DE102009045424A1 - Axle differential for motor vehicle, has crown gear provided in axial flange sided manner with ring-shaped axial web placed opposite to outer circumference of stop flange - Google Patents

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Abstract

The axle differential has a crown gear (5) provided in axial flange sided manner with a ring-shaped axial web (11) placed opposite to an outer circumference of a stop flange (9a,9b). The crown gear is connected to circumferential side alternatively with the segments (6,7) of a cage housing (3) and of a cage cover (4) at an external edge of the unit of the axial web on the stop flange by a ring shaped axial bevel seam (12). An independent claim is also included for a method for assembling axle differential.

Description

Die Erfindung betrifft ein Achsdifferenzial eines Kraftfahrzeuges, mit einem Differenzialkorb, der aus einem axial einseitig offenen Korbgehäuse und einem die Öffnung des Korbgehäuses abschließenden Korbdeckel besteht, und mit einem mit dem Differenzialkorb starr verbundenen Tellerrad, wobei axial ineinander greifende bogenförmige Segmente des Korbgehäuses und des Korbdeckels einen ringförmigen Lagersitz mit einem Anschlagflansch zur Aufnahme des Tellerrads bilden, an dem das Korbgehäuse, der Korbdeckel und das Tellerrad über eine einzige ringförmige Schweißnaht starr miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Montage eines derartigen Achsdifferenzials.The invention relates to an axle differential of a motor vehicle, comprising a differential cage, which consists of an axially one-sided open basket housing and the opening of the basket housing final basket cover, and with a rigidly connected to the differential cage ring gear, wherein axially interlocking arcuate segments of the basket housing and the basket cover form an annular bearing seat with a stop flange for receiving the ring gear on which the basket housing, the basket cover and the ring gear are rigidly connected to each other via a single annular weld. The invention further relates to a method for mounting such axle differential.

Beim Befahren einer Kurve müssen die kurvenäußeren Räder eines Kraftfahrzeugs bekanntermaßen einen größeren Weg zurücklegen und sich somit schneller drehen als die kurveninneren Räder. Ebenso bewirken Fahrbahnunebenheiten unterschiedliche Abrollwege und demzufolge unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der Räder einer Fahrzeugachse. Um unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der Räder weitgehend schlupf- und verspannungsfrei zu ermöglichen, stehen die Räder einer Antriebsachse üblicherweise über ein Achsdifferenzial mit einem Antriebselement und miteinander in Triebverbindung.When driving on a curve, the outside wheels of a motor vehicle are known to cover a greater distance and thus rotate faster than the inside wheels. Likewise, road bumps cause different rolling paths and consequently different rotational speeds of the wheels of a vehicle axle. In order to enable different rotational speeds of the wheels largely slip and tension-free, the wheels of a drive axle are usually via an axle differential with a drive element and in drive connection with each other.

In der am meisten verbreiteten Bauart eines Kegelrad-Achsdifferenzials ist ein Differenzialkorb vorgesehen, der um eine gemeinsame Drehachse der mit den beiden jeweils mit einer Achsnabe der Räder in Triebverbindung stehenden Abtriebswellen drehbar gelagert ist. Der Differenzialkorb ist starr mit einem Tellerrad verbunden, das zur Einleitung eines Antriebsmomentes mit einem Antriebsritzel in Verzahnungseingriff steht. Bei einem Kraftfahrzeug mit einem Front-Quereinbau der aus dem Antriebsmotor und dem Fahrgetriebe bestehenden Antriebseinheit und Frontantrieb sind das Antriebsritzel und das Tellerrad üblicherweise als Stirnräder mit einer Schrägverzahnung ausgebildet, und das Antriebsritzel ist zumeist unmittelbar drehfest auf der Ausgangswelle des Fahrgetriebes angeordnet. Bei einem Kraftfahrzeug mit einem Front-Längseinbau der Antriebseinheit und Heckantrieb sind das Antriebsritzel und das Tellerrad üblicherweise als Kegelräder mit einer Hypoidverzahnung ausgebildet, und das Antriebsritzel ist in einem Differenzialgehäuse drehbar gelagert und steht zumeist über eine Kardanwelle mit der Ausgangswelle des Fahrgetriebes in Triebverbindung.In the most common type of bevel gear differential, a differential cage is provided which is rotatably mounted about a common axis of rotation of the output shafts in drive connection with the two each with an axle hub of the wheels. The differential cage is rigidly connected to a ring gear, which is in meshing engagement with a drive pinion to initiate a drive torque. In a motor vehicle with a front-transverse installation of the drive motor and the driving gear existing drive unit and front wheel drive pinion and the ring gear are usually designed as spur gears with helical teeth, and the drive pinion is usually arranged directly against rotation on the output shaft of the drive gear. In a motor vehicle with a front-longitudinal installation of the drive unit and rear wheel drive pinion and the ring gear are usually formed as bevel gears with a hypoid, and the drive pinion is rotatably mounted in a differential housing and is usually via a propeller shaft with the output shaft of the drive gear in drive connection.

Innerhalb des Differenzialkorbs sind mindestens zwei Ausgleichskegelräder auf einem Differenzialbolzen drehbar gelagert, der senkrecht zu der gemeinsamen Drehachse starr in dem Differenzialkorb befestigt ist. Bei größeren zu übertragenden Drehmomenten können auch mehr als zwei Ausgleichskegelräder vorgesehen sein, wobei dann eine entsprechend höhere Anzahl von Differenzialbolzen erforderlich ist. Innerhalb des Differenzialkorbs sind ebenfalls zwei Abtriebskegelräder um die gemeinsame Drehachse drehbar angeordnet, die einerseits durch einen Verzahnungseingriff mit den Ausgleichskegelrädern und andererseits, z. B. durch eine Kerb- oder Keilwellenverzahnung, mit jeweils einer von zwei z. B. als Halbwellen oder als Gelenkwellen ausgebildeten Abtriebswellen in Triebverbindung stehen.Within the differential cage at least two bevel gears are rotatably mounted on a differential bolt which is rigidly mounted perpendicular to the common axis of rotation in the differential cage. For larger torque to be transmitted and more than two bevel gears can be provided, in which case a correspondingly higher number of differential bolts is required. Within the differential cage two output bevel gears are also rotatably disposed about the common axis of rotation, on the one hand by a meshing engagement with the bevel gears and on the other hand, z. B. by a notch or spline, each with one of two z. B. as half-waves or as drive shafts formed output shafts are in drive connection.

Die Kraftübertragung erfolgt somit zunächst von dem Antriebsritzel über das Tellerrad in den Differenzialkorb und von dort über den bzw. die Differenzialbolzen in die Ausgleichskegelräder. Bei einer Geradeausfahrt auf einer ebenen Fahrbahn stehen die Ausgleichskegelräder still und übertragen das eingeleitete Antriebsmoment quasi als Mitnehmer jeweils zur Hälfte sowie mit gleicher Drehzahl auf die Abtriebskegelräder und die mit diesen drehfest verbundenen Abtriebswellen. In dieser Betriebssituation rotieren der Differenzialkorb und die darin befindlichen Bauteile starr um die gemeinsame Drehachse. Bei einer Kurvenfahrt ist der Rollwiderstand des kurveninneren Rades der Antriebsachse jedoch höher als derjenige des kurvenäußeren Rades. Demzufolge stellt sich selbsttätig eine Rotation der Ausgleichskegelräder um den bzw. die Differenzialbolzen ein, die eine Erhöhung der Drehzahl des kurvenäußeren Abtriebskegelrades um eine bestimmte Drehzahldifferenz und eine Verringerung der Drehzahl des kurveninneren Abtriebskegelrades um dieselbe Drehzahldifferenz gegenüber der Drehzahl des Differenzialkorbs bewirkt. Das Achsdifferenzial ermöglicht somit den selbsttätigen Drehzahlausgleich zwischen den beiden Rädern einer Antriebsachse.The power transmission thus takes place first of the drive pinion via the ring gear in the differential cage and from there via the or the differential pin in the pinion gears. When driving straight ahead on a flat road, the bevel gears are stationary and transmit the introduced drive torque quasi as a driver in each case half and at the same speed on the output bevel gears and rotatably connected with these output shafts. In this operating situation, the differential cage and the components located therein rotate rigidly about the common axis of rotation. When cornering, however, the rolling resistance of the inside wheel of the drive axle is higher than that of the outside wheel. Accordingly, a rotation of the bevel gears automatically sets about the or the differential bolt, which causes an increase in the rotational speed of the outer bevel gear to a certain speed difference and a reduction in the rotational speed of the inner bevel gear to the same speed difference from the speed of the differential cage. The axle differential thus enables the automatic speed compensation between the two wheels of a drive axle.

Zur Vereinfachung der Montage der Bauteile, wie der Ausgleichskegelräder, des Differenzialbolzens und der Abtriebskegelräder, innerhalb des Differenzialkorbs ist es bekannt, diesen zweiteilig auszuführen, wobei eine asymmetrische Aufteilung in ein axial einseitig offenes Korbgehäuse und in einen die Öffnung des Korbgehäuses abschließenden Korbdeckel zur Erzielung einer hohen Stabilität in Verbindung mit relativ geringen Abmessungen und geringem Gewicht bevorzugt wird. Außerdem ist es zur Erzielung geringer Abmessungen und eines geringen Gewichts eines derartigen Achsdifferenzials bekannt, sowohl den Korbdeckel mit dem Korbgehäuse als auch das Tellerrad mit dem Differenzialkorb zu verschweißen.To simplify the assembly of the components, such as the bevel gears, the differential pin and the driven bevel gears, within the differential cage, it is known to carry out this two-part, with an asymmetric division into an axially open on one side cage housing and in an opening of the basket housing final basket cover to achieve a high stability in conjunction with relatively small dimensions and low weight is preferred. Moreover, in order to achieve small dimensions and low weight of such axle differential, it is known to weld both the basket lid to the basket housing and the crown gear to the differential cage.

Ein derartiges Achsdifferenzial ist beispielsweise in der US 4,125,026 B1 in mehreren Ausführungsformen beschrieben. In den Ausführungen nach den dortigen 2 bis 4 und 6 sind die Öffnung des Korbgehäuses und der Korbdeckel sowie das Tellerrad auf derselben Axialseite angeordnet. In der Ausführung dieses Achsdifferenzials nach der dortigen 2 ist das Tellerrad an seinem Außenumfang über eine ringförmige Radialschweißnaht mit dem Korbdeckel und an seinem Innenumfang über eine auch den Korbdeckel mit dem Korbgehäuse verbindende ringförmige Axialschweißnaht mit dem Korbgehäuse verbunden. Die Ausführungen dieses bekannten Achsdifferenzials nach den dortigen 3 und 6 weisen die Besonderheit auf, dass das Tellerrad an seinem Außenumfang jeweils mit einem axialen Ringsteg versehen und an diesem über eine ringförmige Axialschweißnaht mit dem Korbdeckel verbunden ist. In der Ausführung dieses bekannten Achsdifferenzials nach der dortigen 4 ist das Tellerrad an seinem Außenumfang über eine ringförmige Radialschweißnaht mit dem Korbdeckel und an seinem Innenumfang über eine ringförmige Axialschweißnaht mit dem Korbgehäuse verbunden. Bei dieser Ausführungsform besteht somit keine unmittelbare Verbindung des Korbdeckels mit dem Korbgehäuse. In der Ausführungsvariante dieses Achsdifferenzials nach der dortigen 5 sind die Öffnung des Korbgehäuses und der Korbdeckel auf der dem Tellerrad gegenüberliegenden Axialseite angeordnet. Bei dieser Ausführungsvariante ist das Tellerrad an seinem Innenumfang über eine ringförmige Axialschweißnaht mit dem Korbgehäuse verbunden, und das Korbgehäuse ist an seinem die Öffnung begrenzenden axialen Außenrand mit einem axialen Ringsteg versehen und an diesem über eine ringförmige Axialschweißnaht mit dem Korbdeckel verbunden. Die Schweißnähte der Ausführungen dieses bekannten Achsdifferenzials sind bevorzugt in einem Elektronenstrahlschweißverfahren hergestellt. Nachteilig an diesem Achsdifferenzial ist der relativ hohe Fertigungsaufwand für die beiden Schweißnähte und ein möglicher Verzug des Tellerrades durch einen hohen Wärmeeintrag bei den Ausführungen mit zweifach verschweißtem Tellerrad nach den dortigen 2 bis 4 und 6.Such axle differential is for example in the US 4,125,026 B1 described in several embodiments. In the comments to the local 2 to 4 and 6 are the opening of the basket housing and the basket lid as well the ring gear on the same axial side arranged. In the execution of this axle differential after the local 2 the ring gear is connected at its outer periphery via an annular radial weld with the basket cover and at its inner circumference via an also the basket cover with the basket housing connecting annular Axialschweißnaht with the basket housing. The versions of this known axle differential according to the local 3 and 6 have the peculiarity that the ring gear is provided on its outer circumference in each case with an axial annular web and is connected to this via an annular axial weld with the basket cover. In the execution of this known axle differential after the local 4 the ring gear is connected at its outer periphery via an annular radial weld with the basket cover and at its inner periphery via an annular axial weld with the basket housing. In this embodiment, therefore, there is no direct connection of the basket cover with the basket housing. In the embodiment of this axle differential after the local there 5 the opening of the basket housing and the basket cover are arranged on the axial side opposite the ring gear. In this embodiment, the ring gear is connected at its inner circumference via an annular Axialschweißnaht with the basket housing, and the basket housing is provided at its opening bounding the axial outer edge with an axial annular web and connected thereto via an annular axial weld with the basket cover. The welds of the embodiments of this known axle differential are preferably produced in an electron beam welding process. A disadvantage of this axle differential is the relatively high production cost for the two welds and a possible delay of the ring gear by a high heat input in the versions with double-welded crown gear after the local 2 to 4 and 6 ,

Ein weiteres Achsdifferenzial mit verschweißtem Differenzialkorb und verschweißtem Tellerrad ist aus der DE 43 17 073 A1 bekannt. Bei diesem Achsdifferenzial sind das Korbgehäuse und der Korbdeckel jeweils in einem Tiefzieh- und Stanzverfahren aus einem Stahlblech hergestellt. In den verschiedenen Ausführungsformen dieses bekannten Achsdifferenzials nach den dortigen 1 bis 3 sind die Öffnung des Korbgehäuses und der Korbdeckel sowie das Tellerrad jeweils auf derselben Axialseite angeordnet. Das Tellerrad ist an seinem Innenumfang jeweils über eine ringförmige Axialschweißnaht mit dem Korbgehäuse verbunden. Ebenso ist der Korbdeckel an seinem Außenumfang jeweils über eine ringförmige Axialschweißnaht mit dem Korbgehäuse verbunden. Die Schweißnähte dieses bekannten Achsdifferenzials sind bevorzugt in einem Laserschweißverfahren hergestellt. Auch dieses Achsdifferenzial weist den Nachteil eines relativ hohen Fertigungsaufwands für die beiden Schweißnähte auf. Zudem ist ein Verzug insbesondere des Tellerrads durch einen hohen Wärmeeintrag im Bereich der räumlich eng benachbart angeordneten Schweißnähte sehr wahrscheinlich.Another axle differential with welded differential cage and welded ring gear is from the DE 43 17 073 A1 known. In this axle differential, the basket housing and the basket cover are each made in a thermoforming and stamping process of a steel sheet. In the various embodiments of this known axle differential after the local there 1 to 3 the opening of the basket housing and the basket cover and the ring gear are each arranged on the same axial side. The ring gear is connected at its inner circumference in each case via an annular Axialschweißnaht with the basket housing. Likewise, the basket cover is connected at its outer periphery in each case via an annular axial weld with the basket housing. The welds of this known axle differential are preferably produced in a laser welding process. Also, this axle differential has the disadvantage of a relatively high production cost for the two welds. In addition, a distortion of the ring gear in particular by a high heat input in the region of closely spaced welds is very likely.

In einem ähnlichen, aus der DE 102 38 236 B4 bekannten Achsdifferenzial sind die Öffnung des Korbgehäuses und der Korbdeckel sowie das Tellerrad ebenfalls auf derselben Axialseite angeordnet. Das Korbgehäuse weist zur Aufnahme des Tellerrads an seinem axialen Außenrand jedoch einen ringförmigen Lagersitz mit einem Anschlagflansch auf, an dem das Tellerrad mittels einer ringförmigen Radialschweißnaht starr befestigt ist. An einem im Durchmesser kleineren und axial weiter hervorstehenden zweiten axialen Außenrand des Korbgehäuses ist der mit einem radialen Ringsteg versehene Korbdeckel mittels einer ringförmigen Radialschweißnaht starr befestigt. Das Korbgehäuse und der Korbdeckel sind bevorzugt als Gussteile aus einem Graugussmetall hergestellt, wogegen das Tellerrad aus einem schmiedbaren Einsatzstahl besteht. Die beiden Schweißnähte dieses bekannten Achsdifferenzials sind in einem Laserschweißverfahren hergestellt, wobei aufgrund der frei zugänglichen Anordnung der Schweißnähte eine gleichzeitige Herstellung beider Schweißnähte durch eine optische Aufspaltung des Laserstrahls möglich ist, was jedoch einen hohen apparativen Aufwand erfordert.In a similar, from the DE 102 38 236 B4 known axle differential, the opening of the basket housing and the basket cover and the ring gear are also arranged on the same axial side. The basket housing has for receiving the ring gear at its axial outer edge, however, an annular bearing seat with a stop flange on which the ring gear is rigidly fixed by means of an annular radial weld. At a smaller in diameter and axially further protruding second axial outer edge of the basket housing the provided with a radial annular web basket cover is rigidly fastened by means of an annular radial weld. The basket housing and the basket cover are preferably made as castings of a gray cast iron, whereas the ring gear consists of a forgeable case steel. The two welds this known axle differential are produced in a laser welding process, due to the freely accessible arrangement of the welds simultaneous production of both welds by optical splitting of the laser beam is possible, but this requires a high expenditure on equipment.

Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile wird in der DE 10 2004 034 736 A1 ein Achsdifferenzial vorgeschlagen, bei dem das Korbgehäuse, der Korbdeckel und das Tellerrad über eine einzige ringförmige Schweißnaht starr miteinander verbunden sind. Hierzu weisen das Korbgehäuse an seinem axialen Außenrand und der Korbdeckel an seinem Außenumfang umfangsseitig verteilt jeweils axial ineinander greifende bogenförmige Segmente auf, die gemeinsam einen ringförmigen Lagersitz mit einem Anschlagflansch zur Aufnahme des Tellerrads bilden. Am Außenrand der Anlage des Tellerrads an den Anschlagflansch ist eine in einem Laserschweißverfahren hergestellte ringförmige Radialschweißnaht vorgesehen, über die das Tellerrad umfangsseitig wechselweise mit dem Korbgehäuse und dem Korndeckel und somit auch der Korbdeckel mit dem Korbgehäuse starr verbunden ist. Nachteilig an diesem bekannten Achsdifferenzial ist jedoch, dass die ringförmige Radialschweißnaht außer auf Scherung aufgrund der umlaufenden lokalen Belastung des Tellerrads durch den Verzahnungseingriff des Antriebsritzels auch mit einer umlaufenden Wechselbiegung belastet wird, welches bei hoher Drehmomentbelastung und hohen Drehzahlen zur Rissbildung in der Schweißzone, insbesondere am Tellerrad, führen kann.To avoid the aforementioned disadvantages is in the DE 10 2004 034 736 A1 proposed an axle differential, in which the basket housing, the basket cover and the ring gear are rigidly connected to each other via a single annular weld. For this purpose, the basket housing at its axial outer edge and the basket cover circumferentially distributed on its outer circumference axially interlocking arcuate segments, which together form an annular bearing seat with a stop flange for receiving the ring gear. At the outer edge of the system of the ring gear to the stop flange, a ring-shaped radial weld produced in a laser welding process is provided over which the ring gear is circumferentially alternately alternately connected to the basket housing and the grain cover and thus the basket cover with the basket housing. A disadvantage of this known axle differential, however, is that the annular radial weld is loaded except for shear due to the circumferential local load of the ring gear by the meshing engagement of the drive pinion with a circumferential alternating bending, which at high torque load and high speeds for cracking in the weld zone, especially on Crown wheel, can lead.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das aus der DE 10 2004 034 736 A1 bekannte Achsdifferenzial im Hinblick auf eine höhere Dauerfestigkeit weiterzubilden. Außerdem soll ein Verfahren zur Montage eines derartigen Achsdifferenzials angegeben werden. Against this background, the invention is based on the object, from the DE 10 2004 034 736 A1 to develop known axle differential with respect to a higher fatigue strength. In addition, a method for mounting such an axle differential is to be specified.

Die das Achsdifferenzial betreffende Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Tellerrad axial flanschseitig mit einem an dem Außenumfang des Anschlagflansches anliegenden ringförmigen Axialsteg versehen ist, und dass das Tellerrad an dem Außenrand der Anlage des Axialstegs an den Anschlagflansch mittels einer ringförmigen Axialschweißnaht umfangsseitig wechselweise mit den Segmenten des Korbgehäuses und des Korbdeckels verbunden ist.The axle differential relating to the object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the ring gear is provided on the axial flange side with a voltage applied to the outer periphery of the stop flange annular Axialsteg, and that the ring gear on the outer edge of the system of the Axialstegs to the Stop flange by means of an annular Axialschweißnaht circumferentially alternately connected to the segments of the basket housing and the basket cover.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Achsdifferenzials sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.Advantageous embodiments and further developments of the axle differential according to the invention are the subject matter of claims 2 to 7.

Das erfindungsgemäße Achsdifferenzial weist demnach wie das aus der DE 10 2004 034 736 A1 bekannte Achsdifferenzial einen Differenzialkorb, der aus einem axial einseitig offenen Korbgehäuse und einem die Öffnung des Korbgehäuses abschließenden Korbdeckel besteht, sowie ein mit dem Differenzialkorb starr verbundenes Tellerrad auf. Axial ineinander greifende bogenförmige Segmente des Korbgehäuses und des Korbdeckels bilden gemeinsam einen ringförmigen Lagersitz mit einem Anschlagflansch zur Aufnahme des Tellerrads, an dem das Korbgehäuse, der Korbdeckel und das Tellerrad über eine einzige ringförmige Schweißnaht starr, d. h. unbeweglich, miteinander verbunden sind.The axle differential according to the invention therefore has like that from the DE 10 2004 034 736 A1 known axle differential a differential cage, which consists of an axially one-sided open basket housing and the opening of the basket housing final basket cover, and a rigidly connected to the differential cage ring gear on. Axially intermeshing arcuate segments of the basket housing and the basket cover together form an annular bearing seat with a stop flange for receiving the ring gear on which the basket housing, the basket cover and the ring gear via a single annular weld rigid, ie immovable, are connected.

Im Unterschied zu dem bekannten Achsdifferenzial, bei dem das Tellerrad über eine am Außenrand der Anlage an dem Anschlagflansch mittels einer ringförmigen Radialschweißnaht umfangsseitig wechselweise mit dem Korbgehäuse und dem Korbdeckel starr verbunden ist, weist das Tellerrad nunmehr axial flanschseitig einen an dem Außenumfang des Anschlagflansches anliegenden ringförmigen Axialsteg auf. An dem Außenrand der Anlage des Axialsteges ist das Tellerrad nunmehr mittels einer ringförmigen Axialschweißnaht umfangsseitig wechselweise mit den Segmenten des Korbgehäuses und des Korbdeckels starr verbunden, wodurch auch der Korbdeckel mit dem Korbgehäuse starr verbunden ist.In contrast to the known axle differential, in which the ring gear on one side of the abutment by means of an annular radial weld circumferentially alternately alternately alternately connected to the basket housing and the basket cover, the ring gear now axially flange side abutting the outer periphery of the stop flange annular Axial bridge on. At the outer edge of the system of the axial web the ring gear is now by means of an annular axial weld circumferentially alternately alternately connected to the segments of the basket housing and the basket cover, whereby the basket cover is rigidly connected to the basket housing.

Diese Bauart hat gegenüber dem bekannten Achsdifferenzial den Vorteil, dass die in dem Tellerrad durch den lokalen Verzahnungseingriff des Antriebsritzels auftretende umlaufende Wechselbiegungslast im wesentlichen über den ringförmigen Axialsteg des Tellerrads auf den Außenumfang des Anschlagflansches übertragen bzw. abgestützt wird. Hierdurch ist die ringförmige Axialschweißnaht weitgehend von der umlaufenden Wechselbiegung entlastet, wodurch eine Rissbildung in der Schweißzone, insbesondere am Tellerrad, vermieden und eine Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes ermöglicht wird.This type has over the known axle differential the advantage that the occurring in the ring gear by the local meshing engagement of the drive pinion rotating Wechselbiegungslast is transmitted or supported substantially on the annular Axialsteg of the ring gear on the outer circumference of the stop flange. As a result, the annular Axialschweißnaht is largely relieved of the rotating alternating bending, whereby cracking in the weld zone, in particular on the ring gear, avoided and an increase in the transmittable torque is possible.

Eine weitere Entlastung der ringförmigen Axialschweißnaht kann dadurch erreicht werden, dass die Segmente des Korbgehäuses und des Korbdeckels axial tellerradseitig des Anschlagflansches jeweils einen bogenförmigen Abschnitt eines zylindrischen Lagerschafts zur Zentrierung und Abstützung des Tellerrads aufweisen.A further relief of the annular axial weld can be achieved in that the segments of the basket housing and the basket cover axially tellerradseitig the stop flange each have an arcuate portion of a cylindrical bearing shaft for centering and supporting the ring gear.

Wie schon aus dem Stand der Technik bekannt ist, können das Korbgehäuse und der Korbdeckel als Gussteile aus einer schweißbaren Graugusslegierung und das Tellerrad aus einem schmiedbaren Einsatzstahl hergestellt sein. Die ringförmige Axialschweißnaht zur Verbindung dieser Bauteile ist zweckmäßig in einem Laserschweißverfahren hergestellt, mit dem unterschiedliche Werkstoffe, wie die vorgenannten Materialien, mit einem geringen Wärmeeintrag und ohne die Verwendung eines Zusatzwerkstoffs miteinander verschweißt werden können.As already known from the prior art, the basket housing and the basket cover can be made as castings from a weldable gray cast iron alloy and the ring gear from a forgeable case steel. The annular Axialschweißnaht for connecting these components is suitably made in a laser welding process, with the different materials, such as the aforementioned materials, with a low heat input and without the use of a filler material can be welded together.

Die Anzahl und die Abmessungen der Segmente des Korbgehäuses und des Korbdeckels sind an die auftretenden Belastungen und die Materialeigenschaften der Bauteile angepasst. In fertigungs- und belastungstechnischer Hinsicht hat es sich als günstig erwiesen, dass die Segmente des Korbgehäuses und des Korbdeckels jeweils über den Umfang gleichverteilt angeordnet sind, und dass deren Anzahl jeweils zwischen drei und fünf liegt.The number and dimensions of the segments of the basket housing and the basket cover are adapted to the loads occurring and the material properties of the components. In terms of manufacturing and loading technology, it has proven to be advantageous that the segments of the basket housing and the basket cover are arranged distributed uniformly over the circumference, and that their number is in each case between three and five.

Da die größte Belastung bei der Übertragung des Drehmomentes von dem Tellerrad in das Korbgehäuse des Differenzialkorbs auftritt, ist die umfangsseitige Breite der Segmente des Korbgehäuses zweckmäßig größer als die umfangsseitige Breite der Segmente des Korbdeckels. Als vorteilhaft erscheint eine derartige Dimensionierung, bei der die umfangsseitige Breite der Segmente des Korbgehäuses in etwa doppelt so groß ist wie die umfangsseitige Breite der Segmente des Korbdeckels.Since the greatest load in the transmission of torque from the ring gear in the cage housing of the differential cage occurs, the peripheral width of the segments of the basket housing is suitably greater than the circumferential width of the segments of the basket cover. Such a dimensioning appears to be advantageous in which the circumferential width of the segments of the basket housing is approximately twice as large as the circumferential width of the segments of the basket lid.

Die das Montageverfahren betreffende Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Verfahrensanspruchs dadurch gelöst, dass das Korbgehäuse in eine um die gemeinsame Drehachse des Differenzialkorbs und der Abtriebskegelräder drehbaren Montagevorrichtung eingesetzt und fixiert wird, dass daraufhin zunächst der Korbdeckel und dann das Tellerrad an bzw. auf dem Korbgehäuse montiert und fixiert werden, und dass anschließend das Korbgehäuse, der Korbdeckel und das Tellerrad mit einem Laserstrahl miteinander verschweißt werden, wobei der Laserstrahl mit weitgehend axialer Ausrichtung auf den Außenrand der Anlage eines Axialstegs des Tellerrads an einen durch die Segmente des Korbgehäuses und des Korbdeckels gebildeten Anschlagflansch fokussiert wird, und die Montagevorrichtung mit angepasster Drehzahl um 360° um die Drehachse gedreht wird.The object relating to the assembly method is achieved in conjunction with the features of the preamble of the independent method claim in that the basket housing is inserted and fixed in a mounting device rotatable about the common axis of rotation of the differential cage and the driven bevel gears, then the basket cover and then the ring gear first or mounted on the basket housing and fixed, and then that the basket housing, the Basket cover and the ring gear are welded together with a laser beam, wherein the laser beam is focused with substantially axial alignment on the outer edge of the system of a Axialstegs of the ring gear on a formed by the segments of the basket housing and the basket cover stop flange, and the mounting device with adapted speed around 360 ° is rotated about the axis of rotation.

Dabei können die Ausgleichskegelräder, der Differenzialbolzen und die Abtriebskegelräder wahlweise vor oder nach dem Einsetzen des Korbgehäuses in die Montagevorrichtung in das Korbgehäuse eingesetzt werden.The bevel gears, the differential pin and the driven bevel gears can be used either before or after the insertion of the basket housing in the mounting device in the basket housing.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigtTo illustrate the invention, the description is a drawing attached to an embodiment. In this shows

1 ein erfindungsgemäßes Achsdifferenzial in einem Axialschnitt. 1 an inventive axle differential in an axial section.

Das erfindungsgemäße Achsdifferenzial 1 eines Kraftfahrzeugs gemäß 1 umfasst einen Differenzialkorb 2, der aus einem axial einseitig offenen Korbgehäuse 3 und einem die Öffnung des Korbgehäuses 3 abschließenden Korbdeckel 4 besteht, sowie ein mit dem Differenzialkorb 2 starr verbundenes Tellerrad 5. Das Korbgehäuse 3 und der Korbdeckel 4 weisen an ihrem axialen Außenrand jeweils mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete und axial ineinander greifende bogenförmige Segmente 6, 7 auf, die einen ringförmigen Lagersitz 8 mit einem Anschlagflansch 9a, 9b und einem zylindrischen Lagerschaft 10a, 10b zur Aufnahme des Tellerrads 5 bilden.The axle differential according to the invention 1 of a motor vehicle according to 1 includes a differential basket 2 , which consists of an axially one-sided open basket housing 3 and one the opening of the basket housing 3 final basket lid 4 exists, as well as one with the differential basket 2 rigidly connected ring gear 5 , The basket housing 3 and the basket lid 4 have at their axial outer edge in each case a plurality of circumferentially distributed and axially interlocking arcuate segments 6 . 7 on, which is an annular bearing seat 8th with a stop flange 9a . 9b and a cylindrical bearing shaft 10a . 10b for receiving the ring gear 5 form.

Das Tellerrad 5 ist axial flanschseitig mit einem an dem Außenumfang des Anschlagflansches 9a, 9b anliegenden ringförmigen Axialsteg 11 versehen. An dem Außenrand der Anlage des Axialstegs 11 an den Anschlagflansch 9a, 9b ist das Tellerrad 5 mittels einer einzigen, vorzugsweise in einem Laserschweißverfahren hergestellten, ringförmigen Axialschweißnaht 12 umfangsseitig wechselweise mit den Segmenten 6, 7 des Korbgehäuses 3 und des Korbdeckels 4 starr verbunden. Hierdurch ist auch der Korbdeckel 4 starr mit dem Korbgehäuse 3 des Differenzialkorbs 2 verbunden.The ring gear 5 is axially flanged side with a on the outer circumference of the stop flange 9a . 9b adjacent annular Axialsteg 11 Mistake. At the outer edge of the system of the axial web 11 to the stop flange 9a . 9b is the crown wheel 5 by means of a single, preferably produced in a laser welding process, annular axial weld 12 circumferentially alternately with the segments 6 . 7 of the basket housing 3 and the basket lid 4 rigidly connected. This is also the basket lid 4 rigid with the basket housing 3 of the differential basket 2 connected.

Innerhalb des Differenzialkorbs 2 sind in an sich bekannter Weise zwei Ausgleichskegelräder 13a, 13b und zwei Abtriebskegelräder 14a, 14b angeordnet. Die Ausgleichskegelräder 13a, 13b sind auf einem Differenzialbolzen 15 drehbar gelagert, der senkrecht zu der gemeinsamen Drehachse 16 des Differenzialkorbs 2 ausgerichtet in Bohrungen 17a, 17b des Korbgehäuses 3 eingepresst ist. Die Ausgleichskegelräder 13a, 13b stehen mit den beiden Abtriebskegelrädern 14a, 14b in Verzahnungseingriff, wobei letztere axial beidseitig koaxial zu der Drehachse 16 in dem Differenzialkorb 2 angeordnet sind und über jeweils eine axiale Innenverzahnung 18a, 18b drehfest mit jeweils einer zugeordneten, in 1 nicht abgebildeten Abtriebswelle der betreffenden Fahrzeugachse verbindbar sind.Inside the differential basket 2 are in a conventional manner two bevel gears 13a . 13b and two output bevel gears 14a . 14b arranged. The bevel gears 13a . 13b are on a differential bolt 15 rotatably mounted, which is perpendicular to the common axis of rotation 16 of the differential basket 2 aligned in holes 17a . 17b of the basket housing 3 is pressed. The bevel gears 13a . 13b stand with the two output bevel gears 14a . 14b in meshing engagement, the latter axially on both sides coaxial with the axis of rotation 16 in the differential basket 2 are arranged and each have an axial internal toothing 18a . 18b rotationally fixed, each with an associated, in 1 not shown output shaft of the respective vehicle axle are connectable.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der ringförmigen Axialschweißnaht 12 und des ringförmigen Lagersitzes 8 der bogenförmigen Segmente 6, 7 mit dem Anschlagflansch 9a, 9b sowie dem zylindrischen Lagerschaft 10a, 10b ist die Axialschweißnaht 12 weitgehend von einer Wechselbiegungslast befreit, die durch den lokalen Verzahnungseingriff eines in 1 nicht abgebildeten Antriebsritzels in das Tellerrad 5 hervorgerufen wird. Hierdurch wird eine Rissbildung in der Schweißzone der Axialschweißnaht 12, insbesondere am Tellerrad 5, vermieden und eine Erhöhung des übertragbaren Drehmoments ermöglicht.Due to the inventive design and arrangement of the annular axial weld 12 and the annular bearing seat 8th the arcuate segments 6 . 7 with the stop flange 9a . 9b as well as the cylindrical bearing shaft 10a . 10b is the axial weld 12 largely freed from an alternating bending load caused by the local meshing engagement of a 1 not shown drive pinion in the ring gear 5 is caused. This will crack in the welding zone of the axial weld 12 , especially on the ring gear 5 , avoided and an increase in the transmittable torque allows.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Achsdifferenzialaxle differential
22
Differenzialkorbdifferential cage
33
Korbgehäusebasket case
44
Korbdeckelbasket cover
55
Tellerradcrown
66
Segment des KorbgehäusesSegment of the basket housing
77
Segment des KorbdeckelsSegment of the basket lid
88th
Lagersitzbearing seat
9a9a
Anschlagflansch am Segment des KorbgehäusesStop flange on the segment of the basket housing
9b9b
Anschlagflansch am Segment des KorbdeckelsStop flange on the segment of the basket lid
10a10a
Lagerschaft am Segment des KorbgehäusesBearing shaft on the segment of the basket housing
10b10b
Lagerschaft am Segment des KorbdeckelsShaft bearing on the segment of the basket lid
1111
Axialstegaxial web
1212
AxialschweißnahtAxialschweißnaht
13a13a
Ausgleichskegelradpinion
13b13b
Ausgleichskegelradpinion
14a14a
Abtriebskegelradoutput bevel gear
14b14b
Abtriebskegelradoutput bevel gear
1515
Differenzialbolzendifferential bolts
1616
Drehachseaxis of rotation
17a17a
Bohrungdrilling
17b17b
Bohrungdrilling
18a18a
Innenverzahnunginternal gearing
18b18b
Innenverzahnunginternal gearing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Achsdifferenzial eines Kraftfahrzeugs, mit einem Differenzialkorb (2), der aus einem axial einseitig offenen Korbgehäuse (3) und einem die Öffnung des Korbgehäuses (3) abschließenden Korbdeckel (4) besteht, und mit einem mit dem Differenzialkorb (2) starr verbundenen Tellerrad (5), wobei axial ineinander greifende bogenförmige Segmente (6, 7) des Korbgehäuses (3) und des Korbdeckels (4) einen ringförmigen Lagersitz (8) mit einem Anschlagflansch (9a, 9b) zur Aufnahme des Tellerrads (5) bilden, an dem (9a, 9b) das Korbgehäuse (3), der Korbdeckel (4), und das Tellerrad (5) über eine einzige ringförmige Schweißnaht starr miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad (5) axial flanschseitig mit einem an dem Außenumfang des Anschlagflansches (9a, 9b) anliegenden ringförmigen Axialsteg (11) versehen ist, und dass das Tellerrad (5) an dem Außenrand der Anlage des Axialstegs (11) an den Anschlagflansch (9a, 9b) mittels einer ringförmigen Axialschweißnaht (12) umfangsseitig wechselweise mit den Segmenten (6, 7) des Korbgehäuses (3) und des Korbdeckels (4) verbunden ist.Axle differential of a motor vehicle, with a differential cage ( 2 ), which consists of an axially one-sided open basket housing ( 3 ) and one the opening of the basket housing ( 3 ) final basket lid ( 4 ) and one with the differential basket ( 2 rigidly connected ring gear ( 5 ), wherein axially interlocking arcuate segments ( 6 . 7 ) of the basket housing ( 3 ) and the basket lid ( 4 ) an annular bearing seat ( 8th ) with a stop flange ( 9a . 9b ) for receiving the ring gear ( 5 ) on which ( 9a . 9b ) the basket housing ( 3 ), the basket lid ( 4 ), and the ring gear ( 5 ) are rigidly connected to each other via a single annular weld, characterized in that the ring gear ( 5 ) axially flanged side with a on the outer periphery of the stop flange ( 9a . 9b ) adjacent annular axial web ( 11 ), and that the ring gear ( 5 ) on the outer edge of the system of Axialstegs ( 11 ) to the stop flange ( 9a . 9b ) by means of an annular axial weld ( 12 ) circumferentially alternately with the segments ( 6 . 7 ) of the basket housing ( 3 ) and the basket lid ( 4 ) connected is. Achsdifferenzial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (6, 7) des Korbgehäuses (3) und des Korbdeckels (4) axial tellerradseitig des Anschlagflansches (9a, 9b) jeweils einen bogenförmigen Abschnitt eines zylindrischen Lagerschafts (10a, 10b) zur Zentrierung und Abstützung des Tellerrads (5) aufweisen.Axle differential according to claim 1, characterized in that the segments ( 6 . 7 ) of the basket housing ( 3 ) and the basket lid ( 4 ) axially tellerradseitig the stop flange ( 9a . 9b ) each have an arcuate portion of a cylindrical bearing shaft ( 10a . 10b ) for centering and supporting the ring gear ( 5 ) exhibit. Achsdifferenzial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Axialschweißnaht (12) mit einem Laserschweißverfahren hergestellt ist.Axle differential according to claim 1 or 2, characterized in that the annular axial weld ( 12 ) is produced by a laser welding process. Achsdifferenzial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und die Abmessungen der Segmente (6, 7) des Korbgehäuses (3) und des Korbdeckels (4) an die auftretenden Belastungen und die Materialeigenschaften der Bauteile (3, 4, 5) angepasst sind.Axle differential according to one of claims 1 to 3, characterized in that the number and dimensions of the segments ( 6 . 7 ) of the basket housing ( 3 ) and the basket lid ( 4 ) to the occurring loads and the material properties of the components ( 3 . 4 . 5 ) are adjusted. Achsdifferenzial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (6, 7) des Korbgehäuses (3) und des Korbdeckels (4) jeweils über den Umfang gleichverteilt angeordnet sind, und dass deren Anzahl jeweils zwischen drei und fünf liegt.Axle differential according to claim 4, characterized in that the segments ( 6 . 7 ) of the basket housing ( 3 ) and the basket lid ( 4 ) are arranged uniformly distributed over the circumference, and that their number is in each case between three and five. Achsdifferenzial nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsseitige Breite der Segmente (6) des Korbgehäuses (3) größer ist als die umfangsseitige Breite der Segmente (7) des Korbdeckels (4).Axle differential according to claim 4 or 5, characterized in that the circumferential width of the segments ( 6 ) of the basket housing ( 3 ) is greater than the circumferential width of the segments ( 7 ) of the basket lid ( 4 ). Achsdifferenzial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die umfangsseitige Breite der Segmente (6) des Korbgehäuses (3) in etwa doppelt so groß ist wie die umfangsseitige Breite der Segmente (7) des Korbdeckels (4).Axle differential according to claim 5, characterized in that the circumferential width of the segments ( 6 ) of the basket housing ( 3 ) is approximately twice as large as the circumferential width of the segments ( 7 ) of the basket lid ( 4 ). Verfahren zur Montage eines Achsdifferenzials, das einen aus einem axial einseitig offenen Korbgehäuse (3) und einem die Öffnung des Korbgehäuses abschließenden Korbdeckel (4) bestehenden Differenzialkorb (2) und ein mit dem Differenzialkorb (2) starr verbundenes Tellerrad (5) umfasst, wobei das Korbgehäuse (3), der Korbdeckel (4) und das Tellerrad (5) an einem durch axial ineinander greifende bogenförmige Segmente (6, 7) des Korbgehäuses (3) und des Korbdeckels (4) gebildeten ringförmigen Lagersitz (8) zur Aufnahme des Tellerrads (5) mittels einer einzigen ringförmigen Schweißnaht starr miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Korbgehäuse (3) in eine um die gemeinsame Drehachse (16) des Differenzialkorbs (2) und der Abtriebskegelräder (14a, 14b) drehbaren Montagevorrichtung eingesetzt und fixiert wird, dass daraufhin zunächst der Korbdeckel (4) und dann das Tellerrad (5) an bzw. auf dem Korbgehäuse (3) montiert und fixiert werden, und dass anschließend das Korbgehäuse (3), der Korbdeckel (4) und das Tellerrad (5) mittels eines Laserstrahls miteinander verschweißt werden, wobei der Laserstrahl mit weitgehend axialer Ausrichtung auf den Außenrand der Anlage eines Axialstegs (11) des Tellerrads (5) an einen durch die Segmente (6, 7) des Korbgehäuses (3) und des Korbdeckels (4) gebildeten Anschlagflansch (9a, 9b) fokussiert wird, und die Montagevorrichtung mit angepasster Drehzahl um 360° um die Drehachse (16) gedreht wird.Method for mounting an axle differential comprising a basket housing open axially on one side ( 3 ) and a the opening of the basket housing final basket lid ( 4 ) existing differential basket ( 2 ) and one with the differential basket ( 2 ) rigidly connected Tellerrad ( 5 ), wherein the basket housing ( 3 ), the basket lid ( 4 ) and the ring gear ( 5 ) at an axially interlocking arcuate segments ( 6 . 7 ) of the basket housing ( 3 ) and the basket lid ( 4 ) formed annular bearing seat ( 8th ) for receiving the ring gear ( 5 ) are rigidly connected to each other by means of a single annular weld, characterized in that the basket housing ( 3 ) in one about the common axis of rotation ( 16 ) of the differential basket ( 2 ) and the output bevel gears ( 14a . 14b ) rotatable mounting device is used and fixed, that then first the basket lid ( 4 ) and then the ring gear ( 5 ) on or on the basket housing ( 3 ) are mounted and fixed, and then that the basket housing ( 3 ), the basket lid ( 4 ) and the ring gear ( 5 ) are welded together by means of a laser beam, wherein the laser beam with substantially axial alignment on the outer edge of the system of an axial web ( 11 ) of the ring gear ( 5 ) to one through the segments ( 6 . 7 ) of the basket housing ( 3 ) and the basket lid ( 4 ) stop flange ( 9a . 9b ) and the mounting device with adapted rotational speed by 360 ° about the axis of rotation ( 16 ) is rotated. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskegelräder (13a, 13b), der Differenzialbolzen (15) und die Abtriebskegelräder (14a, 14b) vor dem Einsetzen des Korbgehäuses (3) in die Montagevorrichtung in das Korbgehäuse (3) eingesetzt werden.A method according to claim 8, characterized in that the bevel gears ( 13a . 13b ), the differential bolt ( 15 ) and the output bevel gears ( 14a . 14b ) before inserting the basket housing ( 3 ) in the mounting device in the basket housing ( 3 ) are used. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskegelräder (13a, 13b), der Differenzialbolzen (15) und die Abtriebskegelräder (14a, 14b) nach dem Einsetzen des Korbgehäuses (3) in die Montagevorrichtung in das Korbgehäuse (3) eingesetzt werden.A method according to claim 8, characterized in that the bevel gears ( 13a . 13b ), the differential bolt ( 15 ) and the output bevel gears ( 14a . 14b ) after inserting the basket housing ( 3 ) in the mounting device in the basket housing ( 3 ) are used.
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