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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Differenzialbaugruppen zur Verwendung in Kraftfahrzeugantriebsträngen. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Differenzialbaugruppen, die so konzipiert sind, dass sie die Verwendung einer einzigen Schweißverbindung zur starren Verbindung der beiden Gehäuseelemente eines zweistückigen Differenzialgehäuses und eines Tellerrads ermöglichen.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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In diesem Abschnitt werden Hintergrundinformationen hinsichtlich der vorliegenden Offenbarung geliefert, die nicht notwendigerweise den Stand der Technik der hier offenbarten und beanspruchten Erfindungskonzepte darstellen.
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Eine herkömmliche Antriebsachsenbaugruppe umfasst üblicherweise ein Achsengehäuse, von dem aus sich ein Paar Achswellen erstrecken, um ein Paar Räder zu tragen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs positioniert sind. Ein durch den Fahrzeugtriebstrang erzeugtes Antriebsmoment wird über eine Eingangswelle an die Achsenbaugruppe übertragen. Die Eingangswelle treibt ein Hypoidgetriebe zur Übertragung des Antriebsmoments an eine Differenzialbaugruppe an, welche ein Differenzialgetriebe aufweist, das antriebsmäßig mit den Achswellen verbunden ist. Das Hypoidgetriebe umfasst üblicherweise ein durch die Eingangswelle angetriebenes Ritzel, das mit einem Kegeltellerrad bzw. Tellerrad verzahnt ist, das wiederum starr an einem Differenzialgehäuse der Differenzialbaugruppe befestigt ist. Das Differenzialgetriebe ist innerhalb des Differenzialgehäuses angeordnet und umfasst mindestens ein Paar Ritzel, die drehbar auf einem am Differenzialgehäuse befestigten Ritzelstift bzw. Kreuzzapfen montiert sind, und ein Paar Seitenzahnräder, die jeweils mit dem mindestens einen Paar Ritzel verzahnt sind. Jedes Seitenzahnrad ist außerdem mit einer entsprechenden Achswelle gekoppelt, so dass die Antriebsdrehung des Differenzialgehäuses über das Hypoidgetriebe dazu führt, dass das Antriebsmoment an das Differenzialgetriebe auf eine Weise übertragen wird, die eine verhältnismäßige Drehung zwischen den Achswellen ermöglicht.
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Früher wurde die Mehrzahl der Differenzialgehäuse als einstückiges Eisengussteil hergestellt. Eisengussteile weisen eine geringere Duktilität und Streckgrenze auf als die meisten Stähle und daher erfordern Guss-Differenzialgehäuse üblicherweise dicke Wandabmessungen, die das Gewicht und die Verpackung nachteilig beeinflussen und zu einer verminderten Triebstrangefflzienz führen. Um die Schwachstellen von Guss-Differenzialgehäusen zu beheben, wurden Entwicklungsanstrengungen auf zweistückige Differenzialgehäuse gewandt, die ein Paar Gehäuseelemente umfassen, die aus hochfestem Stahl unter Verwendung von Kaltumformverfahren hergestellt wurden. Beispiele für Differenzialbaugruppen, die solche zweistückigen Differenzialgehäuse aufweisen, werden in den
US-Patenten Nr. 4,125,026 ;
6,045,479 ;
6,176,152 ;
6,945,898 ; und
7,261,664 offenbart. In jeder dieser Konfigurationen sind die beiden Gehäuseelemente des Differenzialgehäuses anfangs miteinander über eine erste Schweißnaht verbunden und das Tellerrad wird anschließend mit dem geschweißten zweistückigen Differenzialgehäuse mithilfe einer zweiten Schweißnaht und/oder Bolzen verbunden.
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Als weitere Verbesserung wurden Anstrengungen hinsichtlich der Entwicklung von Differenzialbaugruppen unternommen, die so konfiguriert sind, dass sie eine einzelne Schweißnaht zum Verbinden des zweistückigen Differenzialgehäuses mit dem Tellerrad verwenden. Beispielsweise offenbaren die US-Veröffentlichung Nr.
US2009/0266198 und das
US-Patent Nr. 8,444,522 jeweils eine Differenzialbaugruppe mit einem ersten Gehäuseelement, das zwischen einem radialen Flanschabschnitt eines zweiten Gehäuseelements und einem radialen Flanschabschnitt des Tellerrads angeordnet ist, wobei die Schweißnaht nur das Tellerrad mit dem radialen Flanschabschnitt des zweiten Gehäuseelements verbindet. Als weitere Alternative offenbart die US-Veröffentlichung Nr.
US2012/0325047 eine Differenzialbaugruppe mit einer ”integralen” Endkappen-Tellerrad-Komponente, die auf ein einstückiges Differenzialgehäuse geschweißt ist.
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Angesicht des Vorgenannten besteht weiterhin ein Bedarf an der Entwicklung weiterer Verbesserungen an Differenzialbaugruppen und insbesondere an zweistückigen Differenzialgehäuseanordnungen, welche die Schwachstellen herkömmlicher einstückiger und zweistückiger Differenzialgehäuseanordnungen beheben und Verbesserungen an Gewichtseinsparungen, Verpackungsplatzbedarf und Montagekomplexität bieten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dieser Abschnitt bietet eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine vollständige Offenbarung des vollen Umfangs oder aller Gesichtspunkte und Merkmale. Die in dieser Zusammenfassung offenbarte Beschreibung und spezifischen Beispiele sollen nicht den Umfang der hier offenbarten Erfindungskonzepte einschränken.
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Es ist ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung, eine Differenzialbaugruppe der Art zu verwenden, die zum Gebrauch in Kraftfahrzeugantriebsträngen angepasst ist und die mit einem zweistückigen Differenzialgehäuse und einem Tellerrad ausgerüstet ist, die miteinander entlang einer gemeinsamen Schweißverbindung über eine einzelne Schweißnaht verbunden sind. Es ist ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung, ein zweistückiges Differenzialgehäuse zum Gebrauch mit einer Differenzialbaugruppe bereitzustellen, wobei das zweistückige Differenzialgehäuse durch ein erstes Gehäuseelement und ein zweites Gehäuseelement gebildet wird, die mechanisch über eine Verriegelungsfunktion verbunden sind. Die Verriegelungsfunktion bietet eine Differenzialgehäuse-Schweißfläche, die so konzipiert ist, dass sie mit einer Tellerrad-Schweißfläche ausgerichtet ist, um die gemeinsame Schweißverbindung dazwischen zu bilden.
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Gemäß dieser und weiterer Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung wird eine Differenzialbaugruppe bereitgestellt, die ein zweistückiges Differenzialgehäuse, ein Differenzialgetriebe, das innerhalb einer im Differenzialgehäuse gebildeten Zahnradsatzkammer angeordnet ist, und ein Tellerrad umfasst. Das zweistückige Differenzialgehäuse umfasst ein erstes Gehäuseelement mit erstes Verschlusselemente und ein zweites Gehäuseelement mit zweiten Verschlusselementen, die mit den ersten Verschlusselementen ineinandergreifen, um eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseelement zu bieten und die zusammen eine Differenzialgehäuse-Schweißfläche bilden. Das Tellerrad schließt ein Randsegment ein, das das mechanisch miteinander verbundene erste und zweite Gehäuseelement umgibt und eine Zahnkranz-Schweißfläche bildet, die so konfiguriert ist, dass sie mit der Differenzialgehäuse-Schweißfläche ausgerichtet ist. Eine einzelne Naht an Schweißmaterial wird zwischen und entlang der ausgerichteten Schweißflächen bereitgestellt, um das Tellerrad starr an beiden Gehäuseelementen des Differenzialgehäuses zu befestigen sowie um das erste Gehäuseelement starr am zweiten Gehäuseelement zu befestigen.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich zur Veranschaulichung der ausgewählten Ausführungsformen und sollen nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken. Demgemäß sind die mit der vorliegenden Offenbarung verbundenen Erfindungskonzepte leichter unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich, in denen:
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1 eine isometrische Ansicht einer Differenzialbaugruppe ist, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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2 eine isometrische Explosionsansicht ist, die die Differenzialbaugruppe von 1 darstellt, die ein Tellerrad und ein zweistückiges Differenzialgehäuse umfasst;
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3 eine weitere isometrische Explosionsansicht ähnlich wie 2 ist, die jedoch Elemente einer Verriegelungsfunktion, die zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseelement des zweistückigen Differenzialgehäuses vorhanden sind, detaillierter veranschaulicht;
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4 eine Schnittansicht ist, die im Allgemeinen durch Linie A-A von 1 verläuft, um Komponenten eines Differenzialgetriebes, das sich innerhalb des zweistückigen Differenzialgehäuses befindet, zu veranschaulichen;
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5 eine isometrische Ansicht einer Differenzialbaugruppe ist, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
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6 eine isometrische Explosionsansicht ist, die die Differenzialbaugruppe von 5 darstellt, die ein Tellerrad und ein zweistückiges Differenzialgehäuse umfasst;
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7 eine weitere isometrische Explosionsansicht ähnlich wie 6 ist, die jedoch Elemente einer anderen Verriegelungsfunktion, die zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseelement des zweistückigen Differenzialgehäuses vorhanden sind, detaillierter veranschaulicht;
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8 eine Schnittansicht ist, die im Allgemeinen durch Linie B-B von 5 erfolgt, um die Komponenten eines Differenzialgetriebes, die sich innerhalb des zweistückigen Differenzialgehäuses befinden, besser zu veranschaulichen; und
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9 ein Diagramm ist, das ein Verfahren zum Zusammensetzen und Schweißen der Differenzialgehäusekomponenten und des Tellerrads veranschaulicht, um die Differenzialbaugruppe der 1–4 und die Differenzialbaugruppe der 5–8 veranschaulicht.
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Gemeinsame Bezugsnummern werden innerhalb der verschiedenen Abbildungen verwendet, um entsprechende Komponenten zu bezeichnen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nunmehr detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jede der beispielhaften Ausführungsformen ist auf eine Differenzialbaugruppe ausgerichtet. Die beispielhaften Ausführungsformen werden nur bereitgestellt, damit diese Offenbarung ausführlich ist und den Umfang an Fachleute in vollem Umfang vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details ausgeführt, wie Beispiele spezifischer Komponenten, Geräte und Verfahren, um ein tiefgehendes Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu bekommen. Es wird Fachleuten ersichtlich, dass spezifische Details nicht angewandt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen auf viele verschiedene Weisen umgesetzt werden können und dass nichts davon so ausgelegt werden sollte, dass es den Umfang der Offenbarung einschränken könnte. In einigen beispielhaften Ausführungsformen werden bekannte Verfahren, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht detailliert beschrieben.
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Im Allgemeinen wendet sich die vorliegende Offenbarung an eine oder mehrere Ausführungsformen einer Differenzialbaugruppe der Art, die gut für die Verwendung in Kraftübertragungsgeräten geeignet sind, wie beispielsweise Antriebsachsen und Transaxles, um Antriebsmoment vom Triebstrang eines Kraftfahrzeugs an ein Paar in Bodenkontakt stehende Reifen zu übertragen. Die Differenzialbaugruppen der vorliegenden Offenbarung weisen jeweils ein zweistückiges Differenzialgehäuse, ein betätigbar zwischen dem Differenzialgehäuse und einem Paar Achswellen angeordnetes Differenzialgetriebe und ein für die starre Befestigung am Differenzialgehäuse konzipiertes Tellerrad auf. Das zweistückige Differenzialgehäuse ist so konfiguriert, dass es das erste und zweite Gehäuseelement umfasst, die so konzipiert sind, dass sie über eine Verriegelungsanordnung mechanisch miteinander auf eine Weise verbunden werden können, um eine gemeinsame Differenzialgehäuse-Schweißfläche zu bilden. Das Tellerrad ist so konfiguriert, dass es in eine Außenfläche von mindestens einem von erstem bzw. zweitem Gehäuseelemente eingreift und eine Tellerrad-Schweißfläche bildet, die so konzipiert ist, dass sie mit der Differenzialgehäuse-Schweißfläche ausgerichtet ist. Das Tellerrad ist mit dem Differenzialgehäuse durch eine entlang einer Schweißverbindung, die durch die ausgerichteten Schweißflächen gebildet wird, vorhandene Schweißnaht verschweißt. Die hier offenbarten spezifischen Verriegelungsanordnungen umfassen jeweils eine Vielzahl erster Verschlusselement, die auf dem ersten Gehäuseelement gebildet sind, die so konfiguriert sind, dass sie alternativ mit einer Vielzahl zweiter Verschlusselemente, die auf dem zweiten Gehäuseelement gebildet sind, verzahnt sind bzw. ineinandergreifen.
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Unter besonderer Bezugnahme auf die 1 bis 4 der Zeichnungen ist eine erste Ausführungsform einer Differenzialbaugruppe 10, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, im Allgemeinen als ein zweistückiges Differenzialgehäuse 12, ein Tellerrad 14 und ein Differenzialgetriebe 16 umfassend dargestellt. Wie ausführlicher beschrieben wird, ist das Differenzialgetriebe 16 so ausgelegt, dass es mit einer internen Zahnradsatzkammer installiert wird, die innerhalb des zweistückigen Differenzialgehäuses 12 vor Befestigung von Tellerrad 16 am Differenzialgehäuse 12 gebildet wird. Das zweistückige Differenzialgehäuse 12 umfasst im Allgemeinen ein erstes Gehäuseelement 18, ein zweites Gehäuseelement 20 und eine Verriegelungsanordnung bzw. -funktion 22, die so konfiguriert ist, dass sie das erste und das zweite Gehäuseelemente 18 und 20 mechanisch miteinander verbindet und eine durchgehende Differenzialgehäuse-Schweißfläche 24 bildet.
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Das erste Gehäuseelement 18 ist in diesem nicht einschränkenden Beispiel so konfiguriert, dass es ein erstes zylindrisches Segment mit einem größeren Durchmesser 26, ein zweites zylindrisches Segment mit einem kleineren Durchmesser 28 und ein halbzylindrisches Segment 30, das das erste und zweite zylindrische Segment 26 und 28 miteinander verbindet, umfasst. Eine erste offene Endfläche 32 ist mit dem ersten zylindrischen Segment 26 verbunden, während eine zweite offene Endfläche 34 mit dem zweiten zylindrischen Segment 28 verbunden ist. Das erste Gehäuseelement 18 ist so konfiguriert, dass es einen Abschnitt der Zahnradsatzkammer bildet, der eine Ritzelkammer 38 innerhalb des ersten zylindrischen Segments 26, eine erste Seitenzahnradkammer 40 innerhalb des halbkugelförmigen Segments 30 und eine erste Achswellenkammer 42 innerhalb des zweiten zylindrischen Segments 28 einschließt.
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Das zweite Gehäuseelement 20 ist in diesem nicht einschränkenden Beispiel so konfiguriert, dass es ein halbkugelförmiges Segment 50 und ein zylindrisches Segment 52 umfasst. Eine erste offene Endfläche 54 ist mit dem halbkugelförmigen Segment 50 verbunden, während eine zweite offene Endfläche 56 mit dem zylindrischen Segment 52 verbunden ist. Das zweite Gehäuseelement 20 bildet außerdem einen Abschnitt der Zahnradsatzkammer, der eine zweite Seitenzahnradkammer 58, die innerhalb des halbkugelförmigen Segments 50 gebildet ist, und eine zweite Achswellenkammer 60, die innerhalb des zylindrischen Segments 52 gebildet ist, einschließt. Das zylindrische Segment 28 des ersten Gehäuseelements 18 und das zylindrische Segment 52 des zweiten Gehäuseelements 20 bilden ein Paar seitlich beabstandeter Nabensegmente, auf denen Lageranordnungen (nicht dargestellt) montiert sind, um das zweistückige Differenzialgehäuse 20 zur Drehung innerhalb eines Achsgehäuses (nicht dargestellt) auf eine Art nach dem Stand der Technik zu stützen.
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Die mechanische Verriegelungsfunktion 22 wird in dieser ersten, nicht einschränkenden Ausführungsform so abgebildet, dass sie eine Vielzahl von axial verlaufenden und in Umfangsrichtung beabstandeten ersten Verschlusselementen umfasst, die nachfolgend als Finger 64 bezeichnet werden und die sich von der ersten offenen Endfläche 32 des ersten Gehäuseelements 18 nach außen erstrecken. Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung ausgerichteten ersten Rückhalteöffnungen, die nachfolgend als Schlitze 66 bezeichnet werden, sind ebenfalls im ersten Gehäuseelement 18 zwischen angrenzenden Fingern 64 gebildet. Die Verriegelungsfunktion 22 umfasst ferner eine Vielzahl von radial verlaufenden und in Umfangsrichtung beabstandeten zweiten Verschlusselementen, die nachfolgend als Vorsprünge 70 bezeichnet werden und radial in einer coplanaren Anordnung von der ersten offenen Endfläche 54 des zweiten Gehäuseelements 20 verlaufen. Eine Vielzahl von in Umfangsrichtung ausgerichteten zweiten Rückhalteöffnungen, die nachfolgend als Taschen 72 bezeichnet werden, sind ebenfalls zwischen angrenzenden Vorsprüngen 70 gebildet. Es versteht sich, dass jeder Finger 64 so konfiguriert ist, dass er innerhalb einer entsprechenden Tasche 72 positioniert ist, während jeder Vorsprung 70 gleichzeitig so konfiguriert ist, dass er innerhalb eines entsprechenden Schlitzes 66 positioniert wird. In einer bevorzugten, jedoch nicht einschränkenden Ausführungsform der Verriegelungsfunktion 22 sind die terminalen Endflächen 74 der Finger 64 so konfiguriert, dass sie mit den ersten Stirnflächen 76 der Vorsprünge 70 ausgerichtet sind, während die zweiten Stirnflächen 78 der Vorsprünge 70 so konfiguriert sind, dass sie mit der offene Endfläche 32 ausgerichtet sind. Daher befindet sich beim Herstellen der mechanischen Verbindung die Endfläche 32 des ersten Gehäuseelements 18 in unmittelbarer Nähe zur Endfläche 54 des zweiten Gehäuseelements 20. Des Weiteren ist das bogenförmige Profil der Außenfläche der axial verlaufenden Finger 64 so konfiguriert, dass sie mit der Oberkantenfläche der Vorsprünge 70 ausgerichtet ist, um eine durchgehende zylindrische Verbindung zwischen den ineinandergreifenden Fingern 64 und den Vorsprüngen 70 zu bilden.
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Wie am besten in 4 gezeigt weist das Differenzialgetriebe 16 mindestens ein Paar Ritzel 100 auf (nur eins abgebildet), wobei jedes Ritzel 100 drehbar auf einer Ritzelstift bzw. Kreuzzapfen 102 befestigt ist, der am ersten zylindrischen Segment 26 des ersten Gehäuseelements 18 zur gemeinsamen Drehung mit dem zweistückigen Differenzialgehäuse 12 befestigt ist. Das Getriebe 16 umfasst außerdem ein erstes Seitenzahnrad 104 und ein zweites Seitenzahnrad 106, die jeweils in durchgehender Verzahnung mit den Ritzeln 100 stehen. Die Ritzel 100 sind im Allgemeinen so ausgerichtet, dass sie sich innerhalb der Ritzelkammer 38 des ersten Gehäuseelements 18 drehen, während das erste Seitenzahnrad 104 so ausgerichtet ist, dass es sich innerhalb der ersten Seitenzahnradkammer 40 des ersten Gehäuseelements 18 dreht. Gleichermaßen ist das zweite Seitenzahnrad 106 drehbar in der zweiten Seitenzahnradkammer 58 des zweiten Gehäuseelements 20 gelagert. Das erste Seitenzahnrad 104 weist Innenkeilzähne 108 auf, die zum Herstellen einer Keilverbindung mit den Außenkeilzähnen (nicht dargestellt), die auf einer ersten Achswelle (nicht dargestellt) gebildet sind, welche drehbar in der ersten Achswellenkammer 42 des ersten Gehäuseelements 18 gelagert ist, bereitgestellt sind. Gleichermaßen weist das zweite Seitenzahnrad 106 Innenkeilzähne 110 auf, die zum Herstellen einer Keilverbindung mit den Außenkeilzähnen (nicht dargestellt), die auf einer zweiten Achswelle (nicht dargestellt) gebildet sind, welche drehbar in der zweiten Achswellenkammer 60 des zweiten Gehäuseelements 20 gelagert ist, bereitgestellt sind.
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Das Tellerrad 14 ist in diesem nicht einschränkenden Beispiel so abgebildet, dass es ein zylindrisches Randsegment 120, ein Zahnradsegment 122 und ein radiales Bahnsegment 124 umfasst, das das Randsegment 120 mit dem Zahnsegment 122 verbindet. Wie bekannt ist, umfasst das Zahnsegment 122 von Tellerrad 16 die Verzahnung 125, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Ritzel (in einem Achssystem) oder einem Endantriebszahnrad (in einem Transaxle-System) verzahnt ist, um das Antriebsmoment an das Differenzialgehäuse 12 zu übertragen. Das Randsegment 120 weist eine Innenfläche 126 auf, die so konfiguriert ist, dass sie unter Pressverbindung auf eine Außenfläche 128 des ersten zylindrischen Segments 26 des ersten Gehäuseelements 18 passt. Das Randsegment 120 weist ferner eine planare Kantenfläche bzw. Stirnfläche 130 auf, die eine Tellerrad-Schweißfläche bildet. Die Tellerrad-Schweißfläche 130 ist so konzipiert, dass sie mit einer Differenzialgehäuse-Schweißfläche ausgerichtet ist, die am besten in 2 durch die gestrichelte Linie 132 abgebildet ist. Nach einer solchen Ausrichtung wird eine Schweißnaht 134 an Schweißmaterial bereitgestellt, um das Tellerrad 16 starr mit jedem der Gehäuseelemente 18, 20 zu verbinden, während ebenfalls das erste Gehäuseelement 18 mit dem zweiten Gehäuseelement 20 verbunden wird. Obgleich eine durchgehende Schweißnaht 134, die sich vollständig um den gesamten Umfang der Schweißverbindung erstreckt, bevorzugt wird, ist auch eine Reihe unterbrochener Schweißnähte entlang der Schweißverbindung möglich. Als eine Alternative kann eine Differenzialgehäuse-Schweißfläche 132A, die wiederum am besten in 2 dargestellt ist, entlang der terminalen Endflächen 74 der Finger 64 und der ersten Stirnflächen 76 der Vorsprünge 70 gebildet werden. In jedem Fall wird eine einzelne Schweißverbindung gebildet, um alle drei Komponenten sicher aneinanderzuschweißen.
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Es versteht sich, dass das Differenzialgetriebe 16 anfangs in das Differenzialgehäuse 12 montiert wird und anschließend die Verriegelungsfunktion 22 betätigt wird, um das erste und das zweite Gehäuseelement 18 und 20 mechanisch zu kuppeln. Nach dem Zusammenbau von Differenzialgehäuse 12 wird das Tellerrad 16 darauf installiert (z. B. unter Pressverbindung) und für den anschließenden Schweißvorgang positioniert. Es versteht sich ebenfalls, dass die genaue Anzahl, Stelle und physikalischen Abmessungen der ineinandergreifenden Verschlusselemente, die mit der Verriegelungsfunktion 22 verbunden sind, vom abgebildeten nicht einschränkenden Beispiel abweichen können, um alternativen Konfigurationen zu entsprechen. Die Erfindungskonzepte der vorliegenden Offenbarung sorgen für das Bilden einer durchgehenden Schweißverbindung, die ein Aneinanderschweißen der drei Komponenten ermöglicht. Die Gehäuseelemente 18 und 20 können durch Stanzen, Präzisionsschmieden, Drehschmieden, Kaltumformen oder jede beliebige andere Umformtechnologie geformt werden, die derzeit für die Herstellung von Differenzialgehäusekomponenten zur Verfügung steht.
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Nunmehr unter Bezugnahme auf die 5–8 der Zeichnungen ist eine zweite Ausführungsform einer Differenzialbaugruppe 10', die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist, im Allgemeinen als ein zweistückiges Differenzialgehäuse 12', das ein Tellerrad 14 und ein Differenzialgetriebe 16 umfasst, dargestellt. Aufgrund der Ähnlichkeit der Differenzialbaugruppe 10' zu Differenzialbaugruppe 10 der 1–4 werden gemeinsame Bezugsziffern verwendet, um gemeinsame Komponenten zu bezeichnen, während mit Strichindex versehene Bezugsziffern diejenigen Komponenten bezeichnen, die geändert oder modifiziert wurden, insbesondere in Verbindung mit Verriegelungsfunktion 22'.
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Das zweistückige Differenzialgehäuse 12' umfasst das erste Gehäuseelement 18 und ein zweites Gehäuseelement 20', das im Vergleich zum zweiten Gehäuseelement 20 leicht modifiziert wurde, um der alternativen Konfiguration zu entsprechen, die mit der Verriegelungsfunktion 22' assoziiert wird. Das zweite Gehäuseelement 20' ist immer noch so konfiguriert, dass es das halbkugelförmige Segment 50 und das röhrenförmige Segment 52 einschließt, die wiederum jeweils die zweite Seitenzahnradkammer 58 und die zweite Achswellenkammer 60 bilden. Jedoch umfasst, statt Vorsprünge 70 aufzuweisen, die sich radial von der ersten offenen Endfläche 54 erstrecken, das zweite Gehäuseelement 20' nunmehr eine Vielzahl von axial verlaufenden und in Umfangsrichtung beabstandeten zweiten Verschlusselementen oder Vorsprüngen 70', die von der Endfläche 54' nach außen verlaufen. Des Weiteren sind eine Vielzahl von zweiten Rückhalteöffnungen bzw. Taschen 72' zwischen angrenzenden axialen Vorsprüngen 70' gebildet. Daher ist die Verriegelungsfunktion 22' so konfiguriert, dass sie eine Reihe axialer Finger 64 umfasst, die vom ersten Gehäuseelement 18 verlaufen, das für die Rückhaltung in Taschen 72' konzipiert ist, die im zweiten Gehäuseelement 20' gebildet sind, und eine Reihe axialer Vorsprünge 70', die vom zweiten Gehäuseelement 20' verlaufen, das für die Rückhaltung in Schlitzen 66 konzipiert ist, die im ersten Gehäuseelement 18 gebildet sind. In einer bevorzugten, jedoch nicht einschränkenden Ausführungsform der Verriegelungsfunktion 22' sind terminale Endflächen 74 der Finger 64 so konfiguriert, dass sie in die Endfläche 54' des zweiten Gehäuseelements 20' eingreifen, während die terminalen Endflächen 140 der Vorsprünge 70' so konfiguriert sind, dass sie in die Endfläche 32 des ersten Gehäuseelements 18 eingreifen. Des Weiteren bilden das bogenförmige Profil der axialen Finger 64 und der axialen Vorsprünge 70' einen durchgehenden zylindrischen mechanischen Verbindungsbereich zwischen dem ersten Gehäuseelement 18 und dem zweiten Gehäuseelement 20'. Die Linie 132' kennzeichnet eine Differenzialgehäuse-Schweißfläche, die durch das zweistückige Differenzialgehäuse 12' gebildet wird.
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Ähnlich wie vorstehend beschrieben wird nach dem Zusammenbau des Differenzialgetriebes 16 in das zweistückige Differenzialgehäuse 12' das Tellerrad 16 auf die Außenfläche 128 des ersten zylindrischen Segments 26 auf dem ersten Gehäuseelement 18 gepresst, bis die Tellerrad-Schweißfläche 130 von Randsegment 120 auf dem Tellerrad 16 mit der Differenzialgehäuse-Schweißfläche 132' ausgerichtet ist. Anschließend wird eine Schweißnaht 134 an Schweißmaterial dazwischen bereitgestellt, um die einzelne und durchgehende Schweißverbindung zu bilden und die drei Komponenten miteinander zu verbinden.
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Wie vorstehend beschrieben, werden durch die Möglichkeit, das erste und zweite Gehäuseelement 18 und 20, 20' und das Tellerrad 16 durch eine durchgehende Schweißnaht entlang der Schweißverbindung miteinander zu verbinden, zahlreiche Vorteile geliefert. Dazu zählen verringerte Herstellungskosten, da seitens der Hersteller nur kürzeste Zeit und wenig Werkzeuge erforderlich sind, um den Schweißvorgang zu bewerkstelligen. Ferner werden Materialkosten reduziert, da die Befestigungskomponenten (d. h., Bolzen), die zum Befestigen von Differenzialbaugruppen nach dem Stand der Technik verwendet werden, nicht mehr erforderlich sind. Des Weiteren weist, da die Schweißnaht minimalen Platz einnimmt, die Differenzialbaugruppe 10, 10' ein reduziertes Verpackagungsvolumen und -masse auf. Ferner können aufgrund der einfachen Bauweise die Differenzialgehäuseelemente 18 und 20, 20' Metallkomponenten sein, die aus hochfesten Stählen unter Verwendung der neuesten Stanz-, Präzisionsschmiede- oder Drehschmiedeverfahren geformt sind, wodurch eine erhöhte Festigkeit der Differenzialbaugruppe bereitgestellt wird.
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9 veranschaulicht als Diagramm eine Reihe von Vorgängen oder Schritten, die mit einem Verfahren zum Zusammenbau von Differenzialbaugruppe 10, 10' verbunden ist. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt 300 zum Installieren der Komponenten von Differenzialgetriebe 16 in entsprechenden Kamerabschnitten des ersten und zweiten Gehäuseelements des zweistöckigen Differenzialgehäuses 12, 12'. Der zweite Schritt 302 umfasst das Ausrichten der ersten Verschlusselemente 64 mit den zweiten Rückhalteöffnungen 72, 72' und das Ausrichten der zweiten Verschlusselemente 70, 70' mit den ersten Rückhalteöffnungen 66. Der dritte Schritt 304 umfasst die axiale Verschiebung des ersten Gehäuseelements 18 in Bezug auf das zweite Gehäuseelement 20, 20' zum Ineinandergreifen der Verschlusselemente 64 und 70, 70' von Verriegelungsfunktion 22, 22', um das erste und zweite Gehäuseelement mechanisch miteinander zu verbinden. Anschließend wird in einem vierten Schritt 306 das Tellerrad 16 auf das zylindrische Segment 26 des ersten Gehäuseelements 18 geschoben (d. h., unter Pressverbindung). Als nächstes erfolgt in Schritt 308 die axiale Verschiebung von Tellerrad 16, bis die Differenzialgehäuse-Schweißfläche 132, 132' mit der Tellerrad-Schweißfläche 130 ausgerichtet ist, um eine einzelne Schweißverbindungsausrichtung zu bilden. Schließlich erfolgt in Schritt 310 der Vorgang des Schweißens von Tellerrad 16 auf das Differenzialgehäuse 12, 12' entlang der Schweißverbindung, um das Tellerrad 16, das erste Gehäuseelement 18 und das zweite Gehäuseelement 20, 20' fest miteinander zu verbinden.
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Es versteht sich, dass jede beliebige Art von Schweißverfahren eingesetzt werden kann, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Laser-, Elektronenstrahl-, MIG-(Metall-in-Gas) und TIG-(Tungsten-Inert-Gas) Schweißen. Andere Verfahren zum festen Verbinden der Komponenten können ebenfalls eingesetzt werden, wie beispielsweise Hartlöten, Weichlöten oder hochfeste Klebstoffe. Ferner versteht sich, dass die hier beschriebenen Konzepte auf offene oder geschlossene Differenzialbaugruppen angewandt werden können. Schließlich noch sollte ebenfalls betont werden, dass die für das erste und zweite Gehäuseelement der hier offenbarten Differenzialgehäuse bereitgestellten spezifischen Konfigurationen lediglich beispielhafter Art sein sollen und dass jede beliebige alternative Konfiguration, die eine mechanische Verbindung und ein Paar entlang einer Schweißverbindung ausrichtbarer Schweißflächen bereitstellt, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung liegt.
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Somit werden die vorhergehenden Beschreibungen der Ausführungsformen zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Dies soll nicht vollständig sein oder die Offenbarung einschränken. Individuelle Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind, sofern zutreffend, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn die nicht ausdrücklich abgebildet oder beschrieben ist. Es sind auch zahlreiche Variationen möglich. Solche Variationen werden nicht als Abweichung von der Offenbarung betrachtet und sämtliche solcher Modifikationen sollten innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4125026 [0004]
- US 6045479 [0004]
- US 6176152 [0004]
- US 6945898 [0004]
- US 7261664 [0004]
- US 2009/0266198 [0005]
- US 8444522 [0005]
- US 2012/0325047 [0005]
