technisch möglich und im Einzelfall sinnvoll.One Differential according to the invention has two coaxial aligned, axially spaced side differential gears with each side differential wheel rotatable about a common Rotary axis D is stored. Furthermore, there are two differential gears provided, each differential gear in engagement with both side differential gears stands. Of course, also versions technically possible with three or more differential gears and in individual cases makes sense.

Die Ausgleichsräder sind auf einem Ausgleichsradträger individuell drehbar um eine Drehachse gelagert, wobei der Ausgleichsradträger selbst drehbar um die gemeinsame Drehachse D der Seitendifferentialräder gelagert ist.The Balancing wheels are on a Ausgleichsradträger individually rotatably mounted about an axis of rotation, wherein the Ausgleichsradträger itself rotatable about the common axis of rotation D of the side differential gears is stored.

Erfindungsgemäß stützt sich der Ausgleichsradträger nun drehbar an den Seitendifferentialrädern ab, zumindest in Radialrichtung, vorzugsweise aber in Radial- und in Axialrichtung. Weiterhin sind zwischen den Ausgleichsrädern und dem Ausgleichsradträger federnde Elemente angeordnet, die die Verzahnung der Ausgleichsräder gegen die Verzahnung der Seitendifferentialräder vorspannen, wodurch die drehende Verbindung der Seitendifferentialräder mit den Ausgleichsrädern im Wesentlichen spielfrei ausgestaltet wird.Supported according to the invention the Ausgleichsradträger now rotatably on the side differential gears from, at least in the radial direction, but preferably in radial and in the axial direction. Furthermore, between the differential gears and the Ausgleichsradträger arranged resilient elements, the teeth of the differential gears against the teeth the side differential gears bias, causing the rotating Connection of the side differential gears with the differential gears is designed essentially free of play.

Dabei sind die federnden Elemente vorzugsweise als Federscheiben ausgebildet, wobei durch eine konvexe Ausgestaltung der Federscheiben erzielt werden kann, dass eine im Wesentlichen konstante Vorspannung der Ausgleichsräder gegen die Seitenzahnräder erzeugt wird.there the resilient elements are preferably designed as spring washers, being achieved by a convex configuration of the spring washers can be that a substantially constant bias of the Generating differential gears against the side gears becomes.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist besonders bevorzugt, dass an den Ausgleichsrädern im Betrieb des Differentials in Radialrichtung nach außen wirkende Verzahnungskräfte auftreten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Ausgleichsräder als Kronräder oder als Kegelräder ausgebildet sind.in the Within the scope of the present invention, it is particularly preferred that on the differential gears during operation of the differential in Radial direction outward toothing forces occur. This is especially the case when the differential gears are designed as crown wheels or bevel gears.

In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differentials ist vorgesehen, dass der Ausgleichsradträger Wellenstumpfe ausbildet. Die Seitendifferentialräder bilden jeweils eine Ausnahme aus, die zu einer Aufnahme je eines Wellenstumpfs komplementär zu diesem ausgebildet ist.In a first preferred embodiment of the invention Differentials are provided that the Ausgleichradradträger Waves stumps training. The side differential wheels form in each case an exception, which leads to a receptacle each a stub shaft is formed complementary to this.

Der Ausgleichsradträger stützt sich in Radialrichtung über Radiallager an den Seitendifferentialrädern ab. Dabei sind die Radiallager in demjenigen Bereich des Differentials angeordnet, in dem die Wellenstümpfe in die komplementär ausgebildeten Ausnehmungen eingreifen.Of the Compensation wheel carrier is supported in the radial direction Radial bearings on the side differential gears. There are the radial bearings are arranged in that area of the differential, in which the stumps in the complementary formed Recesses intervene.

Gestaltet man die Radiallager als Gleitlager oder als Nadellager, so ergeben sich weitere Vorteile in Bezug auf einen geringen Bauraumbedarf der Lager und eine hohe Belastbarkeit. In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differential stützt sich der Ausgleichsradträger auch in Axialrichtung über zumindest über ein Axiallager an zumindest einem Seitendifferentialrad ab, bevorzugt wird jedoch eine Abstützung über zwei Axiallager an beiden Seitendifferentialrädern. Dabei ist in der ersten Ausgestaltung zumindest ein Axiallager in demjenigen Bereich angeordnet, in dem der Wellenstumpf in die Ausnehmung eingreift, bevorzugt so, dass das Axiallager den Wellenstumpf unmittelbar umgreift. Bevorzugt ist auch hier eine symmetrische Anordnung der Axiallager auf beiden Seiten des Ausgleichsradträgers.Designed one gives the radial bearings as sliding bearings or as a needle bearing, so There are further advantages in terms of low space requirement the bearings and a high load capacity. In a first preferred Embodiment of the differential according to the invention the Ausgleichsradträger also supports in the axial direction at least via a thrust bearing on at least one side differential but preferred is a support over two thrust bearings on both side differential gears. there is in the first embodiment, at least one thrust bearing in the one Arranged area in which the stub shaft engages in the recess, preferably so that the thrust bearing directly surrounds the stub shaft. Here too, a symmetrical arrangement of the axial bearings is preferred on both sides of the balance wheel carrier.

In einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differentials stützt sich der Ausgleichsradträger in Axialrichtung über zumindest ein Axiallager an einem Seitendifferentialrad ab, wobei das Axiallager im Bereich des größten Durchmes ser des zur Abstützung verwendeten Seitendifferentialrads zwischen diesen und dem Ausgleichsradträger angeordnet ist. Insbesondere kann das hier verwendete Axiallager mit großem Durchmesser so bemessen und angeordnet sein, dass es die Verzahnung des zur Abstützung verwendeten Seitendifferentialrads vollumfänglich umgreift. Auch hier wird die symmetrische Ausführung des Differentials bevorzugt, d. h. der Ausgleichsradträger stützt sich über gleich dimensionierte Axiallager großen Durchmessers an beiden Seitendifferentialrädern ab.In a second embodiment of the invention Differential supports the balance wheel in the axial direction via at least one thrust bearing on one Seitendifferentialrad from, wherein the thrust bearing in the region of the largest Diameter of the side differential gear used for the support arranged between them and the Ausgleichsradträger is. In particular, the thrust bearing used here with a large Diameter should be so dimensioned and arranged that it the toothing of the to support used Seitenendifferentialrads fully embraces. Again, the symmetric version of the Differential preferred, d. H. the balance wheel carrier is supported by identically dimensioned thrust bearings large diameter on both side differential gears from.

Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, aufgrund der in den meisten Anwendungsfällen unsymmetrischen axialen Last auf dem Ausgleichsradträger für die axiale Abstützung des Ausgleichsradträgers auf den Seitendifferentialrädern Axiallager mit unterschiedlichen Durchmessern zu verwenden. Hier wird diejenige Abstützung, welche die größere Last aufzunehmen hat, mit einem Axiallager ausgerüstet, welches einen größeren Durchmesser aufweist.Of course However, it is also possible, due to the in most Applications asymmetric axial load on the balance wheel for the axial support of the Ausgleichsradträgers on the side differential gears thrust bearing with different Diameters to use. Here is the support, which has the greater load to take, with a Axiallager equipped, which is a larger Diameter.

Insbesondere in der zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differentials ist es möglich, das die Verzahnung der Seitendifferentialräder umgreifende Lager nicht als reines Axiallager auszubilden, sondern vielmehr hier ein solches Lager vorzusehen, welches sowohl Kräfte in Axialrichtung als auch Kräfte in Radialrichtung aufnehmen kann. In diesem Fall kann ein separat ausgebildetes Radiallager vollständig entfallen, weiterhin kann auch die in der ersten Ausgestaltung vorgesehene Anordnung von Wellenstumpf und komplementär zylindrischer Ausnehmung an den Seitendifferentialrädern bzw. dem Ausgleichsradträger vollständig entfallen.Especially in the second embodiment of the invention Differentials it is possible that the gearing of the side differential gears enclosing bearing not as a pure thrust bearing, but rather, to provide such a bearing here, which both forces in the axial direction and absorb forces in the radial direction can. In this case, a separately trained radial bearing completely eliminated, can also continue in the first Design provided arrangement of stub shaft and complementary cylindrical recess on the side differential gears or the Ausgleichsradträger completely eliminated.

In der ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differentials werden die Wellenstümpfe vom Ausgleichsradträger ausgebildet, beispielsweise mittels einer Welle, die sich durch den Ausgleichsradträger hindurch erstreckt. Dabei kann diese Welle als separates Teil ausgebildet sein, welches vorzugsweise drehfest mit dem Ausgleichsradträger verbunden ist. Diese Welle kann jedoch auch einstückig mit dem Ausgleichsradträger ausgebildet werden, wobei diese Welle zumindest einen Wellenstumpf, bevorzugt jedoch zwei Wellenstümpfe auf beiden Seiten des Ausgleichsradträgers ausbildet.In the first embodiment of the invention Differentials are the stub shafts from the differential carrier formed, for example by means of a wave which is through extends the Ausgleichsradträger therethrough. It can this wave may be formed as a separate part, which preferably rotatably connected to the Ausgleichsradträger. These However, shaft can also be integral with the Ausgleichsradträger be formed, this wave at least one stub shaft, but prefers two stub shafts on both sides of the Ausgleichsradträgers formed.

In allen vorgenannten Ausgestaltungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zur Einstellung des Zahnspiels zwischen den Seitendifferentialrädern und den Ausgleichsrädern Distanzscheiben zwischen den Seitendifferentialrädern und dem Ausgleichsradträger zusätzlich zu den dort vorgesehenen Axiallagern vorzusehen. Durch gezielte Auswahl von Distanzscheiben bestimmter Dicke kann das Zahnspiel während der Fertigung der erfindungsgemäßen Differentiale individuell für jedes einzelne gefertigte Differential auf einen optimalen Wert eingestellt werden. Besonders günstige Laufeigenschaften insbesondere in Bezug auf Spielfreiheit lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Differential erzielen, wenn neben der gezielten Aufbringung einer Vorspannung auf die Ausgleichsradträger gegen die Seitendifferentialräder sowie die kontrollierte Einstellung des Zahnspiels zwischen den vorgenannten Zahnrädern zusätzlich eine kontrollierte Vorspannkraft in das Differential eingeleitet wird. Hierzu wird auf die Patentanmeldung DE 10 2005 036 362 verwiesen, die ebenfalls auf die Inhaberin der vorliegenden Anmeldung zurückgeht. Aus dieser Patentanmeldung sind aus den 3 und 5 sowie den sich hierauf beziehenden Passagen der Beschreibung Konstruktionen bekannt, die auf der Einführung einer Spannachse basieren, die sich längs der Drehachse D erstreckt. Diese Spannachse bildet an ihren jeweiligen Enden Drehlagerungen für die Seitendifferentialräder, durch welche die Spannachse zumindest teilweise hindurch greift, aus und erlaubt es, gezielt eine kontrollierte Vorspannkraft in das Differential einzuleiten. Der Offenbarungsgehalt der vorgenannten deutschen Patentanmeldung wird hiermit durch diese Bezugnahme vollumfänglich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.In all the aforementioned embodiments, it has proven to be advantageous to provide spacers between the side differential gears and the Ausgleichsradträger in addition to the axial bearings provided there to adjust the backlash between the side differential gears and the differential gears. Through selective selection of spacers of a certain thickness, the backlash can be adjusted individually to the optimum value for each individual differential produced during the manufacture of the differentials according to the invention. Particularly favorable running properties, in particular with regard to backlash can be achieved in the differential according to the invention, in addition to the targeted application of a bias to the Ausgleichsradträger against the side differential gears and the controlled adjustment of the backlash between the aforementioned gears additionally a controlled biasing force is introduced into the differential. For this purpose, the patent application DE 10 2005 036 362 which is also the property of the assignee of the present application. From this patent application are from the 3 and 5 as well as the related sections of the description constructions based on the introduction of a clamping axis extending along the axis of rotation D. This clamping axis forms at their respective ends pivot bearings for the side differential gears, through which the clamping axis engages at least partially through, and allows to selectively initiate a controlled biasing force in the differential. The disclosure of the aforementioned German patent application is hereby made by this reference in its entirety to the disclosure content of the present application.

Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Differentials ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den Ausführungsbeispielen die nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert sind. In dieser zeigen:Further Advantages and features of the differential according to the invention arise from the dependent claims and the embodiments of the explained in more detail below with reference to the drawing are. In this show:

1: einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differentials, 1 FIG. 2: a section through a first embodiment of a differential according to the invention, FIG.

2: einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differentials, 2 : a cut through a second off design of a differential according to the invention,

3: einen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemä ßen Differentials, 3 FIG. 2: a section through a third embodiment of a differential according to the invention; FIG.

4: einen Schnitt durch eine vierte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differentials, und 4 a section through a fourth embodiment of a differential according to the invention, and

5: einen Schnitt durch eine fünfte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differentials. 5 : A section through a fifth embodiment of a differential according to the invention.

1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differentials, bei dem die Seitendifferentialräder 10 sowie die Ausgleichsräder 30 als Kegelräder ausgebildet sind. 1 shows a first embodiment of a differential according to the invention, in which the side differential gears 10 as well as the differential gears 30 are formed as bevel gears.

Die Seitendifferentialräder 10 sind über Lager 40, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schrägkugellager ausgebildet sind, in einem in 1 nicht dargestellten feststehenden Differentialgehäuse um eine gemeinsame Drehachse D drehbar gelagert. Die Seitendifferentialräder 10 sind hohl ausgebildet, sie bilden an den Innenumfangsflächen an ihren außen liegenden Enden eine Verzahnung in Form von Splines 80 zum Anschluss von Abtriebswellen aus. An ihren innen liegenden Enden, die dem Ausgleichsradträger 30 zugewandt sind, auf dem die Ausgleichsräder 20 mittels Differentialstiften 22 drehbar um senkrecht zur Achse D orientierte Drehachsen gelagert sind, bilden die Seitendifferentialräder 10 zylindrische Ausnehmungen aus.The side differential wheels 10 are over camp 40 , which are formed in the embodiment shown as angular contact ball bearings, in an in 1 not shown fixed differential housing rotatably mounted about a common axis of rotation D. The side differential wheels 10 are hollow, they form on the inner peripheral surfaces at their outer ends a toothing in the form of splines 80 for connecting output shafts. At their inner ends, which is the Ausgleichsradträger 30 facing, on which the differential gears 20 by means of differential pins 22 are rotatably mounted about axes of rotation oriented perpendicular to the axis D, forming the side differential gears 10 cylindrical recesses.

In diese greifen Wellenstümpfe 32 ein, die der Ausgleichsradträger 30 beidseits ausbildet. Zwischen einem Wellenstumpf 32 und der komplementär ausgebildeten zylindrischen Ausnehmung 12 in einem Seitendifferentialrad 10 ist jeweils ein Radiallager 54 eingefügt, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als Nadellager ohne Innenring, mithin als Nadelhülse ausgebildet ist. Entsprechend sind die Außenumfangsflächen der Wellenstümpfe 32 als Laufflächen für die Nadeln des Radiallagers 54 ausgebildet.In this gripping shaft stumps 32 one, the balance wheel carrier 30 forms on both sides. Between a stub shaft 32 and the complementarily shaped cylindrical recess 12 in a side differential 10 is each a radial bearing 54 inserted, which is formed in the embodiment shown as a needle bearing without inner ring, thus as a needle sleeve. Accordingly, the outer peripheral surfaces of the shaft stumps 32 as running surfaces for the needles of the radial bearing 54 educated.

Der Ausgleichsradträger 30 ist daher über die Radiallager 54 in Radialrichtung drehbar um die gemeinsame Drehachse D auf den Seitendifferentialrädern 10 gelagert.The balance wheel carrier 30 is therefore about the radial bearings 54 in the radial direction rotatable about the common axis of rotation D on the side differential gears 10 stored.

Zur axialen Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 an den Seitendifferentialrädern 10 bildet der Ausgleichsradträger 30 eine ringförmige Anlagefläche 38 aus, die unmittelbar angrenzend an die vom Ausgleichsradträger 30 ausgebildeten Wellenstümpfe 32 angrenzt. Den ringförmigen Anlageflächen 38 des Ausgleichsradträgers 30 gegenüberliegend bilden die Seitendifferentialräder 10 ebenfalls ringförmige Anlageflächen 14 aus. Zwischen die ringförmigen Anlageflächen 14 und 38 ist nun jeweils ein Axiallager 50 sowie eine Distanzscheibe 52 eingefügt. Dabei sind die Axiallager im gezeigten Ausführungsbeispiel als Nadellager ausgebildet, denkbar ist aber auch eine Ausgestaltung als Kugellager. Die Distanzscheiben 52 dienen zur gezielten Einstellung des Zahnspiels zwischen den Seitendifferentialrädern 10 sowie den Ausgleichsrädern 20. Sie werden im Verlauf des Herstellungsprozesses eines erfindungsgemäßen Differentials für jedes einzelne Differential spezifisch selektiert, um eine individuelle optimale Einstellung des Zahnspiels zu erzielen. Diese individuelle Selektion der Distanzscheiben 52 ist grundsätzlich vorteilhaft, jedoch nicht zwingend erforderlich, insbesondere wenn bestimmte Toleranzgrenzen bei der Herstellung der Komponenten des erfindungsgemäßen Differentials eingehalten werden können.For axial support of the Ausgleichsradträgers 30 on the side differential gears 10 forms the Ausgleichsradträger 30 an annular contact surface 38 off, immediately adjacent to that of the Ausgleichsradträger 30 trained stumps 32 borders. The annular contact surfaces 38 the Ausgleichsradträgers 30 Opposite are the side differential gears 10 also annular contact surfaces 14 out. Between the annular contact surfaces 14 and 38 is now a thrust bearing 50 and a spacer 52 inserted. In this case, the thrust bearings are formed in the embodiment shown as a needle bearing, but is also conceivable as a ball bearing. The spacers 52 serve for the targeted adjustment of the backlash between the side differential gears 10 and the balancing wheels 20 , They are specifically selected for each individual differential in the course of the production process of a differential according to the invention in order to achieve an individual optimum adjustment of the backlash. This individual selection of spacers 52 is basically advantageous, but not mandatory, especially if certain tolerance limits can be met in the production of the components of the differential according to the invention.

Die erfindungsgemäße Reduktion des Spiels des gezeigten Differentials 1 wird nun erzielt, indem zwischen das in Radialrichtung gesehene außen liegende Ende der Ausgleichsräder 20 und der in Radialrichtung außen liegenden Fläche der Ausgleichsradfenster 37 des Ausgleichsradträger 30 eine Federscheibe 85 eingefügt wird. Diese Federscheibe 85 dient dazu, die Ausgleichsräder 20 gegen die Verzahnung 11 der Seitendifferentialräder 10 vorzuspannen und auf diese Weise das Spiel des Differentials zu vermindern.The inventive reduction of the game of the differential shown 1 is now achieved by between the radially outer end of the differential gears seen in the radial direction 20 and the radially outer surface of the Ausgleichsradfenster 37 the Ausgleichradradträger 30 a spring washer 85 is inserted. This spring washer 85 serves to the differential gears 20 against the gearing 11 the side differential gears 10 to bias and thus reduce the play of the differential.

Als Federscheiben 85 können alle aus dem Getriebebau zum Tag der Anmeldung bekannten Federelemente verwendet werden, die bei einer geringen Baugröße eine hohe Vorspannkraft auf die Ausgleichräder 20 ausüben können. Beispielhaft seien hier Tellerfedern, Wellenfedern und Schraubenfedern genannt, wobei solche Federn bevorzugt sind, die eine von ihrer Kompression weitgehend unabhängige Vorspannkraft erzeugen können. Ein Beispiel hierfür sind konvex ausgestaltete Druckscheiben. Bevorzugt werden hochverschleißfeste Federelemente 85 zum Einsatz kommen, um einen Austausch der Federelemente 85 während der gesamten Lebensdauer des Differentials 1 zu vermeiden.As spring washers 85 can all be used from the gearbox to the day of application known spring elements, the high biasing force on the differential gears with a small size 20 exercise. By way of example, disc springs, wave springs and coil springs may be mentioned, with such springs being preferred which can generate a prestressing force which is largely independent of their compression. An example of this are convex pressure washers. Preference is given to highly wear-resistant spring elements 85 are used to replace the spring elements 85 throughout the life of the differential 1 to avoid.

Als vorteilhaft hat es sich weiterhin erwiesen, wenn anstelle der separat ausgebildeten Axiallager 50 und Radiallager 54 Schräglager verwendet werden, die gleichzeitig eine axiale und eine radiale Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 auf den Seitendifferentialrädern 10 bereitstellen können. Dieser Ausgestaltung müssen auch keine Wellenstümpfe 32 bzw. komplementär ausgebildete zylindrische Ausnehmungen 12 an den Seitendifferentialrädern 10 sowie dem Ausgleichsradträger 30 vorgesehen werden, vielmehr müssen die Seitendifferentialrädern 10 und der Ausgleichsradträger 30 nur geeignete Lagersitze für die verwendeten Schräglager ausbilden.It has also proved to be advantageous if, instead of the separately formed thrust bearing 50 and radial bearings 54 Angular contact bearings are used, which at the same time an axial and a radial support of the Ausgleichsradträgers 30 on the side differential gears 10 can provide. This configuration must also no stumps 32 or complementarily formed cylindrical recesses 12 on the side differential gears 10 and the Ausgleichsradträger 30 be provided, but the side differential gears 10 and the balance wheel carrier 30 only form suitable bearing seats for the angular contact bearings used.

Insbesondere müssen die Lagersitze dazu vorgesehen sein, sowohl Kräfte in axialer als auch in radialer Richtung aufzunehmen. Als geeignete Schräglager haben sich insbesondere Schrägkugellager oder auch Kegelrollenlager erwiesen. Aus 5 ist eine entsprechende Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differentials unter Verwendung von Schrägkugellagern ersichtlich, worauf im Folgenden noch genauer eingegangen wird. Alternativ zu der aus 5 ersichtlichen Anordnungen der Schräglager ist es aber auch möglich, die Schräglager innerhalb der Verzahnung L der Seitendifferentialrädern 10 bzw. innerhalb der Ausgleichsradfenster 37 des Ausgleichsradträgers 30 anzuordnen.In particular, the bearing seats must be provided to both forces in the axial and in radial direction. Angular contact ball bearings or tapered roller bearings have proven to be suitable angular contact bearings. Out 5 a corresponding embodiment of a differential according to the invention using angular contact ball bearings can be seen, which will be discussed in more detail below. Alternatively to the 5 However, it is also possible to arrange the angular contact bearings within the toothing L of the side differential gears 10 or within the Ausgleichsradfenster 37 the Ausgleichsradträgers 30 to arrange.

2 zeigt nun eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differentials 1, welches in weiten Teilen mit der Ausgestaltung gemäß 1 übereinstimmt. Zentraler Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgestaltung ist die Form der Seitendifferentialräder 10 sowie der Ausgleichsräder 20. In der zweiten Ausgestaltung sind die Ausgleichsräder 20 als Kronräder ausgestaltet, die in als Stirnräder ausgestaltete Seitendifferentialräder 10 eingreifen. Auch in dieser Ausgestaltung sind zur Minimierung des Spiels des Differentials 1 Druckfedern 85 zwischen den Ausgleichsrädern 20 und deren außenliegenden Anlageflächen in der Ausgleichsradfenstern 37 eingefügt. 2 Now shows a second embodiment of a differential according to the invention 1 , which in many parts with the embodiment according to 1 matches. The main difference between the first and the second embodiment is the shape of the side differential gears 10 as well as the differential gears 20 , In the second embodiment, the differential gears 20 configured as a crown wheels, designed in side gears as spur gears 10 intervention. Also in this embodiment are to minimize the game of the differential 1 compression springs 85 between the differential gears 20 and their outer contact surfaces in the Ausgleichsradfenstern 37 inserted.

In der Ausgestaltung gemäß 2 sind die Radiallager 54 nicht als separat ausgebildete Nadellager ausgebildet, vielmehr ist hier über einen mit entsprechenden Toleranzen versehenen Formschluss zwischen den vom Ausgleichsradträger 30 ausgebildeten Wellenstümpfen 32 sowie den hierzu komplementären zylindri schen Ausnehmungen 12 in den Seitendifferentialrädern 10 eine Gleitlagerung verwirklicht. Diese Ausgestaltung weist nochmals einen verminderten Bauraumbedarf auf.In the embodiment according to 2 are the radial bearings 54 not designed as a separately trained needle bearing, but here is provided with a corresponding tolerances form-fitting between the Ausgleichsradträger 30 trained stumps 32 as well as the complementary cylindri's recesses 12 in the side differential gears 10 realized a sliding bearing. This embodiment again has a reduced space requirement.

Die axiale Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 an den Seitendifferentialrädern 10 erfolgt über Axiallager 50 in der aus der ersten Ausgestaltung gemäß 1 bekannten Weise.The axial support of the Ausgleichsradträgers 30 on the side differential gears 10 via axial bearings 50 in the of the first embodiment according to 1 known way.

3 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differentials 1, bei dem die Seitendifferentialräder 10 und die Ausgleichsräder 20 wiederum als Kegelräder ausgestaltet sind. Auch hier ist zwischen den Ausgleichsradträger 30 und der außenliegenden Oberfläche der Ausgleichsräder 20 eine Federscheibe 85 der vorgenannten Art eingefügt. 3 shows a third embodiment of a differential according to the invention 1 in which the side differential gears 10 and the differential gears 20 in turn configured as bevel gears. Again, between the Ausgleichsradträger 30 and the outer surface of the differential gears 20 a spring washer 85 inserted the aforementioned type.

Im Gegensatz zu den Ausgestaltungen nach den 1 und 2 werden in der gezeigten dritten Ausgestaltung die Wellenstümpfe 32 von den Seitendifferentialrädern 10 ausgebildet. Entsprechend bildet der Ausgleichsträger 30 die komplementär ausgebildeten zylindrischen Ausnehmungen 12 zur Ausnahme der Wellenstümpfe 32 aus, die im vorliegenden Beispiel als durchgehende zentrale Bohrung 36 ausgestaltet sind. In diese zentrale Bohrung 36 des Ausgleichsradträgers 30 greifen nun die Wellenstümpfe 32 dergestalt ein, dass sich eine in Radialrichtung wirksame Gleitlagerung des Ausgleichsradträgers 30 auf den Wellenstümpfen 32 und damit auf den Seitendifferentialrädern 10 ausbildet. Separat ausgebildete Radiallager 54 können in diesem Ausführungsbeispiel entfallen. Hingegen sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen dem Ausgleichsradträger 30 und den Seitendifferentialrädern 10 wiederum Axiallager 50 sowie Distanzscheiben 52 angeordnet, wobei die Axiallager 50 wiederum als Nadellager ausgebildet sind, aber nicht sein müssen.In contrast to the designs according to the 1 and 2 In the third embodiment shown, the stub shafts become 32 from the side differential gears 10 educated. Accordingly, the compensation carrier forms 30 the complementarily shaped cylindrical recesses 12 to the exception of the stumps 32 in the present example as a continuous central bore 36 are designed. In this central hole 36 the Ausgleichsradträgers 30 Now grab the stumps 32 in such a way that a radially effective plain bearing of the Ausgleichsradträgers 30 on the stumps 32 and thus on the side differential gears 10 formed. Separately designed radial bearings 54 can be omitted in this embodiment. By contrast, in the embodiment shown between the Ausgleichsradträger 30 and the side differential gears 10 again thrust bearings 50 as well as spacers 52 arranged, wherein the thrust bearing 50 again designed as a needle bearing, but need not be.

4 zeigt eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Differentials 1, welche im Wesentlichen der Ausgestaltung gemäß 3 entspricht, mit dem Unterschied, dass die in 3 kegelig ausgebildeten Seitendifferentialräder 10 in der vierten Ausgestaltung eine Stirnverzahnung aufweisen. In diese greift die Verzahnung 11 der als Kronräder ausgestalteten Ausgleichsräder 20 ein. Auch in der vierten Ausgestaltung werden die Wellenstümpfe 32 von den Seitendifferen tialrädern 10 ausgebildet, die komplementär ausgebildeten zylindrischen Ausnehmungen 12 sind im Ausgleichsradträger 30 ausgebildet, wobei sie anders als im Ausführungsbeispiel gemäß 3 nicht als durchgehende zentrale Bohrung 36, sondern als separate zylindrische Ausnehmungen 12 ausgebildet sind. Auch hier bilden die Wellstümpfe 32 in den komplementär ausgebildeten zylindrischen Ausnehmungen 12 wieder als Gleitlager ausgebildete Radiallager 54 für den Ausgleichsradträger 30 auf den Seitendifferentialrädern 10 aus. Die axiale Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 an den Seitendifferentialrädern 10 erfolgt dabei wiederum über Axiallager 50, wobei hier eine Einstellung des Zahnspiels über zusätzliche Distanzscheiben 52 nicht zwingend erforderlich ist. 4 shows a fourth embodiment of the differential according to the invention 1 which essentially corresponds to the embodiment according to 3 corresponds, with the difference that the in 3 conical side differential gears 10 in the fourth embodiment have a spur gear teeth. In this engages the gearing 11 the designed as a crown wheels differential gears 20 one. Also in the fourth embodiment, the stub shafts 32 from the side differentials 10 formed, the complementarily shaped cylindrical recesses 12 are in the balance wheel carrier 30 formed, wherein they differently than in the embodiment according to 3 not as a continuous central hole 36 but as separate cylindrical recesses 12 are formed. Here, too, the corrugated stumps form 32 in the complementarily formed cylindrical recesses 12 again designed as plain bearings radial bearings 54 for the balance wheel carrier 30 on the side differential gears 10 out. The axial support of the Ausgleichsradträgers 30 on the side differential gears 10 takes place again via thrust bearings 50 Here is an adjustment of the backlash about additional spacers 52 is not mandatory.

5 zeigt schließlich eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Differentials 1, welches wiederum auf der Verwendung von kegeligen Seitendifferentialrädern 10 und Ausgleichsrädern 20 basiert. Im Gegensatz zu der aus 3 ersichtlichen Ausführungsform erfolgt die Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 an den Seitendifferentialrädern 10 jedoch nicht über eine Kombination von Wellenstümpfen 32 und komplementär ausgebildeten zylindrischen Ausnehmungen 12 an den Seitendifferentialrädern 10 und dem Ausgleichsradträger 30 sowie separat ausgebildeten Axial- und Radiallager 50, 54. Vielmehr sind zur Abstützung des Ausgleichsradträgers 30 an den Seitendifferentialräder 10 Schräglager 58 vorgesehen, die einen so großen Innendurchmesser aufweisen, dass sie außerhalb der Verzahnung 11 der Seitendifferentialräder 10 angeordnet werden können. Die Seitendifferentialrädern 10 sowie der Ausgleichsradträger 30 bilden Lagersitze 42 für die Schräglager 58 aus, die eine in Axialrichtung und in Radialrichtung wirksame Abstützung für die Schräglager 58 bereitstellen. Hier können wiederum Distanzscheiben 52 Verwendung finden, um das Zahnspiel des Differentials 1 gezielt einzustellen. 5 finally shows a fifth embodiment of a differential according to the invention 1 which in turn is based on the use of conical side differential gears 10 and balancing wheels 20 based. Unlike the out 3 apparent embodiment, the support of the Ausgleichsradträgers 30 on the side differential gears 10 but not a combination of stumps 32 and complementarily shaped cylindrical recesses 12 on the side differential gears 10 and the Ausgleichradradträger 30 as well as separately formed axial and radial bearings 50 . 54 , Rather, to support the Ausgleichsradträgers 30 at the side differential wheels 10 angular contact bearings 58 provided, which have such a large inner diameter that they are outside of the teeth 11 the side differential gears 10 can be arranged. The side differential gears 10 and the Ausgleichsradträger 30 make up campsite ze 42 for the angular bearings 58 made, which is an effective axial and radial support for the angular contact bearings 58 provide. Here again can spacers 52 Use find the backlash of the differential 1 targeted.

Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf das allgemeine Konzept für ein Differential mit vermindertem Spiel, welches sich aus dem unabhängigen Anspruch ergibt. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind als bevorzugte Ausführungsformen anzusehen, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.The The present invention is directed to the general concept for a differential with reduced play, which results from the independent Claim results. The embodiments shown are considered as preferred embodiments, the invention however, is not limited to these preferred embodiments limited.

11: gehäuseloses Differentialcaseless differential
1010: SeitendifferentialradSeitendifferentialrad
1111: Verzahnunggearing
1212: Bohrungdrilling
1414: ringförmige Anlageflächeannular contact surface
1818: innere Anlageflächeinner contact surface
2020: Ausgleichsradpinion
2222: Differentialstiftdifferential pin
3030: AusgleichsradträgerAusgleichsradträger
3232: Wellenstumpfstub shaft
3333: DifferentialstiftbohrungDifferential pin hole
3434: Wellewave
3535: DifferentialstiftaufnahmeDifferential pin receptacle
3636: zentrale Bohrungcentral drilling
3737: AusgleichsradfensterAusgleichsradfenster
3838: ringförmige Anlageflächeannular contact surface
4040: Lagercamp
4242: Lagersitzbearing seat
4444: Anlageschultercontact shoulder
5050: Axiallagerthrust
5252: Distanzscheibespacer
5454: Radiallagerradial bearings
5858: Schräglagerangular contact bearings
6060: zentrale Bohrungcentral drilling
7070: Spannachserelease axle
7272: erstes Endefirst The End
7474: zweites Endesecond The End
7676: Spannlagerinsert bearings
7777: Unterlegscheibewasher
7878: Sicherungsmutterlocknut
8080: Splinessplines
8585: Druckfedercompression spring
9090: RingradflanschRingradflansch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6015362 A [0002]
- DE 4441163 A1 [0003]
WO 2006/074680 A1 [0004]
- DE 102005036362 [0020]

Claims

Caseless differential ( 1 ) for a motor vehicle having the following features: a. Two coaxially oriented, axially spaced side differential gears (FIGS. 10 ), each side differential ( 10 ) is rotatably mounted about a common axis of rotation D, b. At least two differential gears ( 20 ), whereby each balancing wheel ( 20 ) in engagement with both side differential gears ( 10 ), c. One between the side differential gears ( 10 ) arranged Ausgleichsradträger ( 30 ), on which the differential gears ( 20 ) are rotatably mounted, wherein the Ausgleichsradträger ( 30 ) is rotatably supported about the rotation axis D, wherein d. between the differential gears ( 20 ) and the balance wheel carrier ( 30 ) resilient elements are arranged, which the toothing of the differential gears ( 20 ) against the toothing of the side differential wheels ( 10 ), characterized in that e. the balance wheel carrier ( 30 ) Stumps ( 32 ), f. the side differential gears ( 10 ) each have a recess ( 12 ) for receiving a stub shaft ( 32 ), g. where the balance wheel carrier ( 30 ) in the radial direction via radial bearings on the side differential gears ( 10 ), wherein the radial bearings ( 54 ) are arranged in those areas in which the stub shafts ( 32 ) into the recesses ( 12 ) intervene.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the resilient elements are designed as spring washers.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the spring discs are configured convex, so that a substantially constant bias of the differential gears is generated against the side gears.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the differential gears ( 20 ) are designed as a crown wheels or as bevel gears.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the compensating wheel carrier ( 30 ) in the axial direction via at least one thrust bearing ( 50 ) on at least one side differential ( 10 ) is supported, wherein the thrust bearing ( 50 ) is arranged in the region in which the stub shaft ( 32 ) in the recess ( 12 ) intervenes.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the compensating wheel carrier ( 30 ) in the axial direction via at least one thrust bearing ( 50 ) on at least one side differential ( 10 ) is supported, wherein the thrust bearing ( 50 ) in the region of the largest outer circumference of a Seitendifferentialrads ( 10 ) between this and the balance wheel carrier ( 30 ) is arranged.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the stub shaft ( 32 ) of a wave ( 34 ) is formed, the non-rotatably with the Ausgleichsradträger ( 30 ) connected is.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the stub shaft ( 32 ) in one piece with the balance wheel carrier ( 30 ) is trained.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that for adjusting the backlash between the side differential gears ( 10 ) and the balancing wheels ( 20 ) Spacers ( 52 ) between the side differential gears ( 10 ) and the balance wheel carrier ( 30 ) are angeord net.

Caseless differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the radial bearing ( 54 ) is designed as a sliding bearing or as a needle bearing.