DE102010055924A1

DE102010055924A1 - Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung

Info

Publication number: DE102010055924A1
Application number: DE102010055924A
Authority: DE
Inventors: Johann Hamperl; Dipl.-Ing. Rudolf (FH) Reinhardt; Gerald Manns; Dipl.-Ing. Eulenstein Tycho; Dipl.-Ing. M.Sc Krajewski Christian
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-28

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit zwei koaxial angeordneten Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b), mit zumindest zwei mit den Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b) kämmenden Ausgleichsgetrieberädern (11a, 12a, 13a; 11b, 12b, 13b, 14b), die für eine Drehmomentverteilung zwischen den Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b) vorgesehen sind, und mit zumindest zwei Lagerungselementen (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b), die zur Lagerung der Ausgleichsgetrieberäder (11a, 12a, 13a; 11b, 12b, 13b, 14b) und für eine feste Verbindung miteinander vorgesehen sind.
Es wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ein zwischen den Lagerungselementen (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b) angeordnetes Verbindungselement (19a; 19b) aufweist, das mit jedem der Lagerungselemente (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b) stoffschlüssig verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 199 19 515 C2 ist bereits eine Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit zwei koaxial angeordneten Abtriebsgetrieberädern, mit zumindest zwei mit den Abtriebsrädern kämmenden Ausgleichsgetrieberädern, die für eine Drehmomentverteilung zwischen den Abtriebsgetrieberädern vorgesehen sind, und mit zumindest zwei Lagerungselementen, die zur Lagerung der Ausgleichsgetrieberäder und für eine feste Verbindung miteinander vorgesehen sind, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und insbesondere einfach zu montierende Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit zwei koaxial angeordneten Abtriebsgetrieberädern, mit zumindest zwei mit den Abtriebsgetrieberädern kämmenden Ausgleichsgetrieberädern, die für eine Drehmomentverteilung zwischen den Abtriebsgetrieberädern vorgesehen sind, und mit zumindest zwei Lagerungselementen, die zur Lagerung der Ausgleichsgetrieberäder und für eine feste Verbindung miteinander vorgesehen sind.
Es wird vorgeschlagen, dass die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ein zwischen den Lagerungselementen angeordnetes Verbindungselement aufweist, das mit jedem der Lagerungselemente stoffschlüssig verbunden ist. Dadurch können die Lagerungselemente vorteilhaft einfach miteinander verbunden werden, wodurch insbesondere eine einfache und insbesondere einfach zu montierende Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung bereitgestellt werden kann. Unter „zwischen den Lagerungselementen angeordnet” soll dabei insbesondere mittig zwischen den Lagerungselementen angeordnet verstanden werden. Unter einem „Abtriebsgetrieberad” soll dabei insbesondere ein Zahnrad, vorzugsweise ein als Kegelrad ausgebildetes Zahnrad, verstanden werden, das mit einer Antriebswelle einer Fahrzeugachse drehfest verbunden ist, um ein Drehmoment in die Antriebswelle einzuleiten und damit ein mit der Antriebswelle verbundenes Antriebsrad anzutreiben. Unter einem „Ausgleichsgetrieberad” soll insbesondere ein Zahnrad, vorzugsweise ein als ein Kegelrad ausgebildetes Zahnrad, verstanden werden, das zur Übertragung eines Drehmoments mit beiden Abtriebsgetrieberädern kämmt und drehbar auf einem Lagerungselement angeordnet ist. Unter einem „Lagerungselement” soll dabei insbesondere ein Trägerelement verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, ein Ausgleichsgetrieberad innerhalb der Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung zu positionieren und drehbar zu lagern. Vorzugsweise ist ein Ausgleichsgetrieberad dabei mittels einer Gleitlagerung auf dem Lagerungselement gelagert. Unter einer „festen Verbindung” soll dabei insbesondere eine Verbindung verstanden werden, die zumindest zwei Bauteile definiert und starr zueinander positioniert. Vorzugsweise ist eine feste Verbindung dabei als eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet. Unter einem „Verbindungselement” soll hierbei insbesondere ein tragendes Bauteil der Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung verstanden werden, an das alle Lagerungselemente fest angebunden sind. Unter „stoffschlüssig verbunden” soll insbesondere verstanden werden, dass die Masseteile durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden, wie beispielsweise durch Löten, Schweißen, Kleben und/oder Vulkanisieren.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement eine Aufnahme aufweist, die zur Aufnahme einer Zentralelektrode für einen Schweißvorgang vorgesehen ist. Dadurch können die Lagerungselemente insbesondere einfach stoffschlüssig mit dem Verbindungselement verbunden werden. Unter einer „Aufnahme” soll dabei insbesondere eine mittige Durchgangsbohrung verstanden werden, in der die Zentralelektrode angebracht werden kann. Unter einer „Zentralelektrode” soll dabei insbesondere eine für ein Widerstandsschweißverfahren benötigte Elektrode verstanden werden, die zur Ein- oder Ausleitung eines elektrischen Stroms in das bzw. aus dem Verbindungselement vorgesehen ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement zumindest zwei Anbindungsflächen aufweist, mit denen die Lagerungselemente stoffschlüssig verbunden sind. Dadurch können die Lagerungselemente besonderes einfach stoffschlüssig an das Verbindungselement angebunden werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement zumindest eine weitere Anbindungsfläche aufweist und die drei Anbindungsflächen dazu vorgesehen sind, die Lagerungselemente sternsymmetrisch zueinander zu positionieren. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement als ein Polygonprofil ausgebildet ist. Dadurch kann das Verbindungselement besonders vorteilhaft für eine Anbindung von drei Lagerungselementen ausgebildet werden. Unter einem „Polygonprofil” soll dabei insbesondere ein gleichmäßiges Polygonprofil, das zumindest drei gleiche Seitenflächen aufweist, verstanden werden. Vorzugsweise ist das Polygonprofil bei drei daran befestigten Lagerungselementen als ein Sechseck ausgebildet, das drei große und drei kleine Seitenflächen aufweist. Werden vier Lagerungselemente an dem Polygonprofil angebracht, ist das Polygonprofil vorzugsweise als ein Quadratprofil mit vier gleich großen Seitenflächen ausgebildet.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement ringförmig ausgebildet ist. Dadurch kann das Verbindungselement besonders vorteilhaft ausgestaltet werden, wodurch insbesondere eine Montage der Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung verbessert wird. Unter „ringförmig” soll hierbei insbesondere verstanden werden, dass das Verbindungselement einen kreisförmigen Außenmantel und eine kreisförmige Innenfläche aufweist. Vorzugsweise bildet der von der kreisförmigen Innenfläche ausgesparte Bereich die Aufnahme für die Zentralelektrode für das Widerstandsschweißen aus.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das ringförmig ausgebildete Verbindungselement eine in alle Richtungen gleichmäßig gekrümmte Mantelfläche aufweist, auf der die Lagerungselemente stoffschlüssig angebracht sind. Dadurch können die Lagerungselemente besonders vorteilhaft für eine stoffschlüssige Verbindung an dem Verbindungselement angebracht werden. Unter einer „gleichmäßig gekrümmten Mantelfläche” soll dabei insbesondere eine Mantelfläche des ringförmig ausgebildeten Verbindungselements verstanden werden, auf der von jedem Punkt der Mantelfläche eine Krümmung zu allen Seiten hin gleich ist. Das ringförmig ausgebildete Verbindungselement mit der in alle Richtungen gleichmäßig gekrümmte Mantelfläche ist dabei als ein Freischnitt aus einer vollen Kugel herstellbar.
Ferner wird ein Verfahren zur Montage einer Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung mit zwei koaxial angeordneten Abtriebsgetrieberädern, mit zumindest zwei mit den Abtriebsgetrieberädern kämmenden Ausgleichsgetrieberädern, die für eine Drehmomentverteilung zwischen den Abtriebsgetrieberädern vorgesehen sind, und mit zumindest zwei Lagerungselementen, auf denen die Ausgleichsgetrieberäder gelagert und die fest miteinander verbunden sind, vorgeschlagen, bei dem ein zwischen den Lagerungselementen angeordnetes Verbindungselement mit jedem der Lagerungselemente stoffschlüssig verbunden wird. Dadurch werden die Lagerungselemente vorteilhaft mit dem Verbindungselement stoffschlüssig verbunden.
Weiterhin wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das zumindest eine Lagerungselement in einem Widerstandsschweißverfahren stoffschlüssig mit dem Verbindungselement verbunden wird. Dadurch können die Lagerungselemente in einem besonders vorteilhaften Schweißverfahren einfach mit dem Verbindungselement stoffschlüssig verbunden werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung in einer schematischen Ansicht,
2 eine Draufsicht auf Bauteile der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung in einem vormontierten Zustand und
3 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung in einer schematischen Ansicht.
Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung. Die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ist als ein Achsdifferential für ein Kraftfahrzeug ausgebildet. Die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ist dazu vorgesehen, eine Drehmomentverteilung zwischen zwei nicht näher dargestellten angetriebenen Antriebsrädern bereitzustellen. Die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ist dabei dazu vorgesehen, auf jedes der Antriebsräder ein gleiches Drehmoment zu leiten. Eine Drehzahl kann sich zwischen den beiden Antriebsrädern unterscheiden. Dazu ist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung in einem nicht näher dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet und verbindet eine Getriebeausgangswelle drehfest mit zwei nicht näher dargestellten Antriebswellen, die drehfest mit den Antriebsrädern verbunden sind. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung als ein Längsdifferential ausgebildet ist. Dabei wäre die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse angeordnet und würde dabei eine Drehmomentverteilung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse bereitstellen.
Zur Einleitung eines Moments in die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ein Eingangszahnrad 25a auf. Das Eingangszahnrad 25a ist als ein Kegelrad ausgebildet. Das Eingangszahnrad 25a ist dazu vorgesehen, mit einem nicht näher dargestellten Zahnrad zu kämmen, das drehfest mit einer Getriebeausgangswelle verbunden ist. Über die Getriebeausgangswelle ist ein von zumindest einer Antriebsmaschine erzeugbares Drehmoment in die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung einleitbar. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ein als Stirnrad ausgebildetes Eingangszahnrad 25a aufweist, das mit einem ebenfalls als Stirnrad ausgebildeten Zahnrad kämmt, welches mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist.
Die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung weist ein Differentialgehäuse 26a auf. Das Differentialgehäuse 26a ist dazu vorgesehen, einen Differentialinnenraum 27a zumindest größtenteils nach außen zu begrenzen. Das Differentialgehäuse 26a weist eine erste Gehäusehälfte 28a und eine zweite Gehäusehälfte 29a auf, die nach einem Montageverfahren fest miteinander verbunden sind. Die zwei Gehäusehälften 28a, 29a sind jeweils als eine Halbschale ausgebildet. Zur Verbindung weisen die beiden Gehäusehälften 28a, 29a jeweils ein Flanschelement auf, über das sie fest miteinander verbindbar sind. Die Gehäusehälften 28a, 29a weisen jeweils eine Achsöffnung auf, wobei die Achsöffnungen in einem montierten Zustand einander gegenüberliegen. Die Achsöffnungen reichen von dem Differentialinnenraum 27a bis in eine Umgebung. Die zweite Gehäusehälfte 29a ist einstückig mit dem Eingangszahnrad 25a ausgebildet. Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung denkbar, in der die zweite Gehäusehälfte 29a und das Eingangszahnrad 25a als Einzelteile ausgebildet sind, die in einem Montageverfahren fest miteinander verbunden werden. In einem Betriebszustand, in dem ein Moment in die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung eingeleitet wird, dreht sich das Differentialgehäuse 26a um eine Hauptrotationsachse 30a der Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung.
Zur Ausleitung eines Moments weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung zwei Abtriebsgetrieberäder 10a auf. Die Abtriebsgetrieberäder 10a sind jeweils mit einer der Antriebswellen drehfest verbunden. Die Abtriebsgetrieberäder 10a können dabei mittels einer Presspassung mit einer Antriebswelle verbunden sein. Grundsätzlich sind auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende drehfeste Verbindungen zwischen einem der Abtriebsgetrieberäder 10a und einer der Antriebswellen denkbar. Die Antriebswellen sind in einer der Achsöffnungen des Differentialgehäuses 26a gelagert.
Zur Übertragung des Drehmoments von dem Eingangszahnrad 25a auf die beiden Abtriebsgetrieberäder 10a weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung drei Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a auf. Die Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a sind fest mit dem Differentialgehäuse 26a verbunden. Zur Lagerung der drei Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung drei Lagerungselemente 15a, 16a, 17a auf, die dazu vorgesehen sind, fest miteinander verbunden zu werden. Die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a sind jeweils als ein Rundstab ausgebildet und weisen eine Länge auf, die jeweils wesentlich länger ist als ihr Durchmesser. Die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a weisen ein radial inneres Ende und ein radial äußeres Ende auf. An dem radial inneren Ende weisen die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a jeweils eine Anbindungsfläche 34a, 35a, 36a auf. In einem vormontierten Zustand weist jede der Anbindungsflächen 34a, 35a, 36a der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a jeweils eine spitz zulaufende Erhöhung 37a, 38a, 39a auf. Die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a sind dazu vorgesehen, jeweils eines der Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a drehbar zu lagern. Dabei ist das Ausgleichsgetrieberad 11a auf dem Lagerungselement 15a, das Ausgleichsgetrieberad 12a auf dem Lagerungselement 16a und das Ausgleichsgetrieberad 13a auf dem Lagerungselement 17a gelagert. Die Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a sind mittels einer Gleitlagerung auf den Lagerungselementen 15a, 16a, 17a gelagert. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a jeweils mittels eines Nadellagers oder eines anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Wälzlagers drehbar auf den Lagerungselementen 15a, 16a, 17a gelagert sind. Die Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a übertragen ein Drehmoment, das in das Differentialgehäuse 26a eingeleitet wird, in die Abtriebsgetrieberäder 10a.
Zur Befestigung der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a an dem Differentialgehäuse 26a weist die erste Gehäusehälfte 28a drei Bohrungen 31a, 32a, 33a auf, die jeweils dazu vorgesehen sind, ein Lagerungselement 15a, 16a, 17a aufzunehmen. Die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a sind mit einer Presspassung in den Bohrungen 31a, 32a, 33a fixiert. Die Bohrungen 31a, 32a, 33a sind gleichmäßig beabstandet in der ersten Gehäusehälfte 28a eingebracht. Dabei weisen die Bohrungen 31a, 32a, 33a jeweils einen Winkel von 120 Grad zueinander auf. Dadurch sind die in den Bohrungen 31a, 32a, 33a fixierten Lagerungselemente 15a, 16a, 17a gleichmäßig, in einem Winkel von 120 Grad zueinander angeordnet. Die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a sind sternsymmetrisch zueinander angeordnet.
Zur festen Verbindung der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ein Verbindungselement 19a auf. Zur festen Verbindung der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a ist das Verbindungselement 19a stoffschlüssig mit jedem der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a verbunden. Das Verbindungselement 19a ist mittig zwischen den Lagerungselementen 15a, 16a, 17a angeordnet. Das Verbindungselement 19a umfasst drei Anbindungsflächen 21a, 22a, 23a, an denen die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a stoffschlüssig angebracht sind. Das Verbindungselement 19a ist als ein Polygonprofil ausgebildet. In einem vormontierten Zustand sind die drei Anbindungsflächen 21a, 22a, 23a eben ausgestaltet. An jede der Anbindungsflächen 21a, 22a, 23a ist jeweils eines der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a stoffschlüssig angebunden. Das Lagerungselement 16a ist stoffschlüssig mit der Anbindungsfläche 21a, das Lagerungselement 17a ist stoffschlüssig mit der Anbindungsfläche 22a und das Lagerungselement 18a ist stoffschlüssig mit der Anbindungsfläche 23a verbunden. Die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a sind mittels eines Widerstandsschweißverfahrens stoffschlüssig mit den Anbindungsflächen 21a, 22a, 23a des Verbindungselements 19a verbunden. Zur Aufnahme einer Zentralelektrode für das Widerstandsschweißverfahren weist das Verbindungselement 19a eine zentrale Aufnahme 20a auf. Die zentrale Aufnahme 20a ist mittig in dem Verbindungselement 19a angeordnet und durchgängig ausgebildet. Die zentrale Aufnahme 20a steht im Wesentlichen in einem 90-Grad-Winkel zu den Anbindungsflächen 21a, 22a, 23a und ist koaxial zu der Hauptrotationsachse 30a der Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung angeordnet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass ein anderes dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Schweißverfahren zum stoffschlüssigen Anbinden der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a an das Verbindungselement 19a angewendet wird.
In einem Montageverfahren werden die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a in den Differentialinnenraum 27a eingebracht und mit ihrem äußeren Ende in die dafür vorgesehenen Bohrungen 31a, 32a, 33a eingepasst. Dadurch sind die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a in den Bohrungen 31a, 32a, 33a an einer Stelle fixiert. Anschließend werden die Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a auf den Lagerungselementen 15a, 16a, 17a angebracht. Dabei können die Ausgleichsgetrieberäder 11a, 12a, 13a durch Sicherungsringe oder andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende konstruktive Maßnahmen in einer definierten Position fixiert werden. Anschließend wird das Verbindungselement 19a in der Mitte der drei Lagerungselemente 15a, 16a, 17a fixiert. Dabei entsteht zwischen den drei Anbindungsflächen 21a, 22a, 23a des Verbindungselements 19a und den Anbindungsflächen 34a, 35a, 36a des jeweiligen Lagerungselements 15a, 16a, 17a aufgrund der spitz zulaufenden Erhöhungen 37a, 38a, 39a eine Punktberührung.
Das Verbindungselement 19a kann dabei beispielsweise durch eine speziell dafür ausgelegte Montagevorrichtung und/oder durch die Zentralelektrode, die zum Schweißen in der zentralen Bohrung angebracht wird, fixiert werden. An jedem der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a wird eine Gegenelektrode zum Widerstandschweißen angebracht. Die Zentralelektrode und die Gegenelektroden bilden jeweils ein Ende eines Schweißstromkreises aus. Sind die Zentralelektrode und die Gegenelektroden angeschlossen, ist der Schweißstromkreis geschlossen. Wird nun eine Hochspannung an die Zentralelektrode und die Gegenelektroden angelegt, fließt ein Strom durch die Lagerungselemente 15a, 16a, 17a und das Verbindungselement 19a. An der Stelle, an der zwischen dem entsprechenden Lagerungselement 15a, 16a, 17a und der entsprechenden Anbindungsfläche 21a, 22a, 23a des Verbindungselements 19a eine Punktberührung vorliegt, entsteht durch den großen elektrischen Widerstand, der durch die Punktberührung erzeugt wird, eine extreme Hitze, die über einer Schmelztemperatur des Materials des Verbindungselements 19a und der Lagerungselemente 15a, 16a, 17a liegt. Durch Aufschmelzen von Bereichen um den Berührpunkt werden das entsprechende Lagerungselement 15a, 16a, 17a und das Verbindungselement 19a stoffschlüssig miteinander verbunden.
In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 und 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 und 2 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 3 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 verwiesen werden.
Die 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung. Die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ist als ein Achsdifferential für ein Kraftfahrzeug ausgebildet. Die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ist dabei dazu vorgesehen, auf jedes der Antriebsräder ein gleiches Drehmoment zu leiten. Eine Drehzahl kann sich zwischen den beiden Antriebsrädern unterscheiden. Dazu ist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung in einem nicht näher dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet und verbindet eine Getriebeausgangswelle drehfest mit zwei Antriebswellen, die drehfest mit den Antriebsrädern verbunden sind.
Zur Einleitung eines Moments in die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ein Eingangszahnrad 25b auf. Das Eingangszahnrad 25b ist als ein Kegelrad ausgebildet. Die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung weist ein Differentialgehäuse 26b auf. Das Differentialgehäuse 26b ist dazu vorgesehen, einen Differentialinnenraum 27b zumindest größtenteils nach außen zu begrenzen. Das Differentialgehäuse 26b weist eine erste Gehäusehälfte 28b und eine zweite Gehäusehälfte 29b auf. Zur Ausleitung eines Moments weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung zwei Abtriebsgetrieberäder 10b auf. Die Abtriebsgetrieberäder 10b sind jeweils mit einer Antriebswelle drehfest verbunden. In einem Betriebszustand, in dem ein Moment in die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung eingeleitet wird, dreht sich das Differentialgehäuse 26b um eine Hauptrotationsachse 30b der Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung.
Zur Übertragung des Drehmoments von dem Eingangszahnrad 25b auf die beiden Abtriebsgetrieberäder 10b weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung vier Ausgleichsgetrieberäder 11b, 12b, 13b, 14b auf. Die Ausgleichsgetrieberäder 11b, 12b, 13b, 14b sind fest mit dem Differentialgehäuse 26b verbunden. Zur Lagerung der vier Ausgleichsgetrieberäder 11b, 12b, 13b, 14b weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung vier Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b auf, die dazu vorgesehen sind, fest miteinander verbunden zu werden. Die Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b sind dazu vorgesehen, jeweils eines der Ausgleichsgetrieberäder 11b, 12b, 13b, 14b drehbar zu lagern. Dabei ist das Ausgleichsgetrieberad 11b auf dem Lagerungselement 15b, das Ausgleichsgetrieberad 12b auf dem Lagerungselement 16b, das Ausgleichsgetrieberad 13b auf dem Lagerungselement 17b und das Ausgleichsgetrieberad 14b auf dem Lagerungselement 18b gelagert. Die Ausgleichsgetrieberäder 11b, 12b, 13b, 14b sind mittels einer Gleitlagerung auf den Lagerungselementen 15b, 16b, 17b, 18b gelagert. Die Ausgleichsgetrieberäder 11b, 12b, 13b, 14b übertragen ein Drehmoment, das in das Differentialgehäuse 26b eingeleitet wird, in die Abtriebsgetrieberäder 10b.
Zur Befestigung der Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b an dem Differentialgehäuse 26b weist die erste Gehäusehälfte 28b vier Bohrungen 31b, 32b, 33b, 40b auf, die jeweils dazu vorgesehen sind, ein Lagerungselement 15b, 16b, 17b, 18b aufzunehmen. Die Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b sind mit einer Presspassung in den Bohrungen 31b, 32b, 33b, 40b fixiert. Die Bohrungen 31b, 32b, 33b, 40b sind gleichmäßig beabstandet in der ersten Gehäusehälfte 28b eingebracht. Dabei weisen die Bohrungen 31b, 32b, 33b, 40b jeweils einen Winkel von 90 Grad zueinander auf. Dadurch sind die in den Bohrungen 31b, 32b, 33b fixierten Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b gleichmäßig, in einem Winkel von 90 Grad zueinander angeordnet.
Zur festen Verbindung der Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b weist die Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung ein Verbindungselement 19b auf. Zur festen Verbindung der Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b ist das Verbindungselement 19b stoffschlüssig mit jedem der Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b verbunden. Das Verbindungselement 19b ist mittig zwischen den Lagerungselementen 15b, 16b, 17b, 18b angeordnet. Das Verbindungselement 19b ist ringförmig ausgebildet. Dabei weist das Verbindungselement 19b eine in alle Richtungen gleichmäßig gekrümmte Mantelfläche 24b auf, auf der die Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b stoffschlüssig angebracht sind. Die Mantelfläche 24b ist kugelförmig ausgebildet. Die in alle Richtungen gleichmäßig gekrümmte Mantelfläche 24b ist dabei symmetrisch ausgebildet, wodurch das Verbindungselement 19b in einer axialen Mitte einen maximalen Radius aufweist. Der maximale Radius beträgt dabei 72 mm. Eine Axialrichtung entspricht dabei der Richtung der Hauptrotationsachse 30b. Das Verbindungselement 19b weist in Richtung der Hauptrotationsachse 30b eine Dicke von 32 mm auf. Grundsätzlich kann das Verbindungselement 19b natürlich auch andere Maße aufweisen, die angegebenen Größenordnungen sollen hierbei nur exemplarisch zur Erläuterung des einen Ausführungsbeispiels dienen.
Die Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b sind stoffschlüssig an der Mantelfläche 24b des Verbindungselements 19b angebracht. Dabei sind die Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b mittels eines Widerstandsschweißverfahrens stoffschlüssig mit der Mantelfläche 24b des Verbindungselements 19b verbunden. Zur Aufnahme einer Zentralelektrode für das Widerstandsschweißverfahren weist das Verbindungselement 19b eine zentrale Aufnahme 20b auf. Die zentrale Aufnahme 20b ist mittig in dem Verbindungselement 19b angeordnet und durchgängig ausgebildet. Die zentrale Aufnahme 20b ist im Wesentlichen koaxial zu der Hauptrotationsachse 30b der Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung.
In einem Montageverfahren werden die Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b in den Differentialinnenraum 27b eingebracht und mit ihrem äußeren Ende in die dafür vorgesehenen Bohrungen 31b, 32b, 33b, 40b eingepasst. Dadurch sind die Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b in den Bohrungen 31b, 32b, 33b, 40b an einer Stelle fixiert. Anschließend werden die Ausgleichsgetrieberäder 11b, 12b, 13b, 14b auf den Lagerungselementen 15b, 16b, 17b, 18b angebracht. Dabei können die Ausgleichsgetrieberäder 11b, 12b, 13b, 14b durch Sicherungsringe oder dem Fachmann als sinnvoll erscheinende konstruktive Maßnahmen in einer definierten Position auf den Lagerungselementen 15b, 16b, 17b, 18b fixiert werden. Anschließend wird das Verbindungselement 19b in der Mitte der vier Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b fixiert. Dabei entsteht zwischen innen liegenden Anbindungsflächen und der in alle Richtungen gleichmäßig gekrümmten Mantelfläche 24b des Verbindungselements 19b eine Punktverbindung. Das Verbindungselement 19b kann dabei beispielsweise durch eine speziell dafür ausgelegte Montagevorrichtung und/oder durch die Zentralelektrode, die zum Schweißen in der zentralen Aufnahme 20b angebracht wird, fixiert werden. An jedem der Lagerungselemente 15b, 16b, 17b wird eine Gegenelektrode für das Widerstandsschweißverfahren angebracht. Die Zentralelektrode und die Gegenelektroden bilden jeweils ein Ende eines Schweißstromkreises aus. Sind die Zentralelektrode und die Gegenelektroden angeschlossen, ist der Schweißstromkreis geschlossen. Wird nun eine Hochspannung an die Zentralelektrode und die Gegenelektroden angelegt, fließt ein Strom durch die Lagerungselemente 15b, 16b, 17b, 18b und das Verbindungselement 19b. An der Stelle, an der zwischen dem entsprechenden Lagerungselement 15b, 16b, 17b, 18b und der Mantelfläche 24b eine Punktberührung vorliegt, entsteht durch den großen elektrischen Widerstand, der durch die Punktberührung erzeugt wird, eine extreme Hitze, die über einer Schmelztemperatur des Materials des Verbindungselements 19b und des entsprechenden Lagerungselements 15b, 16b, 17b, 18b liegt. Durch Aufschmelzen von Bereichen um den Berührpunkt werden das entsprechende Lagerungselement 15b, 16b, 17b, 18b und das Verbindungselement 19b stoffschlüssig miteinander verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19919515 C2 [0002]

Claims

Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit zwei koaxial angeordneten Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b), mit zumindest zwei mit den Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b) kämmenden Ausgleichsgetrieberädern (11a, 12a, 13a; 11b, 12b, 13b, 14b), die für eine Drehmomentverteilung zwischen den Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b) vorgesehen sind, und mit zumindest zwei Lagerungselementen (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b), die zur Lagerung der Ausgleichsgetrieberäder (11a, 12a, 13a; 11b, 12b, 13b, 14b) und für eine feste Verbindung miteinander vorgesehen sind, gekennzeichnet durch ein zwischen den Lagerungselementen (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b) angeordnetes Verbindungselement (19a; 19b), das mit jedem der Lagerungselemente (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b) stoffschlüssig verbunden ist.
Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (19a; 19b) eine Aufnahme (20a; 20b) aufweist, die zur Aufnahme einer Zentralelektrode für einen Schweißvorgang vorgesehen ist.
Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (19a) zumindest zwei Anbindungsflächen (21a, 22a) aufweist, mit denen die Lagerungselemente (15a, 16a) stoffschlüssig verbunden sind.
Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (19a) zumindest eine weitere Anbindungsfläche (23a) aufweist und die drei Anbindungsflächen (21a, 22a, 23a) dazu vorgesehen sind, die Lagerungselemente (15a, 16a, 17a) sternsymmetrisch zueinander zu positionieren.
Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (19a) ein Polygonprofil aufweist.
Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (19b) ringförmig ausgebildet ist.
Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmig ausgebildete Verbindungselement (19b) eine in alle Richtungen gleichmäßig gekrümmte Mantelfläche (24b) aufweist, auf der die Lagerungselemente (15b, 16b, 17b, 18b) stoffschlüssig angebracht sind.
Verfahren zur Montage einer Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung, insbesondere einer Kraftfahrzeugdifferentialvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei koaxial angeordneten Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b), mit zumindest zwei mit den Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b) kämmenden Ausgleichsgetrieberädern (11a, 12a, 13a; 11b, 12b, 13b, 14b), die für eine Drehmomentverteilung zwischen den Abtriebsgetrieberädern (10a; 10b) vorgesehen sind, und mit zumindest zwei Lagerungselementen (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b), auf denen die Ausgleichsgetrieberäder (11a, 12a, 13a; 11b, 12b, 13b, 14b) gelagert und die fest miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch ein zwischen den Lagerungselementen (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b) angeordnetes Verbindungselement (19a; 19b), das mit jedem der Lagerungselemente (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b) stoffschlüssig verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lagerungselement (15a, 16a, 17a; 15b, 16b, 17b, 18b) in einem Widerstandsschweißverfahren stoffschlüssig mit dem Verbindungselement (19a; 19b) verbunden wird.