DE102016209496B4

DE102016209496B4 - Fahrzeugdifferenzialbaugruppe mit kronenförmigem geschwindigkeitsteil zur drehgeschwindigkeitsmessung

Info

Publication number: DE102016209496B4
Application number: DE102016209496.3A
Authority: DE
Inventors: Bhaskara Ch; Vishal Khare; Venkateswar Katha
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2023-08-24
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: CN106246866B; CN106246866A; DE102016209496A1; US9534679B2; US20160356371A1

Abstract

Differenzialbaugruppe (12) für einen Fahrzeugantrieb, wobei das Differenzial (12) Folgendes beinhaltet:ein Differenzialgehäuse (22) mit einem umlaufenden Flansch (44), eine erste und eine zweite Halbwellenbohrung (40, 42), eine erste und eine zweite Differenzialachsenbohrung (46, 48) und einen zylindrischen Teil (60);eine erste und zweite Halbwelle (24, 26), jeweils mit einem ersten Ende, bei denen die erste Halbwelle (24) für die gemeinsame Drehung ein Achswellenrad (36) an dem ersten Ende der ersten Halbwelle (24) angebracht hat, die zweite Halbwelle (26) für die gemeinsame Drehung ein Achswellenrad (38) an dem ersten Ende der zweiten Halbwelle (26) angebracht hat, das erste Ende der ersten Halbwelle (24) im Differenzialgehäuse (22) angeordnet ist und die erste Halbwelle (24) durch die erste Halbwellenbohrung (40) geführt ist und das erste Ende der zweiten Halbwelle (26) im Differenzialgehäuse (22) angeordnet ist, wobei die zweite Halbwelle (26) durch die zweite Halbwellenbohrung (42) geführt ist;einen Differenzialschaft (28) mit einem ersten und einem zweiten Ende (50, 52) gegenüberliegend zum ersten Ende, wobei der Differenzialschaft (28) ein Drehlager für ein erstes und ein zweites Kegelrad (30, 32) ist und der Differenzialschaft (28) im Differenzialgehäuse (22) angeordnet ist, wobei das erste Ende (50) des Differenzialschafts (28) in die erste Differenzialachsenbohrung (46) und das zweite Ende (52) des Differenzialschafts (28) in die zweite Differenzialachsbohrung (48) eingebaut ist und beide Kegelräder (30, 32) mit beiden Achswellenrädern (36, 38) kämmen; undeinen Sicherungsring (34), der auf dem zylindrischen Teil (60) des Differenzialgehäuses (22) angeordnet ist und zumindest teilweise die Differenzialachsenbohrungen (46, 48) abdeckt und somit den Differenzialschaft (28) innerhalb des Differenzialgehäuses (22) sichert,wobei der Sicherungsring (34) einen Befestigungsteil (56) und einen kronenförmigen Geschwindigkeitsteil (58) beinhaltet,wobei der Befestigungsteil (56) des Sicherungsrings (34) die Differenzialachsbohrungen (46, 48) zumindest teilweise abdeckt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeugantriebe und insbesondere auf eine Differenzialbaugruppe für die Drehmomentübertragung von dem Fahrzeuggetriebe zu den Halbwellen.
HINTERGRUND
Die Erklärungen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen bereit, welche die vorliegende Offenbarung betreffen und können den Stand der Technik darstellen oder auch nicht.
Antriebssysteme für Automobile verwenden grundsätzlich ein Getriebe und einen Differenzialmechanismus. Die Aufgabe des Differenzialmechanismus ist die Kraftverteilung vom Getriebe zu den Antriebsrädern des Fahrzeugs oder den vorderen und hinteren Antriebsdifferenzialen eines Fahrzeugs. Der Differenzialmechanismus hat ein Eingangsgetriebeteil, das ein Gehäuse oder eine Verkleidung rotiert, mehrere Achswellenräder, von denen eines mit dem Antrieb einer rechten Achse und ein anderes mit dem Antrieb einer linken Achse verbunden ist.
Die Differenzialkomponenten rotieren überwiegend synchron mit der Rotation des Eingangsgetriebes. Bei einigen Manövern könnte sich jedoch eine Achse schneller als die andere drehen. Bei Kurvenfahrten drehen sich beispielsweise die äußeren Räder und die entsprechenden Achsen schneller, so dass das Achswellenrad des Differenzials bei einer höheren Geschwindigkeit rotiert als das radial angeordnete innere Achswellenrad des Differenzials. Auch wenn eine Achse auf einer rutschigen Oberfläche, wie Schnee oder Eis ist, könnte dieses Rad schneller rotieren als das gegenüberliegende Rad, das auf der trockenen Oberfläche steht oder eine gute Bodenhaftung hat. Während die Differenzdrehzahl während Kurvenfahrten des Fahrzeugs ein zulässiger Zustand ist, ist die schnelle Rotation einer der Achsen aufgrund von rutschigem Boden kein wünschenswerter Zustand.
In bisherigen Differenzialkonstruktionen waren verschiedenste Mechanismen im Einsatz, um die Funktionalität eines Differenzials zu erzielen und zu verbessern. Viele dieser Versuche involvieren jedoch noch immer hohe Montagekosten und bieten nur geringe Vorteile für die Funktionalität. Somit besteht ein stetiger Bedarf zur Verbesserung der Montage, Kosten und Funktionalität von Automobildifferenzialen.
DE 27 24 468 A1 offenbart eine Differentialanordnung bestehend aus einem hohlen, umlaufenden Gehäuse aus zwei identischen Gehäusehälften mit äußeren Lagerabschnitten, einem äußeren Zahnkranz zur drehbaren Lagerung und zum Antreiben des Gehäuses und einem inneren Lagerabschnitt mit einer Ausnehmung zur Aufnahme der inneren Differentialelemente. US 6 413 183 B1 offenbart eine Kraftübertragungsvorrichtung umfassend ein äußeres Rotationselement mit einer inneren Wandfläche und einer Außenwandfläche und ein inneres Rotationselement, welches im Inneren des äußeren Rotationselements angeordnet ist. US 2009 / 0 137 357 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Differentialgetriebegehäuses, bei dem eine erste Gehäusehälfte und eine zweite Gehäusehälfte halbkugelförmige Abschnitte mit Radialflanschen aufweisen. DE 100 19 710 A1 offenbart eine Geschwindigkeitssensoreinrichtung für eine Differentialachsanordnung.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirtschaftlicheres und funktionelleres Fahrzeugdifferenzial bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Aufgabe wird durch eine Differenzialbaugruppe nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Differenzialbaugruppe sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Differenzialbaugruppe einen Drehzahlsensor, der im Gehäuse des Antriebs untergebracht ist. Der Drehzahlsensor ist so positioniert, um die Drehung des Geschwindigkeitsteils des Sicherungsrings zu erkennen und somit die Geschwindigkeit der Differenzialbaugruppe.
Bei einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung verfügt der Befestigungsteil des Sicherungsrings über einen ersten Durchmesser und der Geschwindigkeitsteil des Sicherungsrings über einen zweiten Durchmesser. Dabei ist der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser.
Bei einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Sicherungsring per Presspassung auf dem zylindrischen Teil des Differenzialgehäuses befestigt.
Bei einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung grenzt der zylindrische Teil des Differenzialgehäuses an den umlaufenden Flansch an.
Bei einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung verfügt das Differenzialgehäuse darüber hinaus über einen ringförmigen Teil. Der umlaufende Flansch ist angrenzend an den ringförmigen Teil angeordnet.
Bei einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Differenzialbaugruppe einen Zahnkranz, der an dem umlaufenden Flansch des Differenzialgehäuses angebracht ist, und bei dem der Zahnkranz so konfiguriert ist, dass er mit dem Abtriebszahnrad eines Getriebes des Antriebs eingreift.
Die oben genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Antriebsgehäuses in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittansicht eines Differenzials in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
3A ist eine perspektivische Ansicht eines Differenzials in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
3B ist eine perspektivische Teilschnittbildansicht eines Differenzials in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine Explosionsdarstellung eines Differenzials in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 sind ein Antriebsgehäuse 10 inklusive einer Differenzialbaugruppe 12 abgebildet und werden nachstehend beschrieben. Das Antriebsgehäuse 10 beinhaltet einen Getriebeteil 14, einen Differenzialteil 16 und einen Geschwindigkeitssensoranschluss 18. Die Differenzialbaugruppe 12 ist im Differenzialteil 16 des Antriebsgehäuses 10 untergebracht. Der Geschwindigkeitssensoranschluss 18 geht vom Differenzialteil 16 des Antriebsgehäuses 10 aus. Ein Geschwindigkeitssensor 20 ist in der im Anschluss besprochenen Anordnung im Geschwindigkeitssensoranschluss 18 angeschlossen.
Die Differenzialbaugruppe 12, detaillierter abgebildet in 2, beinhaltet ein Differenzialgehäuse 22, eine erste und eine zweite Halbwelle 24, 26, einen Differenzialschaft 28, ein erstes und ein zweites Kegelrad 30, 32, einen Sicherungsring 34 und ein erstes und zweites Achswellenrad 36, 38. Konkret beinhaltet das Differenzialgehäuse 22 eine erste und eine zweite Halbwellenbohrung 40, 42, einen Flansch 44 und eine erste und zweite Differenzialachsbohrung 46, 48. Die erste Halbwellenbohrung 40 ist axial an der zweiten Halbwellenbohrung 42 ausgerichtet und angeordnet. Ebenso ist die erste Differenzialachsbohrung 46 axial an der zweiten Differenzialachsbohrung 48 ausgerichtet und dort angeordnet. Das Hohlrad 45 ist mithilfe mehrerer Bolzen 47 am umlaufenden Flansch 44 des Differenzialgehäuses 22 befestigt und axial an den Halbwellenbohrungen 40, 42 ausgerichtet und in der äußeren Peripherie des Differenzialgehäuses 22 angeordnet. Das Hohlrad 45 kann jedoch am Differenzialgehäuse 22 angebracht werden oder über andere Verfahren im Differenzialgehäuse 22 geformt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Das erste Achswellenrad 36 ist für eine gemeinsame Rotation mit einem Ende der ersten Halbwelle 24 verbunden. Die erste Halbwelle 24 ist so angeordnet, dass das erste Achswellenrad 36 im Inneren des Differenzialgehäuses 22 angebracht ist und der Rest der ersten Halbwelle 24 durch die erste Halbwellenbohrung 40 führt und drehend durch diese gestützt wird. Das zweite Achswellenrad 38 ist für eine gemeinsame Rotation mit einem Ende der zweiten Halbwelle 26 verbunden. Die zweite Halbwelle 26 ist so angeordnet, dass das zweite Achswellenrad 38 im Inneren des Differenzialgehäuses 22 angebracht ist und der Rest der zweiten Halbwelle 26 durch die zweite Halbwellenbohrung 42 führt und drehend durch diese gestützt wird.
Der Differenzialschaft 28 hat ein erstes Ende 50 und ein zweites Ende 52, gegenüberliegend zum ersten Ende 50. Das erste Ende 50 des Differenzialschafts 28 ist in der ersten Differenzialachsbohrung 46 des Differenzialgehäuses 22 angebracht. Das zweite Ende 52 des Differenzialschafts 28 ist in der zweiten Differenzialachsbohrung 48 des Differenzialgehäuses 22 angebracht. Der Differenzialschaft 28 führt durch die Enden der Halbwellen 24, 26 und liegt senkrecht zu den Halbwellen 24, 26. Das erste und das zweite Kegelrad 30, 32 wird im drehenden Zustand durch den Differenzialschaft 28 gestützt und ist mit den Achswellenrädern 36, 38 ausgerichtet, damit die ersten und zweiten Kegelräder 30, 32 mit den ersten und zweiten Achswellenrädern 36, 38 kämmen.
Während die Enden der Differenzialschäfte 50, 52 in den Differenzialachsbohrungen 46, 48 des Differenzialgehäuses 22 angeordnet sind, sind sie flach. Der Sicherungsring 34 ist ein kreisförmiges Teil mit einem Befestigungsteil 56 und einem kronenförmigen Geschwindigkeitsteil 58. Der Befestigungsteil 56 hat einen kleineren Durchmesser als der Geschwindigkeitsteil 58 und ist um das Differenzialgehäuse 22 angeordnet, wo er zumindest teilweise die Enden 50, 52 der Differenzialschäfte 28 abdeckt. Der Sicherungsring 34 ist in seiner Position um das Differenzialgehäuse 22 herum befestigt, hält die Position des Differenzialschafts 28 im Differenzialgehäuse 22 und dreht sich zusammen mit dem Differenzialgehäuse 22.
In den 3A und 3B ist die Differenzialbaugruppe 12 in Verbindung mit dem Geschwindigkeitssensor 20 ohne das Antriebsgehäuse 10 abgebildet. Der Geschwindigkeitssensor 20 ist im Antriebsgehäuse 10 angeordnet, so dass das Ende des Geschwindigkeitssensors 20 am Geschwindigkeitsteil 58 des Befestigungsteils 56 des Sicherungsrings 34 ausgerichtet ist. In diesem Aufbau hat der Befestigungsteil 56 des Sicherungsrings 34 einen doppelten Zweck zur Befestigung des Differenzialschafts 28 im Differenzialgehäuse 22 und der Bereitstellung eines Sicherungsrings 34 über den der Geschwindigkeitssensor 20 die Geschwindigkeit der Differenzialbaugruppe 12 erkennen kann.
4 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Teils der Differenzialbaugruppe 12 und wird nachstehend beschrieben. Die abgebildete Differenzialbaugruppe 12 beinhaltet das Differenzialgehäuse 22, den Differenzialschaft 28 und den Sicherungsring 34. Der Prozess der Montage der Differenzialbaugruppe 12 beinhaltet das Einführen des Differenzialschafts 28 in die erste und zweite Differenzialachsbohrung 46, 48 des Differenzialgehäuses 22, gefolgt vom Einbau des Sicherungsrings 34 um den zylindrischen Teil 60 des Differenzialgehäuses 22 herum. Der Sicherungsring 34 bedeckt zumindest teilweise die Differenzialachsbohrungen 46, 48 und schließt den Differenzialschaft 28 im Differenzialgehäuse 22 ein. Der Sicherungsring 34 wird durch eine Presspassung im Differenzialgehäuse 22 in Position gehalten, es können aber auch alternative Formen zur Befestigung des Sicherungsrings 34 im Differenzialgehäuse 22 verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann der Sicherungsring 34 über eine Innenfläche mit Gewinde an der Oberfläche des Sicherungsrings 34 und eine Außenfläche mit Gewinde am zylindrischen Teil 60 des Differenzialgehäuses 22 am Differenzialgehäuse 22 befestigt werden. Darüber hinaus kann der Sicherungsring 34 mit Bolzen, Nieten oder anderen Befestigungsmitteln am Differenzialgehäuse 22 befestigt werden.

Claims

Differenzialbaugruppe (12) für einen Fahrzeugantrieb, wobei das Differenzial (12) Folgendes beinhaltet: ein Differenzialgehäuse (22) mit einem umlaufenden Flansch (44), eine erste und eine zweite Halbwellenbohrung (40, 42), eine erste und eine zweite Differenzialachsenbohrung (46, 48) und einen zylindrischen Teil (60); eine erste und zweite Halbwelle (24, 26), jeweils mit einem ersten Ende, bei denen die erste Halbwelle (24) für die gemeinsame Drehung ein Achswellenrad (36) an dem ersten Ende der ersten Halbwelle (24) angebracht hat, die zweite Halbwelle (26) für die gemeinsame Drehung ein Achswellenrad (38) an dem ersten Ende der zweiten Halbwelle (26) angebracht hat, das erste Ende der ersten Halbwelle (24) im Differenzialgehäuse (22) angeordnet ist und die erste Halbwelle (24) durch die erste Halbwellenbohrung (40) geführt ist und das erste Ende der zweiten Halbwelle (26) im Differenzialgehäuse (22) angeordnet ist, wobei die zweite Halbwelle (26) durch die zweite Halbwellenbohrung (42) geführt ist; einen Differenzialschaft (28) mit einem ersten und einem zweiten Ende (50, 52) gegenüberliegend zum ersten Ende, wobei der Differenzialschaft (28) ein Drehlager für ein erstes und ein zweites Kegelrad (30, 32) ist und der Differenzialschaft (28) im Differenzialgehäuse (22) angeordnet ist, wobei das erste Ende (50) des Differenzialschafts (28) in die erste Differenzialachsenbohrung (46) und das zweite Ende (52) des Differenzialschafts (28) in die zweite Differenzialachsbohrung (48) eingebaut ist und beide Kegelräder (30, 32) mit beiden Achswellenrädern (36, 38) kämmen; und einen Sicherungsring (34), der auf dem zylindrischen Teil (60) des Differenzialgehäuses (22) angeordnet ist und zumindest teilweise die Differenzialachsenbohrungen (46, 48) abdeckt und somit den Differenzialschaft (28) innerhalb des Differenzialgehäuses (22) sichert, wobei der Sicherungsring (34) einen Befestigungsteil (56) und einen kronenförmigen Geschwindigkeitsteil (58) beinhaltet, wobei der Befestigungsteil (56) des Sicherungsrings (34) die Differenzialachsbohrungen (46, 48) zumindest teilweise abdeckt.
Differenzialbaugruppe (12) nach Anspruch 1, beinhaltend zusätzlich einen Geschwindigkeitssensor (20) in einem Gehäuse (10) des Antriebs, wobei der Geschwindigkeitssensor (20) so positioniert ist, dass die Drehung des Geschwindigkeitsteils (58) des Sicherungsrings (34) und somit die Geschwindigkeit der Differenzialbaugruppe (12) erkannt werden kann.
Differenzialbaugruppe (12) nach Anspruch 2, wobei der Befestigungsteil (56) des Sicherungsrings (34) einen ersten Durchmesser und der Geschwindigkeitsteil (58) des Sicherungsrings (34) einen zweiten Durchmesser hat und der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser ist.
Differenzialbaugruppe (12) nach Anspruch 1, wobei der Sicherungsring (34) eine Presspassung auf dem zylindrischen Teil (60) des Differenzialgehäuses (22) hat.
Differenzialbaugruppe (12) nach Anspruch 1, wobei der zylindrische Teil (60) des Differenzialgehäuses (22) angrenzend an den umlaufenden Flansch (44) liegt.
Differenzialbaugruppe (12) nach Anspruch 1, wobei das Differenzialgehäuse (22) darüber hinaus auch einen ringförmigen Teil beinhaltet und der umlaufende Flansch (44) angrenzend zu dem ringförmigen Teil angeordnet ist.
Differenzialbaugruppe (12) nach Anspruch 1 zusätzlich mit einem Zahnkranz, der an dem umlaufenden Flansch (44) des Differenzialgehäuses (22) angebracht ist, und bei dem der Zahnkranz so konfiguriert ist, dass er mit dem Abtriebszahnrad eines Getriebes des Antriebs eingreift.