DE102012006616A1

DE102012006616A1 - Self-locking differential gear box for powertrain of motor car, has input wheels whose rotational axes exhibit directly aligned and equivalent large parallel displacement relative to next-adjacent parallel differential basket radials

Info

Publication number: DE102012006616A1
Application number: DE201210006616
Authority: DE
Inventors: Dirk Zeise; Andreas Lenz; Tobias Eckhardt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-02

Abstract

The gear box has a set of input wheels (16) rotatably mounted in a differential basket (14), which is coupled with a drive shaft of a powertrain. Driven shaft wheels (18, 20) are rotatably mounted on both sides of the differential basket in a coaxial manner. The driven shaft wheels are meshed with the input wheels and connected with a driven shaft of the powertrain in a torque-proof manner. Rotational axes of the input wheels exhibit directly aligned and equivalent large parallel displacement relative to next-adjacent parallel differential basket radials. The input wheels and the driven shaft wheels are designed as bevel gears, spur gears and crown wheels.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstsperrendes Differenzialgetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend

– einen drehbar gelagerten, mit einer Antriebswelle des Antriebsstrangs momentenübertragend koppelbaren Differenzialkorb,
– einen Satz von mehreren drehbar in dem Differenzialkorb gelagerten Ausgleichsrädern, deren Drehachsen in einer gemeinsamen, senkrecht zur Drehachse des Differenzialkorbs stehenden Drehachsenebene angeordnet sind, und
– zwei beiderseits des Differenzialkorbs koaxial zu diesem drehbar gelagerte Abtriebswellenräder, die mit dem Satz Ausgleichsräder kämmen und jeweils drehfest mit einer Abtriebswelle des Antriebsstrangs verbindbar sind.

The invention relates to a self-locking differential gear for a drive train of a motor vehicle, comprising

A rotatably mounted differential cage which can be momentarily coupled to a drive shaft of the drive train,
- A set of a plurality of rotatably mounted in the differential cage differential gears whose axes of rotation are arranged in a common, perpendicular to the axis of rotation of the differential cage rotating axis plane, and
- Two on both sides of the differential cage coaxial with this rotatably mounted output shaft wheels, which mesh with the set of differential gears and each rotatably connected to an output shaft of the drive train are connected.

Stand der TechnikState of the art

Derartige Differenziale sind bekannt aus der DE 10 2006 046 096 A1 . Diese Druckschrift offenbart ein selbstsperrendes Kronenraddifferenzial mit Bremslamellen zur Erzeugung der Sperrwirkung. Das bekannte Differenzial weist einen Differenzialkorb auf, der drehfest in einem Differenzialgehäuse angeordnet und mit diesem um eine gemeinsame, hier als Differenzialdrehachse bezeichnete Drehachse drehbar ist. Das Differenzialgehäuse ist mit einer koaxialen Kardanwelle verbindbar, die ein Eingangsmoment von einer Antriebseinheit her liefert. Der Differenzialkorb trägt einen Satz Ausgleichsräder, die als geradverzahnte Stirnräder ausgebildet und radial angeordnet sind. Sämtliche Ausgleichsräder drehen um Drehachsen, die sämtlich in einer gemeinsamen, hier als Drehachsenebene bezeichneten Ebene liegen. Die Ausgleichsdrehachsen schneiden einander sowie die senkrecht zu ihnen stehende Differenzialdrehachse in einem gemeinsamen Punkt. Beidseitig des Differenzialkorbes sind Abtriebswellen angeordnet, die jeweils ein als geradverzahntes Kronenrad ausgebildetes Abtriebswellenrad tragen. Die Abtriebswellenräder kämmen jeweils mit dem Satz Ausgleichsräder. Beim Betrieb des Differenzials entsteht an den Zahnflanken zwischen Ausgleichs- und Abtriebswellenrädern eine Axialkraft, die die Abtriebswellenräder nach außen gerichtet beaufschlagt. Da die Abtriebswellenräder axial verschieblich auf ihren Abtriebswellen gelagert sind, können Sie dieser Kraftbeaufschlagung folgen, werden jedoch über jeweils eine Lamellenbremse gegen das Differenzialgehäuse abgestützt. Hierdurch entsteht eine momentenabhängige Selbstsperrwirkung des Differenzials. In der Tat resultiert die Selbstsperrwirkung nahezu ausschließlich aus der Bremswirkung der Lamellen; die Verzahnung zeigt auch bei erheblicher Momentenbeaufschlagung einen sehr guten Wirkungsgrad, sodass sie kein zusätzliches Sperrmoment liefert. Entsprechend groß und im Hinblick auf den axialen Bauraum nachteilig müssen die Lamellenpakete ausgebildet sein. Günstig bei der bekannten Vorrichtung ist jedoch die Möglichkeit, die als Kronenräder ausgestalteten Abtriebswellenräder in Richtung auf die Ausgleichsräder bis zu einem Zweiflankenkontakt vorzuspannen. Hierdurch wird ein Umschlagspiel beim Lastwechsel vermieden.Such differentials are known from the DE 10 2006 046 096 A1 , This document discloses a self-locking Kronenraddifferenzial with brake plates to produce the blocking effect. The known differential has a differential cage, which is non-rotatably arranged in a differential housing and with this about a common, here called differential axis of rotation axis of rotation is rotatable. The differential housing is connectable to a coaxial prop shaft which provides an input torque from a drive unit. The differential cage carries a set of differential gears, which are formed as spur-toothed spur gears and arranged radially. All differential gears rotate about axes of rotation, all of which lie in a common plane, here referred to as the axis of rotation axis. The compensation axes of rotation intersect each other and the vertical axis of rotation perpendicular to them in a common point. On both sides of the differential cage output shafts are arranged, each carrying a designed as a straight toothed crown gear output shaft. The output shaft gears mesh with each set of differential gears. During operation of the differential, an axial force is generated on the tooth flanks between the countershaft and driven shaft wheels, which forces the driven shaft wheels toward the outside. Since the output shaft gears are mounted axially displaceable on their output shafts, you can follow this application of force, but are supported via a respective disc brake against the differential case. This creates a torque-dependent self-locking effect of the differential. In fact, the self-locking effect results almost exclusively from the braking action of the slats; the gearing shows a very good efficiency even with considerable torque application, so that it provides no additional locking torque. Accordingly large and disadvantageous in terms of the axial space must be formed the disk packs. Favorable in the known device, however, is the possibility to bias the driven shaft gears designed as crown gears in the direction of the differential gears up to a two-flank contact. As a result, an envelope clearance is avoided during load changes.

Ein ähnlich aufgebautes Differenzial ist aus der DE 10 2007 018 024 A1 bekannt.A similarly constructed differential is from the DE 10 2007 018 024 A1 known.

Aus der EP 1 335 151 A1 ist ein Differenzial bekannt, bei dem die Ausgleichsräder parallel zur Differenzialdrehachse gelagert sind. Im Wesentlichen ist hier ein Planetensatz realisiert, dessen Steg als Eingangswelle dient, die die als erste Ausgangswelle dienende Sonnenwelle koaxial umgibt. Die in entgegengesetzter Richtung orientierte, zweite Ausgangswelle ist mit dem Hohlrad verbunden. Zur Erzielung einer Sperrwirkung sind die Ausgleichsräder schrägverzahnt und mit einer Kopfkreisführung versehen. Nachteilig bei diesem Differenzial ist, dass nur asymmetrische Momentenverteilungen darstellbar sind und dass wegen der parallelen Anordnung der Ausgleichsräder zur Differenzialdrehachse kein Vorspannen bis zum Zweiflankenkontakt möglich ist, sodass ein relativ großes Umschlagspiel bei Lastwechsel gegeben ist.From the EP 1 335 151 A1 a differential is known in which the differential gears are mounted parallel to the differential axis of rotation. In essence, here a planetary gear set is realized, the web of which serves as an input shaft, which coaxially surrounds the sun shaft serving as the first output shaft. The oriented in the opposite direction, the second output shaft is connected to the ring gear. To achieve a blocking effect, the differential gears are helically toothed and provided with a top circle guide. The disadvantage of this differential is that only asymmetric torque distributions can be displayed and that due to the parallel arrangement of the differential gears to the differential axis no biasing to two-flank contact is possible, so that a relatively large turnover game is given at load changes.

Aufgabenstellungtask

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Differenzialgetriebe derart weiterzubilden, dass die axialen Bauraumanforderungen verringert werden, ohne dass hierdurch Nachteile in Bezug auf Sperrwirkung und Vorspannbarkeit hingenommen werden müssten.It is the object of the present invention to develop a generic differential gear in such a way that the axial space requirements are reduced, without any disadvantages in terms of blocking effect and prestressing would have to be accepted.

Darlegung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Drehachsen der Ausgleichsräder untereinander einen gleich gerichteten und gleich großen Parallelversatz relativ zu ihrer jeweils nächstbenachbarten parallelen Differenzialkorbradialen aufweisen.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that the axes of rotation of the differential gears with each other have a rectified and equal parallel displacement relative to their respective next adjacent parallel Differenzialkorbradialen.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Die Erfindung löst sich von der Vorstellung, dass die Ausgleichsräder radial zur Differenzialdrehachse angeordnet sein müssten. Erfindungsgemäß stehen die Drehachsen der Ausgleichsräder nach wie vor senkrecht zur Differenzialdrehachse, jedoch windschief zu dieser. Mit anderen Worten liegen die Drehachsen der Ausgleichsräder nach wie vor in einer gemeinsamen Drehachsenebene, die senkrecht zur Differenzialdrehachse steht, schneiden jedoch die Differenzialdrehachse nicht. Die Anordnung der Ausgleichsraddrehachsen lässt sich, wie oben, als Parallelversatz beschreiben. Alternativ könnte dieser Zusammenhang auch so beschrieben werden, dass jede Ausgleichsraddrehachse zu einer sie schneidenden Differenzialkorbradialen, d. h. zu einer im Schnittpunkt von Drehachsenebene und Differenzialdrehachse entspringenden, in der Drehachsenebene liegenden Halbgeraden, einen von Null verschiedenen Winkel einnimmt. Geometrisch sind diese Beschreibungen gleichwertig, wobei jedoch im Rahmen der zweiten Beschreibung eine konkrete Winkelangabe von der Wahl der speziellen Differenzialkorbradialen abhängt, wohingegen im Rahmen der ersten Beschreibungsweise die Wahl der nächstbenachbarten parallelen Differenzialkorbradialen eindeutig und daher konkrete Ausführungsformen durch Angabe des Parallelversatzes eindeutig beschreibbar sind.The invention is detached from the idea that the differential gears would have to be arranged radially to the differential axis of rotation. According to the invention, the axes of rotation of the differential gears are still perpendicular to the differential axis of rotation, but skewed to this. In other words, the axes of rotation of the differential gears are still in However, a common axis of rotation plane, which is perpendicular to the differential axis of rotation, do not intersect the differential axis of rotation. The arrangement of the Ausgleichsraddrehachsen can be, as described above, as a parallel offset. Alternatively, this relationship could also be described so that each Ausgleichsraddrehachse to a them intersecting Differenzialkorbradialen, ie to a lying at the intersection of the axis of rotation and differential axis of rotation, lying in the rotation axis plane half-line, occupies a non-zero angle. Geometrically, these descriptions are equivalent, but in the context of the second description, a specific angle depends on the choice of special Differenzialkorbradialen, whereas in the first description, the choice of the next adjacent parallel Differenzialkorbradialen unambiguous and therefore concrete embodiments by specifying the parallel offset are clearly described.

Dadurch, dass die Drehachsen der Ausgleichsräder nach wie vor senkrecht zur Differenzialdrehachse angeordnet sind, geht der oben beschriebene Vorteil der Vorspannbarkeit nicht verloren. Durch den Parallelversatz und die hieraus notwendig resultierende Schrägverzahnung von Ausgleichs- und Abtriebswellenrädern wird jedoch eine zusätzliche, momentenabhängige Wirkungsgradverschlechterung, d. h. Selbstsperrwirkung, eingeführt. Die Schrägverzahnung führt zu einem Profilgleiten auf den Zahnflanken und der Parallelversatz zu einem Hypoidgleiten, die sich beide momentenabhängig negativ auf den Getriebewirkungsgrad auswirken, was zu einer momentenabhängigen Selbstsperrwirkung des Differenzial führt. Folglich entsteht ein beachtlicher Teil der Selbstsperrwirkung im Bereich der Verzahnungen, sodass eine zusätzliche Reibungsbremse, beispielsweise eine Lamellen bremse entlastet werden kann. Je nach speziellen Anforderungen des Einzelfalls kann dies soweit ausgestaltet sein, dass auf eine zusätzliche Reibungsbremse vollständig verzichtet werden kann. Es versteht sich, dass der Parallelversatz der Ausgleichsraddrehachsen kleiner zu sein hat als der größte Teilkreisradius der Abtriebswellenräder, da ansonsten ein Zahneingriff nicht mehr möglich wäre.Characterized in that the axes of rotation of the differential gears are still arranged perpendicular to the differential axis of rotation, the above-described advantage of the prestressing is not lost. However, due to the parallel offset and the resulting helical toothing of countershaft and output shaft gears, an additional, torque-dependent efficiency deterioration, i. H. Self-locking effect, introduced. The helical gearing leads to a profile sliding on the tooth flanks and the parallel offset to a hypoid sliding, both of which have a negative effect on the transmission efficiency, depending on the torque, resulting in a torque-dependent self-locking action of the differential. Consequently, a considerable part of the self-locking effect arises in the region of the teeth, so that an additional friction brake, for example, a disk brake can be relieved. Depending on the specific requirements of the case, this can be designed to the extent that can be completely dispensed with an additional friction brake. It is understood that the parallel offset of the Ausgleichsraddrehachsen has to be smaller than the largest pitch radius of the output shaft gears, otherwise a meshing would not be possible.

Der Begriff des „größten” Teilkreisradius impliziert nicht zwangsläufig, dass die Abtriebswellenräder ungleiche Teilkreisradien aufweisen müssen. Dies wird lediglich dann der Fall sein, warm asymmetrische Momentenverteilungen im Differenzial, wie sie typischerweise bei Längsdifferenzialen realisiert werden, erwünscht sind. Bei gleich großer Gestaltung der Teilkreisradien der Abtriebswellenräder resultiert eine symmetrische Momentenverteilung, die insbesondere bei Querdifferenzialen erwünscht ist.The notion of the "largest" circle radius does not necessarily imply that the output shaft gears must have unequal pitch radii. This will only be the case when warm asymmetric torque distributions in the differential, as typically realized in longitudinal differentials, are desired. With equally large design of the pitch circle radii of the output shaft wheels results in a symmetrical torque distribution, which is particularly desirable for transverse differentials.

Wie erwähnt, weisen die Abtriebswellenräder und die Ausgleichsräder günstigerweise Schrägverzahnungen auf, die selbstverständlich als korrespondierende Schrägverzahnungen auszubilden sind.As mentioned, the output shaft gears and the differential gears favorably helical gears, which are of course to be designed as corresponding helical gears.

Bei einer günstigen Ausführungsform der Erfindung sind die Ausgleichsräder und die Abtriebswellenräder als Kegelräder ausgebildet. Alternativ hierzu kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Ausgleichsräder als Stirnräder und die Abtriebswellenräder als Kronenräder ausgebildet sind. Die Begriffe Kegelrad, Stirnrad und Kronenrad sind dabei jeweils weit zu verstehen, sodass auch Mischformen, die zwischen den Extremvarianten der jeweiligen Begriffe liegen, mit umfasst sind.In a favorable embodiment of the invention, the differential gears and the output shaft gears are formed as bevel gears. Alternatively, it may be preferably provided that the differential gears are designed as spur gears and the output shaft gears as crown wheels. The terms bevel gear, spur gear and crown wheel are to be understood in each case wide, so that mixed forms, which lie between the extreme variants of the respective terms are included.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgleichsräder mit einer Kopfkreisführung im Differenzialkorb gelagert sind. Dies hat den Vorteil, dass die Ausgleichsräder einseitig auf einem Bolzenstummel im Bereich der Differenzialkorbnabe laufen können und bei der Montage einfach von außen in den Differenzialkorb eingesteckt werden können.In a preferred development of the invention, it is provided that the differential gears are mounted with a head circle guide in the differential cage. This has the advantage that the differential gears can run on one side on a bolt stub in the range of Differenzialkorbnabe and can be easily inserted from the outside into the differential cage during assembly.

Günstigerweise ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Abtriebswellenräder axial verschieblich auf seiner zugeordneten Abtriebswelle lagerbar und mit einer durch seine axiale Verschiebung betätigbaren Reibungsbremse wirkverbunden ist. In der Regel wird nämlich zur Unterstützung und/oder zur Feinabstimmung des Sperrmomentes nach wie vor eine Reibungsbremse erforderlich sein. Diese kann jedoch, wie oben erläutert, deutlich schwächer und damit bauraumgünstiger ausgestaltet sein als beim Stand der Technik.Conveniently, it is provided that at least one of the output shaft gears is axially displaceable on its associated output shaft storable and operatively connected to an actuatable by its axial displacement friction brake. As a rule, a friction brake will still be required to assist and / or to fine-tune the locking torque. However, this can, as explained above, significantly weaker and thus space-saving designed as in the prior art.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Reibungsbremse als Lamellenbremse ausgebildet ist, die einen auf einem Innenlamellenträger angeordneten Satz Innenlamellen und einen verschachtelt dazu auf einem Außenlamellenträger angeordneten Satz Außenlamellen aufweist, wobei der Innenlamellenträger drehfest mit dem wenigstens einen axialverschieblichen Abtriebswellenrad und der Außenlamellenträger drehfest mit einem den Differenzialkorb und die Abtriebswellenräder umgebenden Differenzialgehäuse verbunden ist. Diese Anordnung ist im Grunde aus dem Stand der Technik bekannt.Preferably, it is provided that the friction brake is designed as a multi-disc brake having a arranged on an inner disc carrier set inner plates and a nested thereto arranged on an outer disc carrier set outer plates, the inner disc carrier rotationally fixed to the at least one axially displaceable output shaft and the outer disc carrier rotatably with a Differential cage and the output shaft gears surrounding differential housing is connected. This arrangement is basically known from the prior art.

Unabhängig vom Vorhandensein einer Reibungsbremse und deren Ausgestaltung ist bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Differenzialkorb drehfest in einem Differenzialgehäuse gelagert ist, welches drehfest mit einer Eingangshohlwelle verbindbar ist, die eine der Abtriebswellen koaxial umgreift. Mit anderen Worten dient bei dieser Ausführungsform das Gehäuse als Eingangselement des Differenzials. Man spricht von einem sogenannten Außenantrieb. Alternativ hierzu kann auch ein Innenantrieb realisiert werden, bei dem die Antriebswelle innerhalb einer Abtriebswelle geführt ist und an der Nabe des Differenzialkorbes ansetzt.Regardless of the presence of a friction brake and its design is provided in a favorable development of the invention that the differential cage is rotatably mounted in a differential housing which is rotatably connected to an input hollow shaft, which surrounds one of the output shafts coaxially. In other words, in this embodiment, the housing serves as the input element of the differential. One speaks of a so-called external drive. Alternatively to this can also be an internal drive can be realized, in which the drive shaft is guided within an output shaft and attaches to the hub of the differential cage.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Differenzials, 1 a sectional view of a differential according to the invention,

2 eine Sprengdarstellung des Differenzials von 1, 2 an exploded view of the differential of 1 .

3 eine perspektivische Darstellung des Differenzialkorbes des Differenzials von 1 samt Ausgleichsrädern, 3 a perspective view of the differential cage of the differential of 1 including balancing wheels,

4 fünf schematisierte Draufsichten auf alternative Ausführungsformen des Differenzialkorbes eines erfindungsgemäßen Differenzials. 4 five schematic top views of alternative embodiments of the differential cage of a differential according to the invention.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Bauteile hin. Soweit nicht ausdrücklich Bezug auf eine oder mehrere der Figuren genommen wird, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf sämtliche Figuren gemeinsam.The same reference numerals in the figures indicate identical or analogous components. Unless express reference is made to one or more of the figures, the following description refers to all figures in common.

Dargestellt ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Differenzials als Längsdifferenzial 10, welches geeignet ist, ein Antriebsmoment einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs auf eine vordere und eine hintere angetriebene Achse zu verteilen, wobei eine asymmetrische Verteilung von etwa 40:60 (Momentenverhältnis Vorderachse:Hinterachse) realisiert ist. Das Längsdifferenzial 10 umfasst ein Differenzialgehäuse 12, welches über eine Innenverzahnung 121 mit einer nicht dargestellten, hohlen Antriebswelle drehfest verbindbar ist. Koaxial innerhalb des Differenzialgehäuses 12 ist ein Differenzialkorb 14 angeordnet, der mit seiner Außenverzahnung 141 in eine weitere Innenverzahnung 122 des Differenzialgehäuses 12 eingreift und auf diese Weise drehfest im Differenzialgehäuse 12 fixiert ist. Der Differenzialkorb 14 trägt eine Mehrzahl (in den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 vier) Ausgleichsräder 16, die als schrägverzahnte Stirnräder mit einer Verzahnung 161 ausgebildet sind. Die Anordnung der Ausgleichsräder 16 im Differenzialkorb 14 ist insbesondere in der Zusammenschau der 1, 3 und 4c zu erkennen, wobei die 4a, 4b, 4d und 4e Varianten zeigen, die demselben Anordnungsprinzip folgen, aber andere Anzahlen von Ausgleichsrädern aufweisen. Die Drehachsen X_R der Ausgleichsräder 16 liegen in einer gemeinsamen, hier als Drehachsenebene E_D bezeichneten Ebene, die senkrecht zur Differenzialdrehachse X_D steht. Somit stehen die Drehachsen X_R der Ausgleichsräder 16 ebenfalls senkrecht zur Differenzialdrehachse X_D. Allerdings sind sie zu dieser nicht radial angeordnet, d. h. sie schneiden die Differenzialdrehachse X_D nicht. Vielmehr zeigen sie einen Parallelversatz Δ zu ihrer jeweils nächstbenachbarten parallelen Differenzialkorbradialen. In den 4a bis 4e sind als gestrichelte Hilfslinien jeweils zwei Differenzialkorbradialen, nämlich die vertikale und die horizontale eingezeichnet. Bei der Ausführungsform gem. 4c fallen diese mit den den Ausgleichsrädern 16 jeweils nächstbenachbarten parallelen Radialen zusammen. In den Ausführungsformen der übrigen Teilfiguren von 4 trifft dies jeweils nur für eines bzw. zwei der Ausgleichsräder 16 zu. Die den anderen Ausgleichsrädern 16 jeweils nächstbenachbarten parallelen Radialen kann der Fachmann jedoch leicht ergänzen.Shown is an embodiment of the differential according to the invention as a longitudinal differential 10 , which is adapted to distribute a drive torque of a drive shaft of a motor vehicle on a front and a rear driven axle, wherein an asymmetrical distribution of about 40:60 (torque ratio front axle: rear axle) is realized. The longitudinal differential 10 includes a differential case 12 , which has an internal toothing 121 with a non-illustrated, hollow drive shaft rotatably connected. Coaxial within the differential housing 12 is a differential basket 14 arranged with its external teeth 141 in a further internal toothing 122 of the differential case 12 engages and thus rotatably in the differential housing 12 is fixed. The differential basket 14 carries a plurality (in the embodiments of the 1 to 3 four) differential gears 16 , which are called helical gears with a toothing 161 are formed. The arrangement of the differential gears 16 in the differential basket 14 is particularly in the synopsis of 1 . 3 and 4c to recognize, with the 4a . 4b . 4d and 4e Show variants that follow the same arrangement principle, but have different numbers of differential gears. The axes of rotation X _{R of} the differential gears 16 lie in a common, here as rotation axis plane E _D designated plane which is perpendicular to the differential axis of rotation X _D. Thus, the axes of rotation X _{R of} the differential gears 16 also perpendicular to the differential axis of rotation X _D. However, they are not arranged radially to this, ie they do not intersect the differential axis of rotation X _D. Instead, they show a parallel offset Δ to their respectively adjacent parallel differential cage radials. In the 4a to 4e are shown as dashed auxiliary lines two Differenzialkorbradialen, namely the vertical and the horizontal. In the embodiment according to. 4c these fall with the differential gears 16 respectively next adjacent parallel radials together. In the embodiments of the remaining subfigures of 4 this only applies to one or two of the differential gears 16 to. The other balancing wheels 16 however, the nearest adjacent parallel radials can easily be supplemented by the person skilled in the art.

Die spezielle Art der Lagerung der Ausgleichsräder 16 im Differenzialkorb 14 ist, wie insbesondere in 2 erkennbar, besonders einfach gestaltet, so weist jedes Ausgleichsrad 16 an seinem radial inneren Ende einen Bolzenstummel 162 auf, der lose in einer korrespondierenden Ausnehmung 142 der Nabe 143 des Differenzialkorbs gelagert ist. Zudem sind die radial äußeren Enden der Ausgleichsräder 16 in Kopfkreisführungen 144 im Felgenbereich des Differenzialkorbs 14 geführt. Die Montage kann, wie in der Sprengdarstellung von 2 nahegelegt, durch einfaches Einstecken der Ausgleichsräder 16 durch entsprechende Durchbrüche 145 in der Außenverzahnung 141 des Differenzialkorbs 14 erfolgen. Ein Herausfallen der Ausgleichsräder 16 ist aufgrund des nachfolgend beschriebenen Zahneingriffs mit Abtriebswellenrädern 18, 20 ausgeschlossen. Beidseitig des Differenzialkorbs 14 sind in koaxialer Anordnung zwei Abtriebswellenräder 18, 20 angeordnet. Das in den 1 und 2 rechts des Differenzialkorbs 14 angeordnete Abtriebswellenrad 18 dient der Ankopplung einer nicht dargestellten, ersten Abtriebswelle, die mittels der Innenverzahnung 181 des Abtriebswellenrades 18 drehfest mit diesem verbindbar ist. Im Montageendzustand ist diese erste, beim gezeigten Ausführungsbeispiel die Vorderachse des Kraftfahrzeugs ankoppelnde Abtriebswelle koaxial in der Antriebswelle geführt, die im Montageendzustand mit dem Differenzialgehäuse 12 verbunden ist. Das Abtriebswellenrad 18 ist als schrägverzahntes Kronenrad ausgebildet, wobei seine Kronenverzahnung 182 korrespondierend zur Stirnverzahnung 161 der Ausgleichsräder 16 ausgestaltet ist und dabei selbstverständlich an deren Parallelversatz zur Radialen angepasst ist.The special way of storing the differential gears 16 in the differential basket 14 is, in particular in 2 recognizable, very simply designed, so has each balance wheel 16 at its radially inner end a bolt stub 162 on, loosely in a corresponding recess 142 the hub 143 of the differential basket is stored. In addition, the radially outer ends of the differential gears 16 in head circle guides 144 in the rim area of the differential basket 14 guided. The assembly can, as in the exploded view of 2 suggested by simply inserting the differential gears 16 through appropriate breakthroughs 145 in the external toothing 141 of the differential basket 14 respectively. Falling out of the differential gears 16 is due to the meshing described below with output shaft gears 18 . 20 locked out. Both sides of the differential basket 14 are in coaxial arrangement two output shaft gears 18 . 20 arranged. That in the 1 and 2 to the right of the differential basket 14 arranged output shaft 18 serves the coupling of a first output shaft, not shown, by means of the internal toothing 181 the output shaft wheel 18 rotatable with this is connectable. In the final assembled state, this first, in the embodiment shown, the front axle of the motor vehicle coupling output shaft coaxially guided in the drive shaft, which in the final assembled state with the differential housing 12 connected is. The output shaft wheel 18 is designed as a helical crown gear, with its crown teeth 182 corresponding to the spur toothing 161 the differential gears 16 is configured and is of course adapted to their parallel offset to the radial.

Dem ersten Abtriebswellenrad 18 gegenüber ist ein zweites Abtriebswellenrad 20 angeordnet, welches ebenfalls als Kronenrad ausgebildet ist und mittels einer Innenverzahnung 201 mit einer nicht dargestellten, zweiten Abtriebswelle, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel die Hinterachse des Kraftfahrzeugs ankoppeln würde, drehfest verbindbar ist. Die Kronenverzahnung 202 des zweiten Abtriebswellenrades 20 kämmt mit der Strinverzahnung 161 der Ausgleichsräder 16. The first output shaft wheel 18 opposite is a second output shaft 20 arranged, which is also designed as a crown wheel and by means of an internal toothing 201 with a second output shaft, not shown, which would couple the rear axle of the motor vehicle in the illustrated embodiment, is rotatably connected. The crown gearing 202 of the second output shaft wheel 20 meshes with the Strinverzahnung 161 the differential gears 16 ,

Beim Betrieb des Differenzials wälzen die Stirnverzahnungen 161 und die Kronenverzahnungen 182, 202 aufgrund der Schrägverzahnung und des Parallelversatzes der Ausgleichsräder 16 nicht rein formschlüssig ab; vielmehr entsteht ein Profil- sowie Hypoidgleiten auf den Zahnflanken, was zu einer Verschlechterung des Getriebewirkungsgrades und damit zu der erwünschten Selbstsperrwirkung führt. Folglich können weitere Sperrmaßnahmen deutlich geringer ausfallen als bei vergleichbaren Differenzialen mit hohem Getriebewirkungsgrad. Bei der gezeigten Ausführungsform ist hinterachsseitig, d. h. links in den 1 und 2, als zusätzliche Sperrmaßnahem eine Lamellenbremse 22 angeordnet, die in üblicher Weise aus einem ineinander verschachtelten Paket aus Innen- und Außenlamellen gebildet ist. Die Außenlamellen sind auf einem nicht im Detail dargestellten Außenlamellenträger angeordnet, der drehfest mit dem Differenzialgehäuse 12 verbunden ist. Die Innenlamellen sind auf einem drehfest mit dem Abtriebswellenrad 20 verbundenen Innenlamellenträger angeordnet. Die beim Betrieb des Differenzials nach axial außen auf das Abtriebswellenrad 20 wirkende Axialkraft wird über das Lamellenpaket 22 an einem Gehäusedeckel 123 abgestützt, der starr mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Das vorderachsenseitige, in den 1 und 2 rechte Abtriebswellenrad 18 trägt anstelle einer mehrere Lamellen umfassenden Lamellenbremse lediglich eine einfache Reibscheibe 24, über die die bei Betrieb auf das Abtriebswellenrad 18 wirkenden Axialkräfte am Gehäuse unter Reibverlust abgestützt werden.When operating the differential, the spur gear teeth roll 161 and the crown gears 182 . 202 due to the helical gearing and the parallel offset of the differential gears 16 not purely form-fitting from; Rather, a profile and Hypoidgleiten on the tooth flanks, which leads to a deterioration of the transmission efficiency and thus to the desired self-locking effect. Consequently, further blocking measures can be significantly lower than comparable differentials with high transmission efficiency. In the embodiment shown is behind-sided, ie left in the 1 and 2 , as additional Sperrmaßnahem a multi-disc brake 22 arranged, which is formed in a conventional manner from a nested package of inner and outer plates. The outer disks are arranged on an outer disk carrier, not shown in detail, which is non-rotatable with the differential housing 12 connected is. The inner disks are rotatably connected to the output shaft 20 connected inner disk carrier arranged. The during operation of the differential after axially outward on the output shaft 20 acting axial force is via the disk set 22 on a housing cover 123 supported, rigid with the housing 12 connected is. The front axle side, in the 1 and 2 right output shaft 18 carries only a simple friction disc instead of a multi-disc multi-disc brake 24 over which the when operating on the output shaft 18 acting axial forces are supported on the housing under frictional loss.

Wie anhand der in den Teilfiguren von 4 dargestellten Ausführungsbeispiele illustriert, kann die Anzahl der Ausgleichsräder beliebig variiert und den Anforderungen, insbesondere den Momentenanforderungen des Einzelfalls angepasst werden. Auch die Größe des Parallelversatzes Δ der Ausgleichsraddrehachsen X zur jeweils nächstbenachbarten parallelen Differenzialkorbradialen ist variabel. Als grobe Faustregel gilt, dass die durch Gleiten erzielte Sperrwirkung umso größer ist, je größer der Parallelversatz Δ.As in the subfigures of 4 illustrated embodiments, the number of differential gears can be varied as desired and adapted to the requirements, in particular the torque requirements of the case. Also, the size of the parallel offset Δ of the Ausgleichsraddrehachsen X to each next adjacent parallel Differenzialkorbradialen is variable. As a rough rule of thumb, the greater the parallel offset Δ, the greater the blocking effect achieved by sliding.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Beispielsweise können statt der gezeigten Stirn- und Kronenräder Kegelräder verwendet werden. Auch wird der Fachmann erkennen, dass bzgl. der Momentenverteilungen andere Asymmetrien als die gezeigte 40:60 Verteilung realisierbar sind; ebenso ist es möglich, ein erfindungsgemäßes Differenzial mit symmetrischer Momentenverteilung zu schaffen. Auch die Ausgestaltung und Anordnung von zusätzlichen Reibungsbremsen zur Erhöhung oder Feinabstimmung der Sperrwirkung ist ohne weiteres vom Fachmann in Ansehung der Erfordernisse des Einzelfalls vorzunehmen.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. In the light of the disclosure herein, those skilled in the art will be offered a wide range of possible variations. For example, be used instead of the front and crown gears shown bevel gears. Also, those skilled in the art will recognize that with respect to the torque distributions other asymmetries than the 40:60 distribution shown can be realized; It is also possible to provide a differential with symmetrical torque distribution according to the invention. The design and arrangement of additional friction brakes to increase or fine-tune the barrier effect is readily made by a person skilled in the art in view of the requirements of the case.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: (Längs-)Differenzial(Longitudinal) differential
1212: Differenzialgehäusedifferential case
121121: erste Innenverzahnung von 12 first internal toothing of 12
122122: zweite Innenverzahnung von 12 second internal toothing of 12
123123: Gehäusedeckelhousing cover
1414: Differenzialkorbdifferential cage
141141: Außenverzahnung von 14 External toothing of 14
142142: Lagerausnehmung in 143 Bearing recess in 143
143143: Nabe von 14 Hub of 14
144144: KopfkreisführungHead Circle Guide
145145: Durchbruch in 142 Breakthrough in 142
1616: Ausgleichsradpinion
161161: Stirnverzahnung von 16 Spur toothing of 16
162162: Bolzenstummel von 16 Bolt stub of 16
1818: erstes Abtriebswellenradfirst output shaft
181181: Innenverzahnung von 18 Internal toothing of 18
182182: Kronenverzahnung von 18 Crown toothing of 18
2020: zweites Abtriebswellenradsecond output shaft wheel
201201: Innenverzahnung von 20 Internal toothing of 20
202202: Kronenverzahnung von 20 Crown toothing of 20
2222: Lamellenbremsemulti-disc brake
2424: Reibscheibefriction
E_D E _D: DrehachsenebeneRotary axis plane
X_D X _D: DifferenzialdrehachseDifferential rotation axis
X_R X _R: Ausgleichsrad DrehachseBalance wheel rotation axis
ΔΔ: Parallelversatzparallel misalignment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006046096 A1 [0002]
DE 102007018024 A1 [0003]
EP 1335151 A1 [0004]

Claims

Self-locking differential gear for a drive train of a motor vehicle, comprising - a rotatably mounted, with a drive shaft of the drive train torque transmitting coupled differential cage ( 14 ), - a set of several rotatable in the differential cage ( 14 ) mounted differential gears ( 16 ), whose axes of rotation (X _R ) in a common, perpendicular to the axis of rotation (X _D ) of the differential cage ( 14 ) Pivot axis plane (E _D) are arranged, and - two on either side of the differential basket ( 14 ) coaxial with this rotatably mounted output shaft wheels ( 18 . 20 ) with the set of differential gears ( 16 ) and in each case rotationally fixed to an output shaft of the drive train are connectable, characterized in that the axes of rotation (X _R ) of the differential gears ( 16 ) have an equally directed and equal parallel displacement (Δ) relative to their respective next adjacent parallel Differenzialkorbradialen.

Differential gear according to claim 1, characterized in that the parallel offset (Δ) is smaller than the largest pitch radius of the output shaft gears ( 18 . 20 ).

Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the pitch circle radii of the output shaft gears ( 18 . 20 ) are the same size.

Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the differential gears ( 16 ) and the output shaft wheels ( 18 . 20 ) corresponding helical gears ( 161 ; 182 . 202 ) exhibit.

Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the differential gears and the output shaft gears are formed as bevel gears.

Differential gear according to one of claims 1 to 5, that the differential gears ( 16 ) as spur gears and the output shaft gears ( 18 . 20 ) are designed as crown wheels.

Differential gear according to claim 6, characterized in that the differential gears ( 16 ) with a head circle guide ( 144 ) in the differential basket ( 14 ) are stored.

Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the output shaft gears ( 18 . 20 ) axially displaceable on its associated output shaft and with a storable by its axial displacement friction brake ( 22 ) is operatively connected.

Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the friction brake as a multi-disc brake ( 22 ), which has a set of inner disks arranged on an inner disk carrier and a set of outer disks arranged in a nested manner on an outer disk carrier, wherein the inner disk carrier is rotationally fixed to the at least one axially displaceable driven shaft gear (10). 18 . 20 ) and the outer disk carrier rotatably with a differential cage ( 14 ) and the output shaft wheels ( 18 . 20 ) surrounding differential housing ( 12 ) connected is.

Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the differential cage ( 14 ) in a differential housing ( 12 ), which is rotatably connected to an input hollow shaft, which surrounds one of the output shafts coaxially.