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Die Erfindung bezieht sich auf eine Differentialeinheit mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten und drehbar antreibbaren Differentialkorb, mit einem in dem Innenraum des Differentialkorbs angeordneten Differentialstern, der mindestens zwei radial zur Drehachse gerichtete Zapfen aufweist, die mit ihren radial äußeren Enden am Differentialkorb gelagert sind, auf denen jeweils Ausgleichsräder drehbar gelagert sind, die radial nach außen abstützbar sind und in Seitenwellenräder eingreifen, die axial zur Drehachse auf jeder Seite der Ausgleichsräder auf koaxial zur Drehachse sich erstreckenden Abtriebswellen drehfest angeordnet sind, wobei die eine Abtriebswelle durch eine Durchführöffung in einer ersten Stirnwand des Differentialkorbs und die andere Abtriebswelle durch eine zweite Durchführöffnung in einer zweiten Stirnwand des Differentialkorbs hindurchgeführt ist und der Differentialkorb in seiner radial umlaufenden Wandung zumindest eine radial zur Drehachse gerichtete Montageöffnung zur Montage der Ausgleichsräder aufweist, die durch einen an dem Differentialkorb fixierbaren Verschlussdeckel verschließbar ist.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Differentialeinheit mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten und drehbar antreibbaren Differentialkorb, mit einem in dem Innenraum des Differentialkorbs angeordneten Differentialstern, der mindestens zwei radial zur Drehachse gerichtete Zapfen aufweist, die mit ihren radial äußeren Enden am Differentialkorb gelagert sind, auf denen jeweils Ausgleichsräder drehbar gelagert sind, die radial nach außen abstützbar sind und in Seitenwellenräder eingreifen, die axial zur Drehachse auf jeder Seite der Ausgleichsräder auf koaxial zur Drehachse sich erstreckenden Abtriebswellen drehfest angeordnet sind, wobei die eine Abtriebswelle durch eine Durchführöffung in einer ersten Stirnwand des Differentialkorbs und die andere Abtriebswelle durch eine zweite Durchführöffnung in einer zweiten Stirnwand des Differentialkorbs hindurchgeführt und in seiner radial umlaufenden Wandung jedem Ende eines Zapfens zugeordnet, radial zur Drehachse gerichtet eine durchgehende Montageöffnung zur Montage der Ausgleichsräder aufweist, die durch einen an dem Differentialkorb fixierbaren Verschlussdeckel verschließbar ist.
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Bei derartigen bekannten Differentialeinheiten ist es bekannt den Differentialkorb zweiteilig auszubilden, als Differentialtopf, dessen Topföffnung durch einen Deckel verschlossen wird, oder als ein Differentialkorb, welcher aus zwei Halbschalen besteht, wobei diese in der Mittelebene des Differentialsterns, normal zu den Seitenwellenrändern zusammengefügt sind. Dabei wird der Deckel mittels Schrauben, Bolzen oder sonstigen bekannten Verbindungsbauteilen mit dem Differentialtopf verbunden. Die inneren axialen Spreizkräfte, die im Betrieb auf die Stirnwände einwirken, müssen von der Schraubenverbindung aufgenommen werden. Dies bedeutet, dass die Bereiche des Differentialtopfs und des Deckels sehr stark ausgebildet sind und damit das Volumen und das Gewicht der Differentialeinheit wesentlich vergrößern.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Differentialeinheit der eingangs genannten Arten zu schaffen, die bei gering erforderlichem Bauraum einen einfachen Aufbau mit guter Abstützung der inneren axialen Spreizkräfte ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der eingangs zuerst genannten Differentialeinheit dadurch gelöst, dass der Differentialkorb einteilig mit den Stirnwänden ausgebildet ist und der Differentialstern aus zwei separaten, kreuzweise zueinander gerichteten, den Innenraum des Differentialkorbs radial durchragenden Zapfen besteht, von denen ein erster Zapfen mittig eine quer zu seiner Längserstreckung gerichtete, durchgehende Ausnehmung aufweist, die der zweite Zapfen durchragt.
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Durch die einteilige Ausbildung des Differentialkorbs einschließlich der Stirnwände ist keine durch die Schraubverbindung bedingte Dicke der Wandung des Differentialkorbs, sowie keine zusätzlichen Verbindungsbauteile erforderlich, sodass sich dessen Durchmesser reduziert. Durch die eine oder mehrere Montageöffnungen hindurch werden bis auf die Zapfen alle inneren Bauteile der Differentialeinheit in den Innenraum des Differentialkorbs gebracht und dort montiert und dann der oder die Verschlussdeckel angebracht. Anschließend wird zuerst der erste Zapfen und dann der zweite Zapfen die durchgehende Ausnehmung des ersten Zapfens und die ihm zugeordneten Ausgleichsräder durchragend radial von außen eingeführt. Damit ist auch eine einfache Montierbarkeit gegeben.
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Dazu ist vorzugsweise der erste Zapfen mit seinen Enden in in der Wandung des Differentialkorbs radial durchgehend ausgebildeten Lageröffnungen gelagert, so dass er montageerleichternd von jeder Seite radial in den Differentialkorb einführbar ist.
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Damit sind auch nur eine oder zwei durch Verschlussdeckel zu verschließende Montageöffnungen erforderlich.
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Dabei kann zumindest eines der Enden des zweiten Zapfens in einer radial durchgehenden ersten Lagerbohrung eines ersten Verschlussdeckels und das zweite Ende des ersten Zapfens in einer radial durchgehenden zweiten Lagerbohrung in der Wandung des Differentialkorbs gelagert sein.
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Ist dabei das zweite Ende des Zapfens mit einem Abstützbereich an einer eine Einschubbewegung des zweiten Zapfens begrenzenden Abstützschulter in der Wandung des Differentialkorbs oder eines zweiten Verschlussdeckels mit Vorspannung in Anlage gehalten, so ist nur eine einzige durch einen Verschlussdeckel zu verschließende Montageöffnung erforderlich.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der zweiten eingangs genannten Differentialeinheit dadurch gelöst, dass der Differentialkorb einteilig mit den Stirnwänden ausgebildet ist und der Differentialstern einteilig aus mehreren radial gerichteten Zapfen besteht, wobei der Differentialstern durch eine der Montageöffnungen in den Innenraum des Differentialkorbs einführbar und die äußere Umlaufkontur des Differentialstern gleich oder kleiner als die Umlaufkontur des Innenraums des Differentialkorbs ist.
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Auch hier ist durch die einteilige Ausbildung des Differentialkorbs einschließlich der Stirnwände keine durch die Schraubverbindung bedingte Dicke der Wandung des Differentialkorbs erforderlich, so dass sich dessen Durchmesser reduziert.
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Die einteilige Ausbildung des Differentialsterns reduziert die zu montierenden Bauteile.
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Der Differentialstern wird nach dem Einsetzen der Seitenwellenräder durch eine der Montageöffnungen in den Innenraum des Differentialkorbs eingeführt und die Ausgleichsräder auf die Zapfen aufgesetzt. Sind alle Teile montiert, wird die Montageöffnung durch die Verschlussdeckel verschlossen.
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Zur Lagerung der Zapfen können die Zapfen mit ihren Enden in Lageröffnungen gelagert sein, die in den Verschlussdeckeln radial zur Drehachse ausgebildet sind.
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Um eine größere, verschleißärmere Lagerung der Ausgleichsräder zu erreichen, können die Verschlussdeckel radial nach innen in den Innenraum des Differentialkorbs gerichtete Lagerhülsen aufweisen, auf denen die Ausgleichsräder drehbar gelagert sind und in deren Hülsenbohrung die gleichen Durchmesser aufweisenden Zapfen hineinragen.
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Die Verschlussdeckel sind in ihrer Einbauposition an dem Differentialkorb gesichert. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Verschlussdeckel mit dem Differentialkorb verschraubt sind. Sie können aber auch durch einen Bajonett, einen Presssitz oder durch Querstifte gesichert sein.
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Ein den Einbauraum vergrößerndes äußeres Aufsetzen der Verschlussdeckel auf den Differentialkorb wird dadurch vermieden, dass die Verschlussdeckel in die Montageöffnungen einsetzbar sind.
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Dazu können die Montageöffnungen zum Innenraum des Differentialkorbs hin sich in ihrem Querschnitt stufig verringernd und die Verschlussdeckel entsprechend stufig ausgebildet sein, wobei die Schultern an den radialen Übergängen von den kleinen Stufen zu den großen Stufen der Verschlussdeckel an den Abstützschultern an den radialen Übergängen von den kleinen Stufen zu den großen Stufen der Montageöffnungen abstützbar sind.
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Um Reibungsverluste durch die an der Innenwand des Differentialkorbs entlanggleitenden Stirnseiten der Ausgleichsräder zu reduzieren, können die Ausgleichsräder über Radialanlaufscheiben radial nach außen an den Verschlussdeckeln oder an der Innenwand des Differentialkorbs abgestützt sein.
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Ebenfalls zur Reduzierung von Reibungsverlusten können die Seitenwellenräder über Axialanlaufscheiben axial an den Stirnwänden des Differentialkorbs abgestützt sein.
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Eine raumsparende Kraftübertragung von den Ausgleichsrädern auf die Seitenwellenräder erfolgt dadurch, dass die Seitenwellenräder und die Ausgleichsräder Kegelräder sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Differentialeinheit
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2 die Differentialeinheit nach 1 in der Draufsicht
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3 die Differentialeinheit nach 1 im Querschnitt
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4 eine Perspektivansicht des Differentialkorbs der Differentialeinheit nach 1
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5 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Differentialeinheit
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6 die Differentialeinheit nach 5 in der Draufsicht
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7 die Differentialeinheit nach 5 im Querschnitt
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8 eine Perspektivansicht des Differentialkorbs der Differentialeinheit nach 5
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9 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer Differentialeinheit
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10 die Differentialeinheit nach 9 in der Draufsicht
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11 die Differentialeinheit nach 9 im Querschnitt
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12 eine Perspektivansicht des Differentialkorbs der Differentialeinheit nach 9
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13 einen Längsschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels einer Differentialeinheit
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14 die Differentialeinheit nach 13 in der Draufsicht
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15 die Differentialeinheit nach 13 im Querschnitt.
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Die dargestellten Differentialeinheiten sind Teil eines Differentialgetriebes und zum Einsatz im Antriebsstrang, insbesondere in der Achse eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Sie weisen einen zylindrischen Differentialkorb 1 auf, der an seinen axialen Enden einteilig mit Stirnwänden 2, 3 ausgebildet ist.
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Koaxial zu dem zylindrischen Innenraum 4 des Differentialkorbs 1 sind in den Stirnwänden 2, 3 Durchführöffnungen 5, 6 ausgebildet.
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In dem Innenraum 4 ist koaxial ein Differentialstern 7, 7‘, 7‘‘, 7‘‘‘ angeordnet, dessen Sternstrahlen durch vier gleichmäßig verteilte Zapfen 8, 8‘, 8‘‘, 8‘‘‘, 8‘‘‘‘, 8‘‘‘‘‘ runden Querschnittes gebildet sind. Auf den Zapfen 8, 8‘, 8‘‘, 8‘‘‘, 8‘‘‘‘, 8‘‘‘‘‘ sind jeweils als Kegelräder ausgebildete Ausgleichsräder 9 drehbar gelagert, deren nach außen gerichtete Stirnseiten über ebenfalls auf den Zapfen 8, 8‘, 8‘‘, 8‘‘‘, 8‘‘‘‘, 8‘‘‘‘‘ angeordneten ringscheibenartigen Radialanlaufscheiben 10 an der Innenwand 11 des Differentialkorbs 7, 7‘, 7‘‘, 7‘‘‘ oder an Verschlussdeckeln 12, 12‘, 12‘‘, 12‘‘‘, in Anlage sind.
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Auf ihren den Stirnwänden 2, 3 zugewandten Seiten greifen die Ausgleichsräder 9 in die Verzahnung von ebenfalls als Kegelräder ausgebildeten Seitenwellenräder 13 ein, die auf nicht dargestellten, einander entgegengesetzt gerichteten Abtriebswellen axial verschiebbar, aber drehfest angeordnet sind. Die Abtriebswellen sind durch die Durchführöffnungen 5, 6 nach außen geführt.
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Die Stirnwände 2, 3 weisen an die Durchführöffnungen 5, 6 anschließende Ringstufen 14 auf, in die Ringansätze 15 der Seitenwellenräder 13 hineinragen.
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Axial sind die Seitenwellenräder 13 mit ihren nach außen gerichteten Stirnseiten über Axialanlaufscheiben 16 an den Innenseiten der Stirnwände 2, 3 abgestützt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist in der zylindrischen Wand des Differentialkorbs 1 eine Montageöffnung 17 ausgebildet, die einen kreisrunden Querschnitt besitzt, an den sich in Umfangsrichtung beidseitig Öffnungsverlängerungen 18 anschließen. Der kreisrunde Teil der Montageöffnung 17 ist zum Innenraum 4 hin stufig sich verringernd ausgebildet. Entsprechend stufig ist der kreisrunde Verschlussdeckel 12 ausgebildet und in die Montageöffnung 17 eingesetzt.
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Um 90° zur radialen Achse der Montageöffnung 17 versetzt sind zueinander koaxial zwei radial durchgehende Lageröffnungen 19 in der in der Wandung des Differentialkorbs 1 ausgebildet.
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Den Innenraum 4 durchragen radial zwei einteilig ausgebildete Zapfen 8, die mit ihren Enden in die Lageröffnungen 19 entsprechenden Querschnitts ragen. Mittig weist dieses aus den Zapfen 8 gebildete Bauteil eine quer zur seiner Längserstreckung gerichtete durchgehende Ausnehmung 24 auf.
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Der Montageöffnung 17 diametral gegenüberliegend ist in der Wandung des Differentialkorbs 1 eine Stufenbohrung 20 ausgebildet, deren Stufe 21 geringeren Durchmessers in den Innenraum 4 mündet.
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Durch diese Stufenbohrung 20 ist ein zweites Bauteil den Innenraum 4 durchragend eingeführt, das einteilig aus zwei Zapfen 8‘ und 8‘‘ gebildet ist. Der Zapfen 8‘ hat einen Durchmesser der dem Durchmesser der Stufe 21 geringeren Durchmessers der Stufenbohrung 20 entspricht. Mit einer Erweiterung 22 an seinem freien Ende liegt der Zapfen 8‘ an dem eine Abstützschulter 23 bildenden radialen Übergang von der großen Schulter zur kleinen Schulter 21 der Stufenbohrung 20 an.
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Die Zapfen 8, 8‘ und 8‘‘ bilden den Differentialstern 7.
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Auf dem Zapfen 8‘ ist eines der Ausgleichsräder 9 drehbar gelagert. In der weiteren Erstreckung weist das aus den Zapfen 8‘ und 8‘‘ bestehende Bauteil einen reduzierten Durchmesser auf, der dem Durchmesser der Ausnehmung 24 im Bauteil der Zapfen 8 entspricht und diese durchragt.
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Der Verschlussdeckel 12 besitzt eine radial in den Innenraum 4 gerichtete Lagerhülse 25, auf der ein weiteres der Ausgleichsräder 9 drehbar gelagert ist. In die Hülsenbohrung 26 der Lagerhülse 25 ragt das radial nach außen gerichtete Ende gleichen Durchmessers des Zapfens 8‘‘ hinein. Koaxial weist dieses Ende eine nach außen mündende Gewindebohrung 27 auf. In diese Gewindebohrung 27 ist eine Schraube 28 eingeschraubt, die mit ihrem Schraubenkopf 29 über eine Ringscheibe 30 auf der nach außen gerichteten Seite des Verschlussdeckels 12 abgestützt ist. Dadurch wird das aus den beiden Zapfen 8‘ und 8‘‘ bestehende Bauteil über den Verschlussdeckel 12 an der kleinen Stufe der Montageöffnung 17 an der Abstützschulter 23 der kleinen Stufe der Stufenbohrung 20 abgestützt und zwischen diesen verspannt.
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Das Ausführungsbeispiel der 5 bis 8 entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4. Im Unterschied dazu sind einander diametral gegenüberliegend zwei Montageöffnungen 17‘ angeordnet, die mit Verschlussdeckeln 12‘ verschlossen sind. Montageöffnungen 17‘ und Verschlussdeckel 12‘ sowie das aus den Zapfen 8 gebildete Bauteil entsprechen dabei der Montageöffnung 17 und dem Verschlussdeckel 12 sowie dem aus den Zapfen 8 gebildeten Bauteil des Ausführungsbeispiels der 1 bis 4.
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Das aus den Zapfen 8‘‘‘ und 8‘‘‘‘ gebildete Bauteil entspricht dem aus den Zapfen 8‘ und 8‘‘ gebildeten Bauteil in den 1 bis 4 mit der Ausnahme, dass die Zapfen 8‘‘‘ und 8‘‘‘‘ gleichen Durchmesser über ihre Länge aufweisen. Die Zapfen 8, 8‘‘‘ und 8‘‘‘‘ bilden den Differentialstern 7‘.
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Die Stufenbohrung 20 und die Abstützschulter 23 sind in mindestens einem der Verschlussdeckel 12, 12‘, 12‘‘, 12‘‘‘ ausgebildet.
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Zur Montage der Differentialeinheiten der 1 bis 4 werden zunächst die Axialanlaufscheiben 16 und anschließend die Seitenwellenräder 13 durch die Montageöffnungen 17‘ in den Innenraum 4 gebracht. Danach werden nacheinander die Ausgleichsräder 9 mit ihren Radialanlaufscheiben 10 eingesetzt. Nach jeder Montage eines Ausgleichsrades 9 wird dieses in dem Differentialkorb 1 weitergedreht, damit die Montageöffnung 17‘ wieder frei wird für das nächste zu montierende Ausgleichsrad 9. Das letzte Ausgleichsrad 9 wird dann zusammen mit einem Verschlussdeckel 12‘ montiert. Anschließend wird das aus den Zapfen 8 bestehende Bauteil und dann das aus den Zapfen 8‘ und 8‘‘ bestehende Bauteil eingeführt und durch die Schraube 28 gesichert.
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Zur Montage der Differentialeinheiten der 5 bis 8 werden zunächst die Axialanlaufscheiben 16 und anschließend die Seitenwellenräder 13 durch die Montageöffnungen 17‘ in den Innenraum 4 gebracht. Danach werden zwei Ausgleichsräder 9 mit ihren Radialanlaufscheiben 10 innerhalb des Differentialkorbs 1, koaxial zu den Lageröffnungen 19 platziert. Weitere zwei Ausgleichsräder 9 werden koaxial zu den Montageöffnungen 17‘ zusammen mit Verschlussdeckeln 12‘ eingesetzt. Anschließend wird das aus den Zapfen 8 bestehende Bauteil und dann das aus den Zapfen 8‘‘‘ und 8‘‘‘‘ bestehende Bauteil eingeführt und durch die Schraube 28 gesichert.
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Der Aufbau der Differentialeinheit nach den 9 bis 12 weist einen Differentialkorb 1 auf, der dem Differentialkorb 1 der 5 bis 8 weitgehend entspricht. Im Unterschied dazu sind aber kreuzweise vier Montageöffnungen 17‘ ausgebildet, von denen zwei sich gegenüberliegende mit Öffnungsverlängerungen 18 versehen sind. Die die Montageöffnungen 17‘ verschließenden Verschlussdeckel 12‘‘ sind entsprechend ausgebildet und weisen Lagerhülsen 25 mit Hülsenbohrungen 26 entsprechend den 9 bis 12 auf.
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Es kann durchaus vorgesehen sein, nur eine Montageöffnung 17‘ mit der Öffnungsverlängerung 18 zu versehen. Diese Ausführungsvariante ist in den Figuren nicht dargestellt ist aber ebenfalls zweckmäßig.
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Der Differentialstern 7‘‘‘ ist einteilig aus vier gleichmäßig am Umfang verteilten Zapfen 8‘‘‘‘‘ ausgebildet, die mit ihren freien Enden in den Hülsenbohrungen 26 gelagert sind.
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Das Ausführungsbeispiel der 13 bis 15 weist ebenfalls einen einteiligen Differentialstern 7‘‘‘ mit vier gleichmäßig am Umfang verteilten Zapfen 8 auf. Die Montageöffnungen 17 entsprechen den Montageöffnungen in den 9 bis 12. Diese Montageöffnungen 17 sind durch Verschlussdeckel 12‘‘‘ mit entsprechender äußerer Form verschlossen. Auf den Zapfen 8 sind die Ausgleichsräder 9 drehbar gelagert. Die freien Enden der Zapfen 8 sind in Lageröffnungen 19‘ der Verschlussdeckel 12‘‘‘ gelagert.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 9 bis 16 werden zunächst die Axialanlaufscheiben 16 und anschließend die Seitenwellenräder 13 durch die Montageöffnungen 17 in den Innenraum 4 gebracht. Danach wird der Differentialstern 7‘‘‘ durch eine der Montageöffnungen 17 in den Innenraum 4 eingesetzt und die Ausgleichsräder 9 mit ihren Radialanlaufscheiben 10 auf die Zapfen 8 aufgesetzt. Zum Schluss werden die Montageöffnungen 17 durch die Verschlussdeckel 12‘‘‘ verschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Differentialkorb
- 2
- Stirnwand
- 3
- Stirnwand
- 4
- Innenraum
- 5
- Durchführöffnung
- 6
- Durchführöffnung
- 7
- Differentialstern
- 7‘
- Differentialstern
- 7‘‘
- Differentialstern
- 7‘‘‘
- Differentialstern
- 8
- Zapfen
- 8‘
- Zapfen
- 8‘‘
- Zapfen
- 8‘‘‘
- Zapfen
- 8‘‘‘‘
- Zapfen
- 8‘‘‘‘‘
- Zapfen
- 9
- Ausgleichsräder
- 10
- Radialanlaufscheiben
- 11
- Innenwand
- 12
- Verschlussdeckel
- 12‘
- Verschlussdeckel
- 12‘‘
- Verschlussdeckel
- 12‘‘‘
- Verschlussdeckel
- 13
- Seitenwellenräder
- 14
- Ringstufen
- 15
- Ringansätze
- 16
- Axialanlaufscheiben
- 17
- Montageöffnung
- 17‘
- Montageöffnung
- 18
- Öffnungsverlängerungen
- 19
- Lageröffnungen
- 19‘
- Lageröffnungen
- 20
- Stufenbohrung
- 21
- Stufe
- 22
- Erweiterung
- 23
- Abstützschulter
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Lagerhülse
- 26
- Hülsenbohrung
- 27
- Gewindebohrung
- 28
- Schraube
- 29
- Schraubenkopf
- 30
- Ringscheibe
