-
Die Erfindung betrifft ein Differenzial nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
-
Differenziale, auch Ausgleichsgetriebe genannt, werden bei angetriebenen Fahrzeugachsen zum Ausgleich der unterschiedlichen Drehzahlen der angetriebenen Räder bei Kurvenfahrt verwendet. Durch die
DE 10 2010 004 636 A1 wurde ein Differenzial oder Ausgleichsgetriebe für ein Fahrzeug bekannt, wobei in einem Differenzialgehäuse, auch Differenzialkäfig oder kurz Käfig genannt, vier Ausgleichskegelräder aufgenommen sind, welche einerseits auf einer durchgehenden, langen Achse und andererseits auf zwei kurzen, nicht durchgehenden Achsen drehbar gelagert sind. Die beiden kurzen Ausgleichsachsen weisen äußere Endbereiche auf, welche in Bohrungen des Differenzialgehäuses aufgenommen und durch Querstifte gegen Verdrehen und Axialverschiebung gegenüber dem Differenzialgehäuse gesichert sind. Die lange Ausgleichsachse, auch Differenzialbolzen genannt, weist im mittleren Bereich eine Querbohrung auf, in welche die inneren Endbereiche der beiden kurzen Ausgleichsachsen eingreifen. Die Ausgleichskegelräder stehen mit Achskegelrädern in Eingriff, welche jeweils mit den angetriebenen Achsen drehfest verbunden sind. Der Antrieb des Differenzials erfolgt über das Differenzialgehäuse. Bei der bekannten Sicherung der kurzen Ausgleichsachsen durch Querstifte besteht die Gefahr, dass es zu einem Abscheren der Querstifte kommen kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein derartiges Abscheren von Querstiften zu vermeiden.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Erfindungsgemäß sind die inneren Endbereiche der kurzen Ausgleichsachsen, mittelbar oder unmittelbar, drehfest miteinander verbunden. Die beiden kurzen Ausgleichsachsen wirken somit wie ein durchgehender Torsionsstab, d. h. wie die lange, durchgehende Ausgleichsachse. Eine Verdrehsicherung wie z. B. durch Querstifte nach dem Stand der Technik entfällt. Die auf den kurzen Ausgleichsachsen angeordneten Ausgleichskegelräder üben gleiche, jedoch gegeneinander gerichtete Reibmomente auf die kurzen Ausgleichsachsen auf, wodurch eine Verdrehung unterbunden wird und – wie erwähnt – eine Verdrehsicherung nicht mehr erforderlich ist. Die Endbereiche können entweder direkt miteinander verbunden werden oder mittelbar, z. B. durch ein zusätzliches Kupplungsteil. Das Kupplungsteil, welches ein Drehmoment von der ersten kurzen Ausgleichsachse auf die zweite kurze Ausgleichsachse überträgt, kann innerhalb der Endbereiche angeordnet und beispielsweise als Polygonstift ausgebildet sein; es könnte auch außerhalb der Endbereiche angeordnet und beispielsweise durch die lange durchgehende Ausgleichsachse gebildet werden, welche die inneren Endbereiche umschließen und drehfest miteinander verbinden könnte. Durch den Wegfall von Querstiften ergibt sich auch eine Kostenreduzierung bei der Fertigung.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform können die inneren Endbereiche form- und/oder reibschlüssig miteinander verbunden werden. Ein Formschluss kann beispielsweise durch eine Steckverbindung mit Polygonprofil (beispielsweise Vierkant oder Sechskant) erreicht werden; ein Reib- oder Kraftschluss kann durch einen Presssitz zwischen den inneren Endbereichen erreicht werden.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die inneren Endbereiche halbzylinderförmig ausgebildet und weisen eine in der Längsmittelebene der kurzen Ausgleichsachsen angeordnete Abflachung auf. Die halbzylinderförmigen Bereiche liegen mit ihren Abflachungen aufeinander und sind nach außen durch die Querbohrung der langen Ausgleichsachse abgestützt. Die halbzylinderförmigen Endbereiche weisen halbkreisförmige Querschnitte auf, welche sich zu einem Vollkreisquerschnitt ergänzen und den Querschnitt der Querbohrung ausfüllen. Damit wird ein Formschluss in Bezug auf Torsion zwischen den beiden kurzen Ausgleichsachsen erreicht. Die Montage ist relativ einfach, da die kurzen Ausgleichsachsen von außen durch entsprechende Bohrungen des Differenzialgehäuses gesteckt werden.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die kurzen Ausgleichsachsen durch Sicherungselemente in axialer Richtung gegenüber dem Differenzialgehäuse festgelegt. Damit ist auch sichergestellt, dass sich die drehfeste Verbindung zwischen den inneren Endbereichen der kurzen Ausgleichsachsen nicht lösen kann.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Sicherungselemente einerseits eine im äußeren Endbereich der kurzen Ausgleichsachse angeordnete Ringnut und andererseits mindestens einen tangential in die Ringnut eingreifenden Sicherungsstift, der sich im Differenzialgehäuse abstützt. Damit wird eine Sicherung in axialer Richtung der kurzen Ausgleichsachsen erreicht, wobei gleichzeitig eine Drehbewegung möglich ist. Der tangential angeordnete Sicherungsstift, vorzugsweise können auch zwei Stifte vorgesehen sein, dient lediglich der axialen Sicherung und muss keine Axialkräfte aufnehmen, da die Axialkräfte der Ausgleichskegelräder direkt am Differenzialgehäuse abgestützt werden. Ein Abscheren oder sonstige Fehlfunktionen dieses Sicherungselementes können daher ausgeschlossen werden.
-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Differenzialgehäuse einteilig ausgebildet, d. h. das Differenzialgehäuse, auch Käfig genannt, ist ungeteilt, besteht also nicht aus zwei Hälften. Der Käfig kann z. B. als einstückiges Guss- oder Schmiedeteil hergestellt werden. Daraus ergibt sich der Vorteil einer kostengünstigen Herstellung. Sämtliche vom Differenzialgehäuse aufgenommenen Einzelteile wie Ausgleichskegelräder, Achskegelräder sowie kurze und lange Ausgleichsachsen können durch die im Differenzialgehäuse vorgesehenen Öffnungen von außen montiert werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
-
1 einen Axialschnitt durch ein Differenzialgehäuse mit Ausgleichskegelrädern und Achskegelrädern,
-
2 einen Schnitt in der Ebene II-II gemäß 1,
-
3 einen Schnitt in der Ebene III-III gemäß 2 und
-
4 einen Schnitt in der Ebene IV-IV gemäß 3.
-
1 zeigt ein Differenzial 1, auch Ausgleichsgetriebe genannt, in einem Axialschnitt. Das Differenzial 1 fungiert als Querdifferenzial einer angetriebenen nicht dargestellten Fahrzeugachse, wobei die Längsachse der angetriebenen nicht dargestellten Antriebswellen des Fahrzeuges mit a bezeichnet ist. Das Differenzial 1 weist ein Differenzialgehäuse 2 auf, welches auch als Käfig 2 bezeichnet wird und einstückig, d. h. ungeteilt ausgebildet ist. Der Käfig 2 kann beispielsweise als einstückiges Guss- oder Schmiedeteil hergestellt werden. Im Differenzialgehäuse 2 ist eine lange d. h. durchgehende Ausgleichsachse 3 mit der Längsachse b aufgenommen – die lange Ausgleichsachse 3 wird auch als Differenzialbolzen 3 bezeichnet. Auf der beidseitig im Differenzialgehäuse 2 gelagerten langen Ausgleichsachse 3 sind ein erstes Ausgleichskegelrad 4 sowie ein zweites Ausgleichskegelrad 5 symmetrisch zur Längsachse a drehbar angeordnet. Die Ausgleichskegelräder 4, 5 stehen in Eingriff mit um die Achse a drehbar angeordneten Achskegelrädern 6, 7, welche – was nicht dargestellt ist – mit den Antriebsachsen des Fahrzeuges verbunden werden. Die lange Ausgleichsachse 3 weist im Bereich der Längsachse a eine Querbohrung 3a auf, die auch als Durchbruch ausgebildet sein kann (s.a. Seite 6, unten). Das Differenzialgehäuse 2 ist über einen nicht dargestellten Antrieb, vorzugsweise einen Kegeltrieb antreibbar.
-
2 zeigt einen Schnitt in der Ebene II-II gemäß 1. Für gleiche Teile werden gleiche Bezugszahlen verwendet. Senkrecht zur Längsachse a sind zwei kurze Ausgleichsachsen 8, 9 mit einer gemeinsamen Längsachse c angeordnet, wobei die erste kurze Ausgleichsachse 8 einen inneren Endbereich 8a und einen äußeren Endbereich 8b und die zweite kurze Ausgleichsachse 9 einen inneren Endbereich 9a und einen äußeren Endbereich 9b aufweisen. Die äußeren Endbereiche 8b, 9b sind jeweils in einer Bohrung (ohne Bezugszahl) des Differenzialgehäuses 2 aufgenommen. Auf der ersten kurzen Ausgleichsachse 8 ist ein drittes Ausgleichskegelrad 10 drehbar gelagert, und auf der zweiten kurzen Ausgleichsachse 9 ist ein viertes Ausgleichskegelrad 11 drehbar gelagert. Sämtliche vier Ausgleichskegelräder 4, 5 (vgl. 1), 10, 11 stehen mit den Achskegelrädern 6, 7 in Eingriff (vgl. auch 3). Die inneren Endbereich 8a, 9a der ersten kurzen Ausgleichsachse 8 bzw. der zweiten kurzen Ausgleichsachse 9 sind – wie auch aus 1 ersichtlich – halbzylinderförmig ausgebildet, d. h. sie weisen jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt auf und sind in der Querbohrung 3a aufgenommen, d. h. sie werden von der Querbohrung 3a umschlossen. Aufgrund des halbkreisförmigen Querschnittes weisen die inneren Endbereiche 8a, 9a Abflachungen (ohne Bezugszahl) auf, welche in einer senkrecht zur Zeichenebene in 1 angeordneten, die Längsachse b enthaltenden Ebene angeordnet sind. Durch diese Ausbildung der inneren Endbereiche 8a, 9a und ihre Umschließung durch die Querbohrung 3a wird eine formschlüssige drehfeste Verbindung zwischen den beiden kurzen Ausgleichsachsen 8, 9 hergestellt. Die Ausgleichskegelräder 10, 11 üben aufgrund ihrer Lagerreibung entgegengesetzte Drehmomente auf die erste und die zweite kurze Ausgleichsachse 8, 9 aus, wobei sich diese Drehmomente aufgrund der drehfesten Verbindung der inneren Endbereiche 8a, 9a neutralisieren, d. h. eine Drehung der beiden kurzen Ausgleichsachsen 8, 9 um ihre Längsachse c findet nicht statt. Somit ist es auch nicht erforderlich, dass – wie beim Stand der Technik – eine Verdrehsicherung für die beiden kurzen Ausgleichsachsen 8, 9 vorgesehen werden muss. Stattdessen ist lediglich eine axiale Fixierung gegenüber dem Differenzialgehäuse 2 vorgesehen, was im Folgenden beschrieben wird.
-
3 zeigt einen Schnitt in der Ebene III-III gemäß 2, wobei die kreuzförmige Anordnung der langen Ausgleichsachse 3 und der beiden kurzen Ausgleichsachsen 8, 9 einschließlich ihrer Längsachsen b, c deutlich erkennbar ist. 3 zeigt insbesondere die axiale Sicherung der ersten und der zweiten kurzen Ausgleichsachse 8, 9 gegenüber dem Differenzialgehäuse 2. Die kurzen Ausgleichsachsen 8, 9 weisen in ihren äußeren Endbereichen 8b, 9b jeweils eine Ringnut 12, 13 auf, in welche jeweils ein senkrecht zur Zeichenebene und tangential zum Umfang der Ringnut 12, 13 angeordneter Sicherungsstift 14, 15, ausgebildet als Spannstift, eingreift. Dadurch wird eine axiale Fixierung erreicht, wobei gleichzeitig eine Drehung der beiden kurzen Ausgleichsachsen 8, 9 um ihre Längsachsen c möglich ist.
-
4 zeigt einen Schnitt in der Ebene IV-IV gemäß 3, d. h. im Bereich der Ringnut 12. Der Sicherungs- oder Spannstift 14 ist in einer Bohrung 16 im Differenzialgehäuse 2 angeordnet und wird aufgrund seiner Radialspannung reibschlüssig gehalten, wobei er tangential in die Ringnut 12 eingreift und damit eine formschlüssige Sicherung herstellt. Möglich ist auch, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, einen zweiten diametral zum ersten Spannstift 14 angeordneten Spannstift vorzusehen, um eine verbesserte Axialfixierung zu erreichen.
-
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellte, oben beschriebene Verbindung zwischen den inneren Endbereichen 8a, 9a durch alternative formschlüssige oder reibschlüssige Verbindungen zu ersetzen, welche die gleiche Wirkung, nämlich eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten kurzen Ausgleichsachse 8 und der zweiten kurzen Ausgleichsachse 9 erzielen. Dies kann beispielsweise durch eine formschlüssige Steckverbindung, ausgebildet als Innen- und Außensechskant oder allgemein als Polygonprofil, erreicht werden. Darüber hinaus ist auch eine reibschlüssige Verbindung, z. B. durch einen Zapfen in einer Bohrung möglich. Darüber hinaus kann auch eine mittelbare Verbindung zwischen den beiden kurzen Ausgleichsachsen hergestellt werden, indem deren innere Endbereiche beispielsweise formschlüssig in eine entsprechend ausgebildete Öffnung oder einen Durchbruch in der langen Ausgleichsachsachse 3 eingreifen. Die oben erwähnte Querbohrung 3a wäre dann als Durchbruch mit nicht-kreisförmigem, sondern z. B. quadratischem Querschnitt ausgebildet, in welchen die als Vierkant ausgebildeten inneren Endbereiche der kurzen Ausgleichsachsen eingreifen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Differenzial
- 2
- Differenzialgehäuse
- 3
- große Ausgleichsachse
- 3a
- Querbohrung
- 4
- erstes Ausgleichskegelrad
- 5
- zweites Ausgleichskegelrad
- 6
- erstes Achskegelrad
- 7
- zweites Achskegelrad
- 8
- erste kurze Ausgleichsachse
- 8a
- innerer Endbereich
- 8b
- äußerer Endbereich
- 9
- zweite kurze Ausgleichsachse
- 9a
- innerer Endbereich
- 9b
- äußerer Endbereich
- 10
- drittes Ausgleichskegelrad
- 11
- viertes Ausgleichskegelrad
- 12
- erste Ringnut
- 13
- zweite Ringnut
- 14
- erster Sicherungsstift
- 15
- zweiter Sicherungsstift
- 16
- Bohrung
- a
- Achse der Antriebswellen
- b
- Längsachse der langen Ausgleichsachse
- c
- Längsachse der kurzen Ausgleichsachsen
-
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 102010004636 A1 [0002]
