DE102011087567A1

DE102011087567A1 - Differential e.g. bevel gear differential, for drive train for e.g. internal combustion engine drive of passenger car, has sun wheel integrally designed with axle and including contour for form-fit connecting with connection element

Info

Publication number: DE102011087567A1
Application number: DE201110087567
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN; Rainer Schübel; Ernst Masur
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-06

Abstract

The differential (1) has sun wheels (2, 3) rotatably arranged in a housing (6), which is designed as a planetary carrier (5). A connection gear wheel is rotatably mounted in the housing and actively connected with the sun wheels such that a torque is transferred from the housing and/or one of the sun wheels to the other sun wheel. A full-floating axle (13) transfers the torque to a driven shaft. One of the sun wheels (3) is axially extended from the housing, integrally designed with the axle, and includes a contour for form-fit connecting with a connection element e.g. flange and bell (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Differenzial für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Sonnenrädern, die jeweils mit einer Abtriebswelle verbindbar sind, wobei die Sonnenräder in einem als Planetenträger ausgebildeten Gehäuse drehbar angeordnet sind und zumindest ein Verbindungszahnrad drehbar im Gehäuse gelagert ist sowie in Wirkbeziehung mit den beiden Sonnenrädern steht, derart, das Drehmoment vom Gehäuse und/oder einem Sonnenrad auf das andere Sonnenrad übertragbar ist, wobei jedes Sonnenrad mit einer Steckachse verbunden ist, über die Drehmoment zur jeweiligen Abtriebswelle übertragbar ist, wobei sich zumindest ein Sonnenrad axial aus dem Gehäuse heraus erstreckt.The invention relates to a differential for a motor vehicle, with two sun gears, which are each connected to an output shaft, wherein the sun gears are rotatably disposed in a housing formed as a planet carrier and at least one connecting gear is rotatably mounted in the housing and is in operative relationship with the two sun gears in that the torque is transferable from the housing and / or a sun gear to the other sun gear, each sun gear being connected to a thru-axle via which torque is transmittable to the respective output shaft, at least one sun gear extending axially out of the housing.

Aus dem Stand der Technik sind Differentialgetriebe, die auch als allgemein als Differenziale bezeichnet werden, bekannt, bspw. Kegelraddifferenziale. So offenbart bspw. die DE 10 2009 012 256 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug. Diese Druckschrift offenbart eine Antriebsvorrichtung für ein elektromotorisch angetriebenes Fahrzeug, umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator sowie ein Differenzialgetriebe mit einer ersten drehbar gelagerten Abtriebswelle, einer zweiten drehbar gelagerten Abtriebswelle und einem Differenzialkorb. Der Differenzialkorb besitzt mehrere Getrieberäder, über welche die beiden Abtriebswellen angetrieben werden. Das Differenzialgetriebe ist in dem Elektromotor derart integriert, dass der Rotor drehfest mit dem Differenzialkorb verbunden ist. Das Differenzialgetriebe ist als Kegelraddifferenzial in einer Ausführungsform ausgebildet. From the prior art differential gears, which are also referred to as generally as differentials, known, for example. Bevel gear differentials. For example, the DE 10 2009 012 256 A1 a drive device for an electric vehicle. This document discloses a drive device for an electric motor-driven vehicle, comprising an electric motor with a rotor and a stator and a differential gear with a first rotatably mounted output shaft, a second rotatably mounted output shaft and a differential cage. The differential cage has a plurality of gears, via which the two output shafts are driven. The differential gear is integrated in the electric motor such that the rotor is rotatably connected to the differential cage. The differential gear is designed as a bevel gear differential in one embodiment.

Die Kraftübertragung erfolgt durch die Getrieberäder, die in der DE 10 2009 012 256 A1 als Kegelräder ausgelegt sind und die auf der Innenseite des Differenzialkorbs drehbar gelagert sind. Die Kegelräder sind zwei Ausgleichsräder und zwei Seitenräder. Dabei ist das erste Seitenrad mit der ersten Abtriebswelle und das zweite Seitenrad mit der zweiten Abtriebswelle drehfest verbunden. Die Abtriebswellen verlaufen koaxial zu einer Drehachse A, um welche der Differenzialkorb drehbar gelagert ist. Die Ausgleichsräder sind über je einen Zapfen mit dem Differenzialkorb verbunden und in diesem drehbar gelagert und gemeinsam umlaufend um die Drehachse A, wobei sie mit den Seitenrädern in Eingriff sind.The power transmission takes place through the gear wheels, which in the DE 10 2009 012 256 A1 are designed as bevel gears and which are rotatably mounted on the inside of the differential cage. The bevel gears are two differential gears and two side gears. In this case, the first side gear is rotatably connected to the first output shaft and the second side gear to the second output shaft. The output shafts extend coaxially to a rotation axis A, about which the differential cage is rotatably mounted. The differential gears are connected via a respective pin with the differential cage and rotatably mounted in this and together revolve around the axis of rotation A, wherein they are in engagement with the side gears.

Aus dem Stand der Technik sind auch Stirnraddifferenziale bekannt, bspw. aus der WO 2011/003747 A2 , der DE 10 2007 004 709 A1 , der DE 10 2007 004 712 A1 und der DE 10 2007 040 475 A1 .Stirnraddifferenziale are known from the prior art, for example. From the WO 2011/003747 A2 , of the DE 10 2007 004 709 A1 , of the DE 10 2007 004 712 A1 and the DE 10 2007 040 475 A1 ,

Die DE 10 2007 004 709 A1 offenbart bspw. ein Stirnraddifferenzial mit wenigstens einer Summenwelle für die Verteilung von Drehmomenten an ein erstes Differenzialglied sowie an ein zweites Differenzialglied über mindestens drei aus jeweils einem ersten Planetenrad und einem zweiten Planetenrad gebildete Paare, wobei die Planetenräder eines Paares einander gegenüberliegend und wirkverbunden sind. Die Planetenräder und Sonnenräder sind dabei wie folgt beschrieben ausgebildet und angeordnet:

a Jedes Planetenpaar weist zwei Planetenräder auf, die vorzugsweise identisch als Gleichteile gestaltet sind.
b Die Planetenräder weisen jeweils einen außenzylindrischen nicht verzahnten Abschnitt und längs daneben einen verzahnten Abschnitt auf.
c Die radialen äußeren Abmessungen, bspw. ein Außenradius, des nicht verzahnten Abscphnitts sind geringer, als die kleinstmöglichen radialen äußersten Abmessungen, bspw. verglichen zum Kopfkreisradius, des verzahnten Abschnitts. Dabei ist der Außendurchmesser des nicht verzahnten Abschnitts mindestens kleiner als der Zahnkopfdurchmesser, vorzugsweise aber gleich oder kleiner als der Zahnfußdurchmesser des verzahnten Abschnitts.
d Der verzahnte Abschnitt der betrachteten Planetenräder ist als Stirnverzahnung, Geradverzahnung, Schrägverzahnung, Keilverzahnung oder schraubenförmige Verzahnung ausgebildet.
e Jedes der Planetenräder sitzt entweder auf einem separaten Planetenbolzen, oder ist auf zwei Zapfen aufgenommen bzw. weist selbst zwei axial aus dem Planetenrad hervorstehende Zapfen auf.
f Der Planetenbolzen und das Planetenrad mit Zapfen bzw. das Planetenrad auf Zapfen ist beidseitig in oder an dem Gehäuse gelagert.
g Die Zapfen, mit denen das jeweilige Planetenrad alternativ aufgenommen ist, sind entweder einteilig mit einem Blechgehäuse ausgebildet oder als separate Bauteile in dieses eingebracht.
h Alternativ zu den vorgenannten Ausführungen der Lagerung der Planetenräder sind ein- oder mehrteilige Zapfen einmaterialig mit dem Planetenrad ausgebildet oder separat an dem jeweiligen Planetenrad befestigte Elemente.
i Das Planetenrad ist in diesen Fällen entweder drehbar auf dem Zapfen oder auf dem Planetenbolzen um die Bolzenachse oder mit dem Bolzen gelagert.
j Die nicht verzahnten Abschnitte der Planetenräder weisen längs in entgegengesetzte Richtung, so dass die Stirnseiten der nicht verzahnten Abschnitte jeweils längs nach außen, vorzugsweise zur Lagerung der Planetenbolzen im Gehäuse hin, weisen.
k Jedes der Planetenräder eines Paares greift jeweils mit einem in Längsrichtung am Planetenrad außen liegenden Teilabschnitt seines verzahnten Abschnitts in die Verzahnung eines anderen der beiden Differenzglieder des Differenzials ein.
l Der außen liegende Abschnitt, der auch als äußerer Teilabschnitt bezeichnet werden kann, geht in Längsrichtung des Planetenrades betrachtet, also gleichgerichtet mit der Bolzenachse, von einem Ende des Planetenrades aus bis an einen, in Längsrichtung mittleren Teilabschnitt der Verzahnung.
m Die Bereiche des äußeren Teilabschnitts, mit denen das jeweilige Planetenrad in die Innen- bzw. Außenverzahnung des Differenzglieds eingreift, entspricht vorzugsweise der Hälfte der Breite der Verzahnung in Längsrichtung des verzahnten Abschnitts.
n In die Umfangslücke eines jeden Planetenrads eines Paares, die um den nicht verzahnten Abschnitt ausgebildet ist, taucht jeweils die Verzahnung jenes Differenzglieds der zwei Differenzglieder radial und axial berührungslos ein, welches mit dem äußeren Teilabschnitt der Verzahnung des anderen Planetenrades des gleichen Paares kämmt.
o Die Umfangslücke ist axial in die eine Längsrichtung, durch den längs innenliegenden mittleren Teilabschnitt der Verzahnung, und in die andere Längsrichtung bspw. durch das Gehäuse oder durch einen anderen Axialanschlag für das Planetenrad begrenzt.
p Die Planetenräder eines Paares stehen jeweils an dem mittleren Teilabschnitt des verzahnten Abschnitts miteinander in Eingriff.
q Der mittlere Teilabschnitt ist in Längsrichtung zwischen dem äußeren Teilabschnitt der Verzahnung und dem nicht verzahnten Abschnitt ausgebildet.
r Die Wahl des Typs und der Abmaßung der Verzahnung des äußeren Abschnitts können sich an dem mittleren Abschnitt fortsetzen, alternativ aber auch andere sein.
s Die Breite des mittleren Teilabschnitts, an dem die Planetenräder miteinander verzahnt sind, ist vorzugsweise die andere Hälfte der Breite der Verzahnung in Längsrichtung des verzahnten Abschnitts.
t Pro Differenzial sind mindestens drei, vorzugsweise jedoch vier oder fünf Stück der Plantetenradpaare angeordnet.

The DE 10 2007 004 709 A1 discloses, for example, a Stirnraddifferenzial with at least one sum shaft for the distribution of torque to a first differential element and to a second differential element via at least three formed from a respective first planetary gear and a second planetary gear pairs, wherein the planet gears of a pair are opposite to each other and operatively connected. The planet gears and sun gears are designed and arranged as follows:

a Each pair of planets has two planetary gears, which are preferably identically designed as identical parts.
b The planet gears each have an outer cylindrical non-toothed portion and along a toothed portion.
c The radially outer dimensions, for example, an outer radius, of the non-toothed Abscpitts are less than the smallest possible radial outermost dimensions, for example. Compared to the tip circle, the toothed portion. In this case, the outer diameter of the non-toothed portion is at least smaller than the tooth tip diameter, but preferably equal to or smaller than the Zahnfußdurchmesser the toothed portion.
d The toothed section of the considered planet wheels is designed as spur toothing, spur toothing, helical toothing, spline toothing or helical toothing.
e Each of the planetary gears is either located on a separate planetary pin, or is accommodated on two pins or even has two axially projecting from the pinion pin.
f The planetary pin and the planetary gear with pin or the planet gear on pin is mounted on both sides in or on the housing.
g The pins with which the respective planet gear is alternately received, either integrally formed with a sheet metal housing or introduced as a separate components in this.
h As an alternative to the above-mentioned embodiments of the bearing of the planet gears are one or multi-part pin einmaterialig formed with the planet or separately attached to the respective planetary gear elements.
i The planetary gear is in these cases either rotatably mounted on the pin or on the planet shaft about the pin axis or with the bolt.
j The non-toothed portions of the planet gears have longitudinally in the opposite direction, so that the end faces of the non-toothed portions each longitudinally outward, preferably for storage of the planet pins in the housing, point.
k Each of the planetary gears of a pair each engages with a longitudinally on the planetary gear outer portion of its toothed portion in the teeth of another of the two differential links of the differential.
The outer section, which can also be referred to as outer section, goes viewed in the longitudinal direction of the planet gear, that is rectified with the bolt axis, from one end of the planet gear to a, in the longitudinal direction middle portion of the toothing.
m The regions of the outer portion, with which engages the respective planetary gear in the inner and outer toothing of the differential element, preferably corresponds to half the width of the toothing in the longitudinal direction of the toothed portion.
n In the circumferential gap of each planetary gear of a pair, which is formed around the non-toothed portion, respectively dives the teeth of that differential element of the two differential elements radially and axially contactless, which meshes with the outer portion of the teeth of the other planetary gear of the same pair.
o The circumferential gap is axially limited in the one longitudinal direction, by the longitudinally inner central portion of the toothing, and in the other longitudinal direction, for example. By the housing or by another axial stop for the planet.
p The planet gears of a pair are engaged with each other at the middle portion of the toothed portion.
q The middle portion is formed longitudinally between the outer portion of the teeth and the non-toothed portion.
r The choice of the type and dimension of the teeth of the outer portion may continue at the middle portion, but may alternatively be others.
s The width of the central portion at which the planet gears are meshed with each other is preferably the other half of the width of the teeth in the longitudinal direction of the toothed portion.
At least three, but preferably four or five, pieces of the planetary wheel pairs are arranged per differential.

Die Längsrichtung stimmt dabei mit den Bolzenachsen überein. Aus diesen Merkmalen folgt:

u Die erforderliche Gesamtbreite des verzahnten Abschnitts eines jeden der Planetenräder ist vorzugsweise die Summe aus der Breite des Differenzglieds, das in Zahneingriff mit dem Planeten steht und aus der Breite des Teilabschnitts der Verzahnung, mit dem die Planetenräder des gleichen Paares miteinander kämmen, höchstens noch zuzüglich Fertigungs-, Montage- bzw. gestaltungsbedingter Abstände, Phasen, Abstandshalter und ähnlichem.
v Die erforderliche Breite des nicht verzahnten Abschnitts des Planetenrades entspricht bevorzugt der Breite der Verzahnung des Differenzgliedes, welches mit dem anderen Planetenrad des gleichen Paares kämmt, höchstens noch zuzüglich Fertigungs-, Montage- bzw. gestaltungsbedingte Abstände, Phasen, Abstandshalter und ähnlichem.
w Die Verzahnung des Differenzgliedes taucht möglichst so weit in die Umfangslücke ein, dass sich das Differenzglied und das betreffende Planetenrad gerade noch nicht berühren.

The longitudinal direction coincides with the pin axes. From these characteristics follows:

u The required total width of the toothed portion of each of the planetary gears is preferably the sum of the width of the differential member meshing with the planet and the width of the portion of the toothing with which the planet gears of the same pair mesh with each other at most Manufacturing, assembly or design-related distances, phases, spacers and the like.
v The required width of the non-toothed portion of the planetary gear preferably corresponds to the width of the toothing of the differential member, which meshes with the other planetary gear of the same pair, at most plus manufacturing, assembly or design-related distances, phases, spacers and the like.
w The toothing of the differential element dives into the circumferential gap as far as possible so that the differential element and the respective planetary gear are just not touching.

Die Zahnbreite für den Zahneingriff der miteinander verzahnten Bauteile des in der DE 10 2007 004 709 A1 vorgestellten Differenzials, ist breiter als die bis dahin üblichen Außenabmessungen, denn, die Planetenräder sind im Paar miteinander und mit den Differenzgliedern ohne weitere axiale Lücken verschachtelt. Höhere Drehmomente sind übertragbar. Die Planetenräder sind nicht an einem gesonderten längsmittig im Differenzial angeordneten Planetenträger, sondern beidseitig eben als Planetenträger fungierenden Gehäuse gelagert. Durch die zwei Lagerstellen anstelle nur einer, ist die Konstruktion steifer und weniger anfällig gegen Verkippung und somit weniger anfällig gegen die durch Verkippung entstehenden Nachteile.The tooth width for the tooth engagement of the toothed components of the in DE 10 2007 004 709 A1 presented differential, is wider than the hitherto usual outer dimensions, because, the planetary gears are nested in pairs and with the differential links without further axial gaps. Higher torques are transferable. The planet gears are not mounted on a separate longitudinally arranged in the differential planet carrier, but on both sides just acting as a planet carrier housing. The two bearing points instead of just one, the construction is stiffer and less prone to tipping and thus less susceptible to the disadvantages caused by tilting.

Die Paare eines Planetentriebes können umfangseitig näher aneinander gerückt werden, da zum einen die Belastung pro Planeten auf jeweils zwei Lagerstellen im oder am Gehäuse verteilt werden und zum anderen die Gehäusekonstruktion an sich schon stabiler ist, als dies ein mittig angeordneter scheibenförmiger Planetenträger aus Blech ist. Der Bauraum, der umfangsseitig zwischen den einzelnen Lagerstellen für stützendes Material zur Verfügung stehen muss, ist gering. Der für einen mittig angeordneten Planetenträger benötigte axiale Bauraum entfällt durch die Lagerung im Gehäuse. Die Verzahnung kann um diesen Betrag zusätzlich breiter ausgeführt werden. Damit kann auch wieder der Berührradius verringert und auf die steifere Anordnung und somit die den Verformungen weniger anfälligen Konstruktionen zurückgegriffen werden. Die Herstellung eines solchen Planetentriebs ist kostengünstiger, da die aufwändige Herstellung der Hohlräder entfällt. Aufwändig ist z.B. die Innenbearbeitung der Innenverzahnung.The pairs of a planetary gear can be moved closer to each other on the circumference, since on the one hand the load per planet are distributed to two bearings in or on the housing and on the other hand, the housing construction itself is already more stable than this is a centrally located disc-shaped planet carrier made of sheet metal. The installation space, which must be available circumferentially between the individual bearing points for supporting material, is low. The axial space required for a centrally arranged planetary carrier is eliminated by the storage in the housing. The gearing can be made wider by this amount. Thus, the contact radius can be reduced again and resorted to the stiffer arrangement and thus the less susceptible to deformation structures. The production of such a planetary drive is cheaper, since the complex production of the ring gears is eliminated. Elaborate is e.g. the internal machining of the internal toothing.

Die DE 10 2007 004 712 A1 offenbart ebenfalls ein Stirnraddifferenzial mit einem mindestens zweiteiligen Gehäuse und mit einem an dem Gehäuse befestigten und mit dem Gehäuse zur Drehachse des Stirnraddifferenzials konzentrischen Antriebsrads, wobei ein erster Gehäuseabschnitt und ein zweiter Gehäuseabschnitt und ein Befestigungsabschnitt des Antriebsrads mittels Befestigungsmittels axial aneinander befestigt und an die Gehäuseabschnitte sowie das Antriebsrad dabei in Umfangsrichtung gegeneinander drehfest geführt und zur Drehachse aneinander fixiert sind. The DE 10 2007 004 712 A1 also discloses a spur gear differential with an at least two-part housing and with a drive wheel concentric with the housing and concentric with the housing to the axis of rotation of the spur gear differential, a first housing portion and a second housing portion and a mounting portion of the drive wheel secured axially by fasteners and to the housing portions the drive wheel guided in the circumferential direction against each other against rotation and are fixed to each other to the rotation axis.

Die WO 2011/003747 A2 offenbart auch ein Stirnraddifferenzial mit einer ersten Sonne und einer zweiten Sonne, wobei der ersten Sonne ein erster Satz Planetenräder und der zweiten Sonne ein zweiter Satz Planetenräder zugeordnet ist und der erste Satz Planetenräder mit dem zweiten Satz Planetenräder kämmt und dabei die Anzahl der Zähne der ersten Sonne gleich der Anzahl der Zähne der zweiten Sonne ist, wobei durch Profilverschiebung die Zähne der ersten Sonne an einem Kopfkreis mit einem Kopfkreisdurchmesser angeordnet sind, der anders ist, als der Kopfkreisdurchmesser eines Kopfkreises, an dem die Zähne der zweiten Sonne angeordnet sind, wobei der erste Satz Planetenräder nur mit der ersten Sonne kämmt und wobei der zweite Satz Planetenräder nur mit der zweiten Sonne kämmt, wobei ferner der Kopfkreisdurchmesser des Kopfkreises der Zähne der ersten Sonne durch positive Profilverschiebung und der Kopfkreisdurchmesser des Kopfkreises der Zähne der zweiten Sonne durch negative Profilverschiebung realisiert ist. The WO 2011/003747 A2 also discloses a spur gear differential having a first sun and a second sun, wherein the first sun is associated with a first set of planet gears and the second sun is associated with a second set of planet gears and the first set of planet gears mesh with the second set of planet gears, and the number of teeth of the first Sun is equal to the number of teeth of the second sun, wherein by profiling the teeth of the first sun are arranged on a tip circle with a tip diameter, which is different than the tip circle diameter of a tip circle on which the teeth of the second sun are arranged, the The first set of planetary gears meshes only with the first sun and wherein the second set of planetary gears meshes only with the second sun, wherein also the tip circle diameter of the top circle of the teeth of the first sun by positive profile shift and the tip circle diameter of the tip circle of the teeth of the second sun by negative profile shift r is realized.

Die DE 10 2007 040 475 A1 offenbart auch ein Stirnraddifferenzial, insbesondere ein solches für Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebselement, das drehfest mit einem Planetenträger verbunden ist, wobei in dem Planetenträger mindestens ein Paar miteinander kämmender Planetenräder drehbar angeordnet ist, wobei die Planetenräder mit je einem verzahnten Abtriebsrad kämmen. Um bei einem solchen Stirnraddifferenzial einen hinreichenden Bauraum für die Planetenräder zu schaffen, sieht die DE 10 2007 040 475 A1 vor, dass der Planetenträger durch zwei im Abstand a) parallel zueinander angeordnete scheibenförmige Träger gebildet wird, die mit dem Antriebselement verbunden sind. Es ist offenbart, dass zwei Abtriebsräder jeweils einen wellenförmigen Abschnitt aufweisen, welche aus einem hülsenförmigen Fortsatz eines scheibenförmigen Trägers axial herausragen. The DE 10 2007 040 475 A1 also discloses a spur gear, in particular such for motor vehicles, with a drive member which is rotatably connected to a planet carrier, wherein in the planet carrier at least one pair of meshing planetary gears is rotatably disposed, the planet gears mesh with a toothed driven gear. In order to provide sufficient space for the planet gears in such a spur gear, DE 10 2007 040 475 A1 provides that the planet carrier is formed by two spaced apart a) parallel to each other disc-shaped carrier, which are connected to the drive element. It is disclosed that two driven wheels each have a wave-shaped portion which protrude axially from a sleeve-shaped extension of a disk-shaped carrier.

Die spezielle Art der Stirnraddifferentiale, wie sie aus oben diskutierten Druckschriften bekannt ist, liegt auch der hier vorgestellten Erfindung zugrunde.The special type of spur gear differentials, as is known from documents discussed above, is also based on the invention presented here.

Die Anbindung an Differenziale findet ferner häufig indirekt an Gleichlaufgelenken, die auch als Gleichlaufdrehgelenke bezeichnet werden, statt. The connection to differentials also often takes place indirectly on constant velocity joints, which are also referred to as constant velocity joints, instead.

Ein solches Gleichlaufdrehgelenk ist aus der DE 31 32 365 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine lösbare Anordnung zwischen einem Gelenk und einem Flansch oder einer Welle. Sie offenbart, dass ein äußerer Gelenkkörper geteilt ist und das erste Teil, kugelaufnehmende Rillen und ein zweites Teil einen der Kraftübertragung dienenden Abtriebsflansch oder eine Welle oder einen Achszapfen aufweist, wobei ferner das zweite Teil im Schnitt quer zu seiner Drehachse einen Außenumfang aufweist, der der Innenkontur des äußeren Gelenkkörpers entspricht und das erste Teil aufnimmt, wobei durch ein Sicherungsmittel das erste Teil gegenüber dem zweiten Teil axial fixiert ist. Das in dieser Druckschrift dargestellte Gleichlaufdrehgelenk besteht im Wesentlichen aus einem äußeren Gelenkkörper, welcher eine je axial verlaufende zylindrische Bohrung besitzt. Umfangsverteilt über die Bohrung sind Rillen eingearbeitet. In der Bohrung ist der innere Gelenkkörper angeordnet, dessen Außenseite kugelig ausgebildet ist und Rillen aufweist. Zwischen dem inneren Gelenkkörper und dem äußeren Gelenkkörper ist ein Käfig geführt. Jeweils eine Rille des äußeren und inneren Gelenkkörpers nimmt eine der Drehmomentübertragung dienende Kugel auf. Zur Abdichtung zwischen dem äußeren Gelenkkörper und der Antriebswelle ist ein Faltenbalg angeordnet.Such a constant velocity joint is from the DE 31 32 365 A1 known. This document discloses a detachable arrangement between a hinge and a flange or a shaft. It discloses that an outer joint body is divided and the first part, ball-receiving grooves and a second part having a power transmission output flange or a shaft or a journal, further wherein the second part in cross-section transverse to its axis of rotation has an outer circumference, the Inner contour of the outer joint body corresponds and receives the first part, wherein by a securing means, the first part is axially fixed relative to the second part. The constant velocity universal joint shown in this document consists essentially of an outer joint body, which has an axially extending cylindrical bore. Circumferentially distributed over the bore grooves are incorporated. In the bore, the inner joint body is arranged, whose outer side is spherical and has grooves. Between the inner joint body and the outer joint body, a cage is guided. In each case a groove of the outer and inner joint body receives a torque transmission serving ball. For sealing between the outer joint body and the drive shaft, a bellows is arranged.

Das Differenzialgetriebe nimmt einen Anschlusszapfen auf, der über eine Längsverzahnung mit den Ausgleichszahnrädern zusammenarbeitet. Auf der Außenseite des Getriebegehäuses ist ein Flansch einteilig mit dem Anschlusszapfen verbunden, auf den der äußere Gelenkkörper geschoben wird und gegen relative axiale Verschiebung durch den Sicherungsring fixiert wird. The differential gear receives a connecting pin, which cooperates via a spline with the differential gears. On the outside of the gear housing, a flange is integrally connected to the connection pin, on which the outer joint body is pushed and is fixed against relative axial displacement by the retaining ring.

Aus der DE 29 30 298 C2 ist auch eine angetriebene Längsachse bekannt. Dort offenbart die Druckschrift eine Schaftwelle, ein Wellengelenk, eine Gelenkwelle, einen Planetenträger, eine Radnabe und einen Gelenkkopf. Dabei wird die Schaftwelle über ein Achsdifferenzial angetrieben. Die Schaftwelle ist über eine Mitnahmeverzahnung und eine Innenmitnahmeverzahnung mit einem inneren Gelenkteil formschlüssig verbunden. Ein äußeres Gelenkteil des Wellengelenkes hat Glockenform, umschließt kapselartig das innere Gelenkteil und ist über eine Mitnahmeverzahnung und eine Innenmitnahmeverzahnung mit der Gelenkwelle formschlüssig verbunden. Zum Schutz des Wellengelenkes ist zwischen dem äußeren Gelenkteil und der Schaftwelle ein Faltenbalg vorgesehen.From the DE 29 30 298 C2 is also known a driven longitudinal axis. There, the document discloses a shaft shaft, a shaft joint, a propeller shaft, a planet carrier, a hub and a condyle. The shaft shaft is driven by an axle differential. The shaft shaft is positively connected via a driving teeth and a Innenmitnahmeverzahnung with an inner joint part. An outer joint part of the shaft joint has a bell shape, capsule-like encloses the inner joint part and is positively connected via a driving toothing and a Innenmitnahmeverzahnung with the propeller shaft. To protect the shaft joint, a bellows is provided between the outer joint part and the shaft shaft.

In einem radseitig gabelförmig ausgebildeten Achskörper ist über ein Lager ein Gelenkgehäuse des Gelenkkopfes um die so gebildete Radkopfachse schwenkbar gelagert. Dabei ist die Radkopfachse, um die das Gelenkgehäuse schwenkt, so angeordnet, dass sich eine Spreizung von z.B. 8° bis 10° zu der Radebene ergibt. Dadurch erhält man einen negativen Lenkrollradius, weil der Durchstoßpunkt der Radkopfachse durch die Fahrbahn, vom Fahrzeug aus betrachtet, außerhalb der Radmittelebene liegt. In a wheel-side bifurcated axle body a joint housing of the joint head is pivotally mounted about the bearing thus formed Radkopfachse a bearing. In this case, the Radkopfachse about which the joint housing pivots, arranged so that a spread of e.g. 8 ° to 10 ° to the wheel plane results. This results in a negative steering wheel radius, because the puncture point of the Radkopfachse by the roadway, viewed from the vehicle, outside the Radmittelebene.

Der weitere Abtrieb von der Gelenkwelle und dem Planetenträger und von dort auf eine Felge mit Reifen erfolgt über ein Differenzialgetriebe, wobei der für diesen maximal zur Verfügung stehende Raum durch den Innendurchmesser einer Felgenzentrierung begrenzt ist. Um eine maximale Übersetzung hin zu niedrigen Drehzahlen und hohen Drehmomenten zu erreichen, ist die Gelenkwelle einteilig an einem Sonnenrad als Antriebsritzel ausgeführt. Ein Hohlrad ist über eine Befestigung starr mit dem Gelenkgehäuse verbunden. Mit dem Antriebsritzel und dem Hohlrad kämmen Antriebszahnräder, die jeweils auf einem Planetentragbolzen mit großem Durchmesser drehen. Der Planetentragbolzen ist jeweils mit dem Planetenträger verbunden. Die Abstützung der am Rad und damit am Planetenträger angreifenden Kräfte erfolgt über einen mit dem Planetenträger über Schrauben fest verbundenen Befestigungsflansch und über zwei Kegelrollenlager mit großem Durchmesser und geringstmöglichem axialen Abstand bei entsprechend vergrößertem Kegelwinkel. Durch diese Anordnung wird sichergestellt, dass trotz des geringen axialen Abstandes der Kegelrollenlager sich ein ausreichend großer Stützabstand ergibt. Eine kompakte Bauweise der angetriebenen Längsachse in Planetenbauweise wird dadurch geplant, dass als Planetenträger z.B. drei Antriebszahnräder in sternförmiger Anordnung vorgesehen sind. Dadurch können diese schmal gebaut werden, da sich durch die Aufteilung des Antriebsdrehmomentes eine geringere Belastung am einzelnen Zahneingriff einstellt.The further output from the propeller shaft and the planet carrier and from there to a rim with tires via a differential gear, the maximum space available for this space is limited by the inner diameter of a rim centering. To a maximum Translation to achieve low speeds and high torque, the propeller shaft is integrally formed on a sun gear as a drive pinion. A ring gear is rigidly connected via an attachment with the joint housing. Drive sprockets mesh with the pinion gear and the ring gear, each turning on a large diameter planet carrier pin. The planet carrier bolt is connected to the planet carrier. The support of the forces acting on the wheel and thus on the planet carrier forces via a firmly connected to the planet carrier via screws mounting flange and two tapered roller bearings with a large diameter and the lowest possible axial distance with a correspondingly increased cone angle. This arrangement ensures that despite the small axial distance of the tapered roller bearing results in a sufficiently large support distance. A compact construction of the driven longitudinal axis in planetary design is planned by the planet carrier as three drive gears are provided in a star-shaped arrangement. As a result, they can be built narrow, as set by dividing the drive torque a lower load on each tooth mesh.

Ähnlich ausgebildete Gelenke sind auch aus der FR 1 156 754 und der US 4 838 108 bekannt. Similarly formed joints are also from the FR 1 156 754 and the US 4,838,108 known.

Üblicherweise weist das Sonnenrad eine Steckachsenanbindung auf, die über eine Innenverzahnung realisiert ist. Dies ruft ein hohes Gewicht hervor und benötigt viel Bauraum. Auch ist das Vorsehen von separaten Steckachsen in der Montage aufwändig.Usually, the sun gear on a plug-in axle connection, which is realized via an internal toothing. This causes a high weight and requires a lot of space. The provision of separate thru axles in the assembly is complex.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier eine Verbesserung zur Verfügung zu stellen.It is the object of the present invention to provide an improvement here.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Dies wird bei einem gattungsgemäßen Differenzial dadurch erreicht, dass das Sonnenrad mit der Steckachse einteilig ausgebildet ist und einen Kontur zum formschlüssigen Verbinden mit einem Anschlusselement wie einem Flansch oder einer Glocke aufweist. This is achieved in a generic differential characterized in that the sun gear is integrally formed with the plug-in axis and has a contour for positive connection with a connection element such as a flange or a bell.

Der Bauraum wird dann besser genutzt und eine massive Steckachse kann entfallen, wodurch das Gewicht reduziert werden kann. Das Differenzial, das grundsätzlich eine besondere Art eines Verteilergetriebes sein kann, wird dadurch optimiert.The space is then better used and a massive thru axle can be omitted, whereby the weight can be reduced. The differential, which may in principle be a special type of transfer case, is thereby optimized.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.

So ist es von Vorteil, wenn die Steckachse in direktem Kontakt mit einem Bauteil eines Gleichlaufgelenk steht, vorzugsweise direkt mit einem Flansch oder einer Glocke oder einer Gabel für ein Gelenk verbunden ist., was die Kraftübertragung und die Montage erleichtert. Thus, it is advantageous if the thru axle is in direct contact with a component of a constant velocity joint, preferably connected directly to a flange or a bell or a fork for a joint, which facilitates the power transmission and assembly.

Es hat sich ferner als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Steckachse über eine formschlüssige Verbindung ein Moment an den Flansch oder die Glocke überträgt. It has also been found to be useful when the thru axle transmits via a positive connection a moment to the flange or the bell.

Auch ist es von Vorteil, wenn das Differenzial als Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferenzial ausgeführt ist. Kegelraddifferenziale weisen Vorteile bzgl. der Belastbarkeit auf, wohingegen die Stirnraddifferenziale besonders leichtbauend sind und wenig Bauraum benötigen.It is also advantageous if the differential is designed as a bevel gear differential or spur gear differential. Bevel gear differentials have advantages in terms of load capacity, whereas the spur gear differentials are particularly lightweight and require little space.

Wenn zumindest ein Planetenradsatz drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, wobei der Planetenradsatz zwei Planetenräder aufweist, die miteinander in Formschluss befindlich sind, wobei das eine Planetenrad mit dem einen Sonnenrad in Formschluss befindlich ist und das andere Planetenrad mit dem anderen Sonnenrad in Formschluss befindlich ist, so lässt sich eine erprobte und langlebige Differenzialausgestaltung realisieren. When at least one planetary gearset is rotatably supported in the housing, the planetary gearset having two planetary gears which are in positive engagement with each other, one planetary gear having one sun gear in positive engagement and the other planetary gear being in positive engagement with the other sun gear, This is how a proven and durable differential design can be realized.

Es ist auch besonders zweckmäßig, wenn die Anwendung der Steckachse außerhalb des Gehäuses mit dem Gleichlaufgelenk vorhanden ist, vorzugsweise direkt neben dem Gleichlaufgelenk.It is also particularly useful if the application of the thru axle outside of the housing with the constant velocity joint is present, preferably directly next to the constant velocity joint.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherungsscheibe an einem Ausgleichsgelenk vorhanden ist und vorzugsweise das Anschlusselement zusätzlich axial sichernd angeordnet ist. An advantageous embodiment is also characterized in that a locking washer is provided on a compensating joint and preferably the connecting element is additionally arranged axially secured.

Wenn der Durchmesser der Steckachse in Radialrichtung gesehen kleiner ist, als die formschlüssige Verbindung zum Anschlusselement, so wird die Montage vereinfacht.If the diameter of the plug-in axis in the radial direction is smaller than the positive connection to the connecting element, the assembly is simplified.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die Sicherungsscheibe mittels einer Schraube an der Steckachse angebunden ist. Die übertragbaren Drehmomente können dann besonders groß sein.It is also advantageous if the locking washer is connected by means of a screw on the axle. The transmissible torques can then be particularly large.

Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang mit einem Differenzial der vorstehenden erfindungsgemäßen Art.The invention also relates to a drive train with a differential of the above type according to the invention.

Die Erfindung ist auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Ein erstes Ausführungsbeispiel ist dabei in der 1 dargestellt. The invention is explained in more detail with the aid of a drawing. A first embodiment is in the 1 shown.

Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient nur dem Verständnis der Erfindung. In 1 ist eine Teildarstellung eines Längsschnitts durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differenzials dargestellt.The figure is merely schematic in nature and is only for understanding the invention. In 1 is a partial view of a longitudinal section through a first embodiment of a differential according to the invention shown.

In 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Differenzial 1 dargestellt. Das Differenzial ist in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie einem Pkw, einem Lkw, einem Bus oder einem Van eingebaut. Es kann zum Einsatz in einem reinen verbrennungsmotorischen Antrieb oder einem Hybridantrieb, aber auch einem reinen elektromotorischen Antrieb verwendet sein.In 1 is a first differential according to the invention 1 shown. The differential is installed in a powertrain of a motor vehicle such as a car, a truck, a bus or a van. It can be used for use in a pure internal combustion engine drive or a hybrid drive, but also a pure electric motor drive.

Das Differenzial 1 weist ein erstes Sonnenrad 2 und ein zweites Sonnenrad 3 auf. Zwischen dem ersten Sonnenrad 2 und dem zweiten Sonnenrad 3 ist eine Reibscheibe 4 angeordnet. Auch auf den Außenseiten der Sonnenräder 2 und 3 sind Reibscheiben 4 vorhanden. The differential 1 has a first sun gear 2 and a second sun gear 3 on. Between the first sun wheel 2 and the second sun gear 3 is a friction disk 4 arranged. Also on the outsides of the sun gears 2 and 3 are friction discs 4 available.

Die beiden Sonnenräder 2 und 3 sind in einem als Planetenträger 5 ausgebildeten Gehäuse 6 vorhanden. Die beiden Sonnenräder 2 und 3 kämmen mit einem Planetenradsatz 7, der ein erstes Planetenrad 8 und ein zweites Planetenrad 9 aufweist.The two sun wheels 2 and 3 are in one as a planet carrier 5 trained housing 6 available. The two sun wheels 2 and 3 combing with a planetary gear set 7 , the first planetary gear 8th and a second planetary gear nine having.

Das Gehäuse 6 kann auch als Differenzialkorb bezeichnet werden und weist zwei voneinander separate Teile auf, nämlich eine erste Hälfte 10 und eine zweite Hälfte 11. Die geometrische Aufteilung muss nicht zwangsläufig genau die Hälfte sein. Es ist jedoch bemerkenswert, dass diese beiden die Hälften 10 und 11 bildende Teile über eine kraft-, stoff- und/oder formschlüssige Verbindung gehalten sind, vorzugsweise eine Nietverbindung. Diese Nietverbindung, die jedoch auch durch eine Schraubverbindung ersetzt werden kann, hält die beiden Teile des Planetenträgers 5 drehunverschieblich und axialunverschieblich aneinander fest. Sie bietet auch die Möglichkeit, ein Achsantriebsrad 12 am Planetenträger 5 zu befestigen, um zusätzliches Drehmoment einleiten zu können.The housing 6 can also be referred to as a differential cage and has two separate parts, namely a first half 10 and a second half 11 , The geometric division does not necessarily have to be exactly half. It is noteworthy, however, that these two are the halves 10 and 11 forming parts are held by a non-positive, material and / or positive connection, preferably a riveted joint. This rivet connection, which can also be replaced by a screw connection, holds the two parts of the planet carrier 5 drehunverschieblich and axiallyunverschieblich together firmly. It also offers the possibility of an axle drive wheel 12 at the planet carrier 5 to fix in order to introduce additional torque.

Das erste Planetenrad 8 kämmt mit einer Außenverzahnung des zweiten Sonnenrades 3 und dem zweiten Planetenrad 9. Das zweite Planetenrad 9 kämmt mit dem ersten Planetenrad 8 und dem ersten Sonnenrad 2.The first planetary gear 8th meshes with an external toothing of the second sun gear 3 and the second planetary gear nine , The second planetary gear nine meshes with the first planetary gear 8th and the first sun gear 2 ,

Lediglich die linke Hälfte 11 des Differenzials 1 ist erfindungsgemäß ausgestaltet, wohingegen die rechte Hälfte 10 noch im Wesentlichen einer Ausgestaltung, die aus dem Stand der Technik bekannt ist, entspricht. Es ist möglich, dass beide Seiten, so wie auf der linken Seite dargestellt, ausgestaltet sind. Beide Sonnenräder 2 und 3 sind mit einer Steckachse 13 verbunden, wobei die Steckachse 13, welche mit dem zweiten Sonnenrad 3 verbunden ist, einteilig mit diesem ausgestaltet ist und axial aus dem Gehäuse 6 herausragt. Der Abschnitt, der als Steckachse 13 bezeichnet wird, ist über ein Gleitlager 14 an dem Sonnenrad 2 abgewandten axialen Ende gelagert. Only the left half 11 of the differential 1 is designed according to the invention, whereas the right half 10 still substantially a configuration which is known from the prior art, corresponds. It is possible that both sides are designed as shown on the left side. Both sun wheels 2 and 3 are with a thru axle 13 connected, with the thru axle 13 , which with the second sun gear 3 is connected, is integrally formed with this and axially out of the housing 6 protrudes. The section that serves as a thru axle 13 is referred to, is about a plain bearing 14 on the sun wheel 2 mounted away from the axial end.

Ein Anschlusselement kann als Gleichlaufgelenk ausgebildet sein, insbesondere als ein Flansch oder eine Glocke 16.A connection element can be designed as a constant velocity joint, in particular as a flange or a bell 16 ,

Über eine Sicherungsscheibe wird die Steckachse 13 direkt an dem Flansch oder der Glocke 16, die auch als Gabel ausgebildet sein kann, für ein Gelenk angebunden oder die Sicherungsscheibe 15 mittels einer Schraube an der Steckachse 13 angebunden. About a locking washer is the thru axle 13 directly on the flange or the bell 16 , which can also be designed as a fork, tied for a joint or the lock washer 15 by means of a screw on the thru axle 13 tethered.

Die Glocke 16 ist Teil eines Gleichlaufgelenkes.The bell 16 is part of a constant velocity joint.

Im Übergangsbereich der Steckachse 13 zum Anschlusselement ist eine Verbindung 17 vorhanden, die bevorzugt formschlüssig ausgebildet ist.In the transition area of the thru axle 13 to the connection element is a connection 17 present, which is preferably formed positively.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Differenzial differential
22: erstes Sonnenrad first sun gear
33: zweites Sonnenrad second sun wheel
44: Reibscheibe friction
55: Planetenträger planet carrier
66: Gehäuse casing
77: Planetenradsatz planetary gear
88th: erstes Planetenrad first planetary gear
99: zweites Planetenrad second planetary gear
1010: erste Hälfte first half
1111: zweite Hälfte second half
1212: Achsantriebsrad axle drive
1313: Steckachse floating axle
1414: Gleitlager bearings
1515: Sicherungsscheibe lock washer
1616: Glocke Bell jar
1717: formschlüssige Verbindung positive-locking connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009012256 A1 [0002, 0003]
WO 2011/003747 A2 [0004, 0010]
DE 102007004709 A1 [0004, 0005, 0007]
DE 102007004712 A1 [0004, 0009]
DE 102007040475 A1 [0004, 0011]
DE 3132365 A1 [0014]
DE 2930298 C2 [0016]
FR 1156754 [0019]
US 4838108 [0019]

Claims

Differential ( 1 ) for a motor vehicle, with two sun wheels ( 2 . 3 ), which are each connectable to an output shaft, wherein the sun gears ( 2 . 3 ) in a planet carrier ( 5 ) formed housing ( 6 ) are rotatably mounted and at least one connecting gear rotatably in the housing ( 6 ) and in operative relationship with the two sun gears ( 2 . 3 ), so, the torque from the housing ( 6 ) and / or a sun gear ( 2 . 3 ) to the other sun wheel ( 2 . 3 ), each sun gear ( 2 . 3 ) with a thru axle ( 13 ) is connected via the torques to the respective output shaft, wherein at least one sun gear ( 3 ) axially out of the housing ( 6 ), characterized in that the sun gear ( 3 ) with the thru axle ( 13 ) is integrally formed and a contour for positive connection with a connection element such as a flange or a bell ( 16 ) having.

Differential ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the thru axle ( 13 ) is in direct contact with a component of a constant velocity joint, preferably directly with a flange or a bell ( 16 ) or a fork for a joint is connected.

Differential ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the thru axle ( 13 ) via a positive connection ( 17 ) a moment on the flange or the bell ( 16 ) transmits.

Differential ( 1 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the connection of the thru-axle ( 13 ) outside the housing ( 6 ) is present with the constant velocity joint, preferably directly next to the constant velocity joint.

Differential ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the differential ( 1 ) is designed as a bevel gear differential or spur gear differential.

Differential ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one planetary gear set ( 7 ) rotatably in the housing ( 6 ), wherein the planetary gear set ( 7 ) two planet wheels ( 8th . nine ) which are in positive engagement with each other, said one planetary gear ( 8th ) with the one sun wheel ( 2 ) Is in positive engagement and the other planetary gear ( nine ) with the other sun gear ( 3 ) is in positive engagement.

Differential ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a lock washer ( 15 ) is provided on a compensating joint and preferably the connecting element is additionally arranged axially secured.

Differential ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the diameter of the thru axle ( 13 ) is smaller in the radial direction than the positive connection ( 17 ) to the connection element.

Differential ( 1 ) according to claim 7 or 8, characterized in that the lock washer ( 15 ) by means of a screw on the thru axle ( 13 ) is attached.

Drive train with a differential according to one of claims 1 to 9.