-
Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
-
Differentialanordnungen werden als Achsdifferentiale oder Mittendifferentiale in Kraftfahrzeugen verwendet. Eine Differentialanordnung hat die Funktion, ein an einer Eingangswelle anliegendes Antriebsmoment auf zwei Abtriebswellen zu verteilen und dabei einen Drehzahlausgleich zwischen den zwei Abtriebswellen zu ermöglichen. Die Differentialanordnung weist im Allgemeinen ein Differentialgehäuse, mehrere Ausgleichsräder und zwei Abtriebsräder auf. Die Ausgleichsräder sind drehbar am Differentialgehäuse angeordnet. Die Abtriebsräder sind jeweils mit einer Abtriebswelle drehfest verbunden. Über die Ausgleichsräder sind die Abtriebsräder miteinander gekoppelt. Die Ausgleichsräder dienen als Übertragungselemente und als Ausgleichselemente.
-
Aus der
DE 1 680 700 A ist eine Differentialanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Es ist ein Eingangszahnrad in Form eines Tellerrads vorgesehen. Das Tellerrad ist drehfest mit einem Differentialgehäuse verbunden. In dem Differentialgehäuse sind Abtriebsräder in Form von Achswellenkegelrädern gelagert, wobei die Achswellenkegelräder über eine Axialverzahnung drehfest und axial verschiebbar auf je einer Abtriebswelle angeordnet sind. An dem Differentialgehäuse sind Ausgleichsräder, nämlich Ausgleichskegelräder drehbar angeordnet, die im kämmenden Eingriff mit den Achswellenkegelrädern stehen.
-
Aus der
DE 10 2010 033 865 A1 ist eine Differentialanordnung mit einem Differential und einer Kupplung bekannt. Eine von zwei Abtriebswellen der Differentialanordnung ist über die Kupplung abkoppelbar. Diese einseitige Abkopplung hat den Nachteil, dass im abgekoppelten Zustand Differenzdrehzahlen in Höhe der doppelten Raddrehzahlen auftreten.
-
Aus der gattungsbildenden
DE 10 2011 077 748 A1 , von der die Erfindung ausgeht, ist eine Differentialanordnung mit einem Differential bekannt. Die Differentialanordnung weist eine Eingangswelle und eine Kupplung in Form einer Schiebemuffe auf. Das Differential weist ein Differentialgehäuse auf, wobei die Eingangswelle funktional wirksam mit dem Differentialgehäuse über die Schiebemuffe koppelbar ist. Die Schiebemuffe ist drehfest und axial verschiebbar zwischen einer ersten und einer zweiten Position auf der Eingangswelle anordenbar. Die Schiebemuffe bewirkt in der ersten Position eine Drehentkopplung zwischen der Eingangswelle und dem Differentialgehäuse. In der zweiten Position bewirkt die Schiebemuffe eine Drehkopplung zwischen dem Differentialgehäuse und der Eingangswelle. Am Außenumfang der Schiebemuffe ist eine Schaltnut ausgebildet. Die Schaltnut ist in Form einer Steuerkurve ausgeführt, so dass beim Eingriff eines Eingriffsmittels in die Schaltnut und bei einer Drehung der Schiebemuffe die Schiebemuffe durch die Schaltnut axial zwischen der ersten und zweiten Position bewegt wird. Durch Verschieben der Schiebemuffe kann die Vorderachse und/oder die Hinterachse antriebstechnisch von der Differentialanordnung an- oder abgekoppelt werden. Die Anordnung der Schiebemuffe zwischen der Eingangswelle und dem Differentialgehäuse erfordert eine Anpassung seitens der Eingangswelle und seitens des Differentialgehäuses und erfordert entsprechenden hohen konstruktiven Aufwand. Ferner ist es erforderlich, dass die Eingangswelle koaxial zum Getriebegehäuse rotierbar angeordnet ist, wodurch die Flexibilität der Anwendungsmöglichkeiten auch begrenzt ist. Dieser Aufbau ist daher noch nicht optimal ausgebildet.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Differentialanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass vorzugsweise auch herkömmliche Eingangswellen eingangsseitig der Differentialanordnung verwendbar sind, insbesondere die Einsatzflexibilität erhöht ist.
-
Diese Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass mit der Eingangswelle ein Eingangszahnrad antreibbar ist, wobei das Eingangszahnrad drehfest mit einer Hohlwelle verbunden ist oder das Eingangszahnrad integral an einer Hohlwelle ausgebildet ist, und wobei die Kupplung funktional wirksam zwischen dem Differentialgehäuse und der Hohlwelle wirkt. Dies hat den Vorteil, dass eine herkömmliche Eingangswelle verwendbar ist, da die Kupplung nicht direkt mit der Eingangswelle zusammenwirkt, sondern nur mittelbar, nämlich über die Hohlwelle. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Differential mittels der Kupplung auf einfache Art und Weise abkoppelbar ist. Durch das Abkoppeln können Verluste durch das Differential beim Betrieb des Kraftfahrzeuges vermieden werden. Die Kupplung kann in einer einfachen Ausgestaltung eine Schiebemuffe aufweisen. Die Hohlwelle weist dabei an einem Ende eine Außenverzahnung und das Differentialgehäuse weist eine weitere Außenverzahnung auf, wobei die beiden Außenverzahnungen über die verschiebbar angeordnete Schiebemuffe miteinander drehfest verbindbar sind. Die Hohlwelle ist vorzugsweise auf dem Differentialgehäuse gelagert, wodurch ein kompakter Aufbau der Differentialanordnung realisierbar ist. In einer Ausgestaltung kann das Differential als Kegelraddifferential ausgebildet sein. Das Kegelraddifferential weist mindestens ein Ausgleichsrad auf. Das Ausgleichsrad ist funktional wirksam am Differentialgehäuse drehbar angeordnet, wobei zwei Abtriebsräder im kämmenden Eingriff mit dem mindestens einen Ausgleichsrad stehen. Die Ausgleichsräder sind dabei als Ausgleichskegelräder ausgebildet. In alternativer Ausgestaltung ist das Differential als Stirnraddifferential ausgebildet, wobei das Stirnraddifferential mindestens ein erstes und ein zweites Ausgleichsrad aufweist, wobei das mindestens eine, erste Ausgleichsrad im kämmenden Eingriff mit einem ersten Abtriebsrad und das mindestens eine, zweite Ausgleichsrad im kämmenden Eingriff mit einem zweiten Abtriebsrad steht, wobei jeweils eines der ersten Ausgleichsräder mit einem der zweiten Ausgleichsräder in drehfesten Eingriff steht. Die ersten und zweiten Ausgleichsräder sind drehbar am Differentialgehäuse funktional wirksam angeordnet. Zwischen dem Eingangszahnrad und dem Differentialgehäuse wirkt die Kupplung. Die Kupplung kann formschlüssig oder kraftschlüssig wirken. Durch diese Abkoppelmöglichkeit des Differentialgehäuses ist die Ausgleichsfunktion des Differentials unverändert erhalten. Wenn als Eingangszahnrad ein Tellerrad zum Einsatz kommt, ist die Differentialanordnung grundsätzlich als Achsgetriebe geeignet, wobei die Antriebswelle nun im Wesentlichen senkrecht zu den beiden Abtriebswellen steht. Es ist jedoch auch ein achsparalleler Aufbau und damit ein Einsatz der Differentialanordnung als Mittendifferential denkbar. Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
-
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Differentialanordnung auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden mehrere bevorzugte Ausgestaltungen der Differentialanordnung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
-
1 in einer schematischen Schnittansicht eine erste Differentialanordnung,
-
2 in einer stark schematischen Darstellung eine zweite Differentialanordnung mit einem Achsdifferential in Form eines Kegelraddifferentials,
-
3 in einer stark schematischen Darstellung eine dritte Differentialanordnung mit einem Achsdifferential in Form eines Stirnraddifferentials,
-
4 in einer stark schematischen Darstellung eine vierte Differentialanordnung, mit einem Kegelraddifferential, wobei eine Eingangswelle parallel zu zwei Abtriebswellen angeordnet ist, und
-
5 in einer stark schematischen Darstellung eine fünfte Differentialanordnung mit einem Stirnraddifferential, wobei eine Eingangswelle parallel zu zwei Abtriebswellen angeordnet ist.
-
In 1 bis 5 sind die unterschiedlichen Differentialanordnungen 1 bis 5 gut zu erkennen. Es werden nun zunächst die Gemeinsamkeiten der Differentialanordnungen 1 bis 5 erläutert, bevor auf die Unterschiede eingegangen wird.
-
Die Differentialanordnungen 1 bis 5 weisen jeweils ein Differential 6 auf. Mittels des Differentials 6 wird ein Drehmoment von einer Eingangswelle 7 auf zwei Abtriebswellen 8, 9 übertragen. Das Differential 6 ist mit der Eingangswelle 7 über eine Kupplung 10 koppelbar. Das Differential 6 weist ein Differentialgehäuse 11 auf. Die Eingangswelle 7 ist funktional wirksam mit dem Differentialgehäuse 11 über die Kupplung 10 koppelbar.
-
Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass ein Eingangszahnrad 12 und eine Hohlwelle 13 vorgesehen ist, wobei mit der Eingangswelle 7 das Eingangszahnrad 12 antreibbar ist, wobei das Eingangszahnrad 12 drehfest mit der Hohlwelle 13 verbunden ist oder das Eingangszahnrad 12 integral an der Hohlwelle 13 ausgebildet ist, und wobei die Kupplung 10 funktional wirksam zwischen dem Differentialgehäuse 11 und der Hohlwelle 13 wirkt. Die Eingangswelle 7 weist dazu an einem nicht näher bezeichneten Ende ein Zahnrad 14 auf. Das Zahnrad 14 kämmt mit dem Eingangszahnrad 12.
-
Das Eingangszahnrad 12 ist insbesondere an einem Ende (nicht näher bezeichnet) der Hohlwelle 13 angeordnet. Die Kupplung 10 ist an dem anderen Ende (nicht näher bezeichnet) der Hohlwelle 13 ausgebildet. Das Eingangszahnrad 12 kann in alternativer Ausgestaltung neben der Kupplung 10 angeordnet oder ausgebildet sein (nicht dargestellt).
-
Die Kupplung 10 kann formschlüssig oder kraftschlüssig wirken. Es ist denkbar, dass die Kupplung 10 als Reibkupplung ausgebildet ist. Die Reibkupplung kann als Lamellenkupplung ausgebildet sein.
-
In 1 ist dargestellt, dass die Kupplung 10 eine Schiebemuffe 15 aufweist. Die Schiebemuffe 15 ist axial verschieblich mit einer nicht dargestellten Schaltgabel bewegbar, wie es durch den Pfeil 16 angedeutet ist. Das Differentialgehäuse 11 weist eine Außenverzahnung 17 auf, wobei die Schiebemuffe 15 in die Außenverzahnung 17 eingreift.
-
An dem benachbarten Ende der Hohlwelle 13 ist ebenfalls eine Außenverzahnung 18 angeordnet oder ausgebildet, wobei durch Verschieben der Schiebemuffe 15 eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Außenverzahnungen 17 und 18 über die Schiebemuffe 15 herstellbar ist. In dem in 1 dargestellten Zustand ist das Differential 6 von der Hohlwelle 13 abgekoppelt. Die Schiebemuffe 15 verbindet in 1 die beiden Außenverzahnungen 17 und 18 nicht.
-
Die Hohlwelle 13 ist am nicht näher bezeichneten Außenumfang des Differentialgehäuses 11 mittels mindestens eines Lagers 19, insbesondere mit Hilfe von zwei Lagern 19 gelagert. An dem Außenumfang der Hohlwelle 13 sind weitere Lager 20 zur Abstützung an einem nicht näher bezeichneten Gehäuse oder zur Abstützung an anderen Komponenten angeordnet. Dadurch, dass die Hohlwelle 13 das Differentialgehäuse 11 umgreift, ist ein kompakter Aufbau mit der Kupplung 10 realisierbar. Die Kupplung 10 ist insbesondere funktional wirksam einem Ende der Hohlwelle 13 zugeordnet. Das oben beschriebene Prinzip trifft im Wesentlichen grundsätzlich auch für alle in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen zu.
-
In den 1, 2 und 3 ist gut zu erkennen, dass hier die Eingangswelle 7 sich im wesentlichen senkrecht zu den beiden Abtriebswellen 8, 9 erstreckt. Die Eingangswelle 7 erstreckt sich vorzugsweise senkrecht zu den beiden Abtriebswellen 8, 9. Das Eingangszahnrad 12 ist dabei als Tellerrad 21 ausgebildet. Das Zahnrad 14 ist entsprechend als Kegelrad (nicht näher bezeichnet) ausgebildet. Die in den 1, 2 und 3 dargestellten Differentialanordnungen 1, 2, 3 sind insbesondere als Achsgetriebe geeignet, da hier die Eingangswelle 7 im Wesentlichen senkrecht zu den beiden Abtriebswellen 8, 9 angeordnet ist. Die beiden Abtriebswellen 8, 9 treiben entsprechend das linke oder rechte Rad (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeuges an.
-
In den 4 und 5 ist gut zu erkennen, dass hierbei die Eingangswelle 7 sich parallel zu den beiden fluchtend angeordneten Abtriebswellen 8, 9 erstreckt. Das Eingangszahnrad 12 ist hierbei entweder drehfest mit der Hohlwelle 13 verbunden oder in Form einer Außenverzahnung (nicht näher bezeichnet) einstückig an der Hohlwelle 13 ausgebildet. Die in den 4 und 5 dargestellten Ausgestaltungen der Differentialanordnungen 4, 5 eignen sich insbesondere als Mittendifferential zur Verteilung der Antriebskraft auf die Vorderachse und Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit Allradantrieb.
-
Im Folgenden darf auf eine bevorzugte Ausgestaltung des Differentials 6 anhand der 1, 2 und 4 näher eingegangen werden. Das Differential 6 ist bei den Differentialanordnungen 1, 2 und 4 als Kegelraddifferential 22 ausgebildet. Das Kegelraddifferential 22 weist mindestens ein Ausgleichsrad 23, insbesondere mehrere Ausgleichsräder 23 auf. Die Ausgleichsräder 23 sind funktional wirksam am Differentialgehäuse 11 angeordnet, insbesondere gelagert. In 1 ist zu erkennen, dass das Differentialgehäuse 11 einen Bolzen 24 aufweist, wobei die Ausgleichsräder 23 am Bolzen 24 drehbar gelagert sind. Alternativ können die Ausgleichsräder 23 an entsprechenden Achszapfen oder dergleichen drehbar angeordnet sein. Das Differentialgehäuse 11 überträgt die Drehung auf den radial angeordneten Bolzen 24 und damit auf die Ausgleichsräder 23. Die Ausgleichsräder 23 sind als Ausgleichskegelräder ausgebildet. Die Ausgleichsräder 23 teilen das Drehmoment auf zwei Abtriebsräder 25 auf, wobei jedes der Abtriebsräder 25 jeweils mit einer an der beiden Abtriebswellen 8, 9 verbunden ist. Das Differentialgehäuse 11 weist stirnseitig jeweils nicht näher bezeichnete Öffnungen auf, die von den Abtriebswellen 8, 9 durchgriffen sind. Die Abtriebsräder 25 stehen im kämmenden Eingriff mit den Ausgleichsrädern 23.
-
Im Folgenden darf auf die 3 und 5 näher eingegangen werden. Die Differentialanordnung 3 und 5 weist jeweils ein Differential 6 in Form eines Stirnraddifferentials 26 auf. Das Stirnraddifferential 26 weist mehrere, erste und zweite Ausgleichsräder 27, 28 auf. Die Ausgleichsräder 27, 28 können auch als Ausgleichsplanetenräder bezeichnet werden. Die Ausgleichsräder 27, 28 sind drehbar am Differentialgehäuse 11 angeordnet, insbesondere gelagert. Die ersten Ausgleichsräder 27 sind dabei der Abtriebswelle 8 und die zweiten Ausgleichsräder 28 sind der Abtriebswelle 9 zugeordnet. Jedes der ersten Ausgleichsräder 27 steht mit einem der zweiten Ausgleichsräder 28 im kämmenden Eingriff. Jedes der zweiten Ausgleichsräder 28 steht im kämmenden Eingriff mit einem der ersten Ausgleichsräder 27. Die ersten Ausgleichsräder 27 stehen im drehfesten Eingriff mit einem ersten Abtriebsrad 29, wobei das erste Abtriebsrad 29 drehfest mit der Abtriebswelle 8 verbunden ist. Die zweiten Ausgleichsräder 28 stehen im drehfesten Eingriff mit einem zweiten Abtriebsrad 30, wobei das Abtriebsrad 30 drehfest mit der Abtriebswelle 9 verbunden ist. Die Abtriebsräder 29, 30 können auch als Sonnenräder bezeichnet werden. Die Achsen der Ausgleichsräder 27, 28 erstrecken sich parallel zu den virtuellen Achsen der Abtriebswellen 8, 9.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Differentialanordnung
- 2
- Differentialanordnung
- 3
- Differentialanordnung
- 4
- Differentialanordnung
- 5
- Differentialanordnung
- 6
- Differential
- 7
- Eingangswelle
- 8
- Abtriebswelle
- 9
- Abtriebswelle
- 10
- Kupplung
- 11
- Differentialgehäuse
- 12
- Eingangszahnrad
- 13
- Hohlwelle
- 14
- Zahnrad
- 15
- Schiebemuffe
- 16
- Pfeil
- 17
- Außenverzahnung
- 18
- Außenverzahnung
- 19
- Lager
- 20
- Lager
- 21
- Tellerrad
- 22
- Kegelraddifferential
- 23
- Ausgleichsrad
- 24
- Bolzen
- 25
- Abtriebsrad
- 26
- Stirnraddifferential
- 27
- Ausgleichsrad
- 28
- Ausgleichsrad
- 29
- Abtriebsrad
- 30
- Abtriebsrad
-
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 1680700 A [0003]
- DE 102010033865 A1 [0004]
- DE 102011077748 A1 [0005]
