-
Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferential für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, in dem ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad drehbar gelagert sind, wobei das erste Sonnenrad ausgelegt ist, um Drehmoment von einem ersten Planetensatz an eine erste Abtriebswelle zu übertragen, und das zweite Sonnenrad ausgelegt ist, um Drehmoment von einem zweiten Planetensatz an eine zweite Abtriebswelle zu übertragen, wobei an dem ersten Sonnenrad ein als Reibkonus ausgebildetes erstes Sperrelement mit einem konischen Außenumfangsabschnitt angebracht ist und an dem zweiten Sonnenrad ein zweites Sperrelement mit einem konischen Innenumfangsabschnitt angebracht ist, wobei der konische Außenumfangsabschnitt in Anlage mit dem konischen Innenumfangsabschnitt ist.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereit Stirnraddifferentiale mit Differenzialsperren bekannt. Zum Beispiel offenbart die
DE 10 2015 206 139 A1 ein selbstsperrendes Sperrdifferential für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Antriebsrad zur Einleitung eines Antriebsdrehmoments auf ein Gehäuse, wobei ein erster und ein zweiter Planetensatz drehbar am Gehäuse gelagert sind, und wobei der erste Planetensatz mit einer ersten Sonne kämmt, der zweite Planetensatz mit einer zweiten Sonne kämmt und die beiden Planetensätze zumindest paarweise miteinander kämmen, wobei ferner die jeweilige Sonne zumindest mittelbar mit einer jeweiligen Abtriebswelle verbunden ist und axial verschiebbar gelagert ist, und wobei ein Verstellmechanismus auf die jeweilige Sonne einwirkt, um durch eine axiale Verschiebung der jeweiligen Sonne ein Reibmoment zu erzeugen, wobei der Verstellmechanismus ein erstes und ein zweites Verstellelement aufweist, wobei das jeweilige Verstellelement mindestens eine in Umfangsrichtung axial ansteigende Rampe und mindestens eine in gleicher Umfangsrichtung axial abfallende Rampe aufweist, und wobei die beiden Verstellelemente stirnseitig über die jeweiligen Rampen miteinander in Wirkverbindung stehen, um eine axiale Verschiebung der jeweiligen Sonne zu realisieren und dadurch ein Reibmoment zu erzeugen.
-
Auch offenbart die
DE 10 2014 217 784 A1 ein selbsthemmendes Stirnraddifferential für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse an dem eine erste und eine zweite Sonne mit jeweils einem konischen Außenumfangsabschnitt drehbar gelagert sind, wobei zumindest die erste Sonne mit dem konischen Außenumfangsabschnitt an einem konischen Innenumfangsabschnitt des Gehäuses zur Anlage kommt, wobei ferner ein erster und ein zweiter Planetensatz mit jeweils mindestens vier Planeten drehbar am Gehäuse gelagert sind, und wobei der erste Planetensatz mit der ersten Sonne kämmt, der zweite Planetensatz mit der zweiten Sonne kämmt und die beiden Planetensätze zumindest paarweise miteinander kämmen, wobei axial zwischen der zweiten Sonne und dem Gehäuse eine Vorspanneinheit zum Aufbringen einer Axialkraft auf die zweite Sonne angeordnet ist.
-
Zum Beispiel offenbart auch die
DE 10 2015 205 138 A1 ein selbstsperrendes Sperrdifferential für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Antriebsrad zur Einleitung eines Antriebsmoments auf ein Gehäuse, wobei ein erster und ein zweiter Planetensatz drehbar am Gehäuse gelagert sind, und wobei der erste Planetensatz mit einer ersten Sonne kämmt, der zweite Planetensatz mit einer zweiten Sonne kämmt und die beiden Planetensätze zumindest paarweise miteinander kämmen, wobei ferner die jeweilige Sonne zumindest mittelbar mit einer jeweiligen Abtriebswelle verbunden ist und axial verschiebbar gelagert ist, und wobei ein Verstellmechanismus auf die jeweilige Sonne einwirkt, um durch eine axiale Verschiebung der jeweiligen Sonne ein Reibmoment zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus für jede Sonne ein jeweiliges Aufnahmeelement aufweist, wobei das jeweilige Aufnahmeelement eine Schrägverzahnung an einer Außenumfangsfläche aufweist, die mit einer korrespondierend dazu ausgebildeten Schrägverzahnung an einer Innenumfangsfläche der jeweiligen Sonne zur axiale Verschiebung zusammenwirkt, wobei die jeweilige Sonne und das jeweilige Aufnahmeelement jeweils einen konischen Abschnitt umfassen, die jeweils mit einem korrespondierend dazu ausgebildeten konischen Abschnitt am Gehäuse zur Erzeugung eines Reibmoments zusammenwirken.
-
Der Stand der Technik hat jedoch immer den Nachteil, dass in dem Antriebsstrang ein Verzahnungsspiel entsteht, das im Zug-Schub-Betrieb bei geringer Last Geräusche erzeugt, die unerwünscht sind. Um dies zu vermeiden, muss das Stirnraddifferential im Antriebsstrang leicht vorgespannt werden. Alternativ ist es auch möglich, den Antriebsstrang durch eine Momentenvorgabe des Hauptantriebsmotors zu verspannen, was allerdings durch die ständige Bestromung zu einer Reduzierung der Reichweite führt.
-
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Stirnraddifferential mit einer Differenzialsperre entwickelt werden, die möglichst einfach und ohne konstruktive Änderungen in den vorhandenen Bauraum des Stirnraddifferentials integriert werden kann. Dabei steht insbesondere im Vordergrund, eine einfach aufgebaute mechanische Sperre zu integrieren, die das Verzahnungsspiel bei geringer Last reduziert.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Sperrelement zwischen den beiden Sonnenrädern in Axialrichtung vorgespannt angeordnet ist.
-
Dies hat den Vorteil, dass das Verzahnungsspiel durch die axiale Vorspannung, die auf das Sperrelement aufgebracht wird, reduziert wird und zugleich das Aufbringen der Vorspannung ohne eine konstruktive Änderung der Verbindung zwischen den Sonnenrädern und dem Gehäuse realisiert werden kann.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
-
Zudem ist es zweckmäßig, wenn eine Feder zum Aufbringen der Vorspannung zwischen dem ersten Sperrelement und dem ersten Sonnenrad angeordnet ist. Eine Feder ist besonders kostengünstig und leicht in dem Stirnraddifferential montierbar. Außerdem kann durch die Wahl der Feder die Höhe der Vorspannung beeinflusst werden.
-
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das erste Sperrelement relativ zu dem ersten Sonnenrad drehfest und axial verschieblich angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, dass die axiale Vorspannung das erste Sperrelement in Richtung zu dem zweiten Sperrelement und dem zweiten Sonnenrad hin verschiebt, so dass das Reibmoment, das zwischen dem Innenkonus am zweiten Sperrelement bzw. am zweiten Sonnenrad und dem Außenkonus des ersten Sperrelements erzeugt wird, erhöht wird. Dadurch kann also das Verzahnungsspiel reduziert werden.
-
Ferner ist es von Vorteil, wenn das erste Sperrelement ein zu dem ersten Sonnenrad separat ausgebildetes Bauteil ist. So ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Feder, die die axiale Vorspannung aufbringt, zwischen dem ersten Sonnenrad und dem ersten Sperrelement zu montieren. Außerdem ist es dadurch auch möglich, durch eine geeignete Werkstoffwahl für das erste Sperrelement, das aus einem anderen Werkstoff als das erste Sonnenrad ausgebildet werden kann, und das zweite Sonnenrad die Größe des Reibmoments zu beeinflussen. Außerdem wird dadurch in einfacher Weise ermöglicht, dass das erste Sperrelement relativ zu dem ersten Sonnenrad axial bewegt werden kann.
-
Ein günstiges Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Feder als eine Tellerfeder ausgebildet ist, da eine Tellerfeder bauraumsparend einsetzbar ist und kostengünstig herstellbar ist.
-
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das erste Sperrelement formschlüssig an dem ersten Sonnenrad angebracht ist. Dadurch wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass das Drehmoment des ersten Sonnenrads an das erste Sperrelement übertragen wird.
-
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn das erste Sperrelement über eine Verzahnung an dem ersten Sonnenrad angebracht ist. Weiter bevorzugt ist es, wenn an dem ersten Sperrelement eine Außenverzahnung ausgebildet ist, die in eine an dem ersten Sonnenrad ausgebildete Innenverzahnung eingreift.
-
Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn die Verzahnung als eine Steckverzahnung/Passverzahnung ausgebildet ist, da die Verbindung zwischen dem ersten Sperrelement und dem ersten Sonnenrad so besonders einfach montiert und demontiert werden kann. Gleichzeitig bleibt eine axiale Verschieblichkeit der kämmenden Bauteile gegenüber einander, die für das Aufbringen der Vorspannung auf das erste Sperrelement zwingend erforderlich ist.
-
Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die Feder so ausgelegt ist, dass sie das erste Sperrelement in Axialrichtung zu dem zweiten Sperrelement hin vorspannt. Dadurch wird also das erste Sperrelement in Richtung zu dem zweiten Sperrelement gedrückt, so dass das Verzahnungsspiel durch das Reibmoment, das zwischen dem konischen Innenumfangsabschnitt des zweiten Sperrelements, das an dem Sonnenrad ausgebildet ist, und dem konischen Außenumfangsabschnitt des ersten Sperrelements entsteht, reduziert wird.
-
Zudem ist es vorteilhaft, wenn das zweite Sperrelement integral mit dem zweiten Sonnenrad ausgebildet ist. So wird die Anzahl an benötigten Bauteilen reduziert, was sich günstig auf die Kosten auswirkt.
-
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das zweite Sperrelement axial unverschieblich relativ zu dem zweiten Sonnenrad angeordnet ist.
-
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Differenzialsperre/selbstsperrendes Differenzial für ein Stirnraddifferential. Die Differenzialsperre ist mechanisch und einfach aufgebaut. Dabei steht eine Reduzierung des Verzahnungsspiels bei geringer Last und nicht das Erzeugen eines möglichst hohen Sperrwerts im Vordergrund der Erfindung. Dazu wird ein vorgespanntes erstes Sperrelement, das als Reibkonus ausgebildet ist, zwischen den Abtriebssonnen/Sonnenrädern/Sonnen integriert. In Zusammenwirken mit einem integral an dem zweiten Sonnenrad ausgebildeten Sperrelement mit einem konischen Innenumfangsabschnitt wird durch den schleifenden Kontakt zwischen dem zweiten Sonnenrad bzw. dem zweiten Sperrelement und dem ersten Sperrelement bzw. dem ersten Sonnenrad ein Reibmoment als Differenzialsperre erzeugt. Dabei wird der Reibkonus/Konusring über eine Verzahnung drehfest an dem ersten Sonnenrad befestigt. Der Reibkonus ist axial verschiebbar gegenüber dem ersten Sonnenrad angebracht. Zwischen dem ersten Sonnenrad und dem Reibkonus wird eine Tellerfeder integriert/eingesetzt, die eine Vorspannung in Axialrichtung auf den Reibkonus aufbringt.
-
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentials mit einem ersten vorgespannten Sperrelement zwischen zwei Sonnenrädern, und
- 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des ersten Sperrelements und der zwei Sonnenräder.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt ein Stirnraddifferential 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Stirnraddifferential 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem ein erstes Sonnenrad 3 und ein zweites Sonnenrad 4 drehbar gelagert sind. Das erste Sonnenrad 3 ist ausgelegt, um Drehmoment von einem ersten Planetensatz an eine erste Abtriebswelle zu übertragen. Das zweite Sonnenrad 4 ist ausgelegt, um Drehmoment von einem zweiten Planetensatz an eine zweite Abtriebswelle zu übertragen.
-
An dem ersten Sonnenrad 3 ist ein erstes Sperrelement 5 mit einem konischen Außenumfangsabschnitt 6 angebracht. An dem zweiten Sonnenrad 4 ist ein zweites Sperrelement 7 mit einem konischen Innenumfangsabschnitt 8 angebracht. Das erste Sperrelement 5 ist als ein Reibkonus/Konusring 9 und als von dem ersten Sonnenrad 3 separates Bauteil ausgebildet, während das zweite Sperrelement 7 integral mit dem zweiten Sonnenrad 4 ausgebildet ist.
-
Im montierten Zustand ist der konische Außenumfangsabschnitt 6 in Anlage mit dem konischen Innenumfangsabschnitt 8, so dass ein Reibmoment durch den schleifenden Kontakt erzeugt wird.
-
Zwischen dem Reibkonus 9 und dem ersten Sonnenrad 3 ist eine Feder 10, die als eine Tellerfeder 11 ausgebildet ist, angeordnet, so dass der Reibkonus 9 zwischen den beiden Sonnenrädern 3, 4 in Axialrichtung vorgespannt angeordnet ist. Die Tellerfeder 11 bringt eine axiale Vorspannung auf den Reibkonus 9 in Richtung zu dem zweiten Sonnenrad 4 auf. Die Tellerfeder 11 liegt an ihrer einen axialen Stirnseite an einer axialen Fläche des ersten Sonnenrads 3 und an ihrer anderen axialen Stirnseite an einer axialen, dem zweiten Sonnenrad 4 zugewandten Fläche des Reibkonus 9 an.
-
Das erste Sonnenrad 3 und das zweite Sonnenrad 4 weisen jeweils eine Außenverzahnung 12 auf, mit der sie mit einer Verzahnung an dem ersten Planetensatz bzw. an dem zweiten Planetensatz zur Drehmomentübertragung kämmen. Die Außenverzahnung 12 des ersten Sonnenrads 3 besitzt einen größeren Verzahnungsdurchmesser als die Außenverzahnung 12 des zweiten Sonnenrads 4. Ferner weisen das erste Sonnenrad 3 und das zweite Sonnenrad 4 jeweils eine Innenverzahnung 13 auf, mit der sie mit einer Verzahnung an der ersten Abtriebswelle bzw. an der zweiten Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung kämmen.
-
Der Reibkonus 9 besitzt einen ringförmigen Hauptkörper 14, an dessen radialer Außenseite eine Außenverzahnung 15 ausgeformt ist. Die Außenverzahnung 15 greift in eine Innenverzahnung 16, die an einer radialen Innenseite des ersten Sonnenrads 3 ausgeformt ist, ein. Die Innenverzahnung 16 des ersten Sonnenrads 3 zum Kämmen mit dem Reibkonus 9 weist einen größeren Innendurchmesser als die Innenverzahnung 13 des ersten Sonnenrads 3 zum Kämmen mit der ersten Abtriebswelle auf, so dass eine Stufe 17 zwischen den Innenverzahnung 13, 16 des ersten Sonnenrads 3 gebildet wird. Eine axiale Fläche der Stufe 17 dient als eine Anschlagsfläche 18 für die Tellerfeder 11.
-
Der Reibkonus 9 besitzt einen ringförmigen Konusabschnitt 19, der sich in Axialrichtung von dem Hauptkörper 14 in Richtung zu dem zweiten Sonnenrad 4 hin erstreckt. Der Konusabschnitt 19 weist den konischen Außenumfangsabschnitt 6 auf, so dass sich der Außendurchmesser des Konusabschnitts 19 in Axialrichtung zu dem zweiten Sonnenrad 4 hin verjüngt. Der Innendurchmesser des Reibkonus 9 ist über die gesamte axiale Länge konstant.
-
Der konische Innenumfangsabschnitt 8 des zweiten Sonnenrads 4 ist durch eine Aussparung 20 in dem zweiten Sonnenrad 4 ausgebildet, wobei die Aussparung 20 der Form des ringförmigen Konusabschnitts 19 entspricht.
-
2 stellt eine Explosionsdarstellung des ersten Sonnenrads 3, der Tellerfeder 11, des ersten Sperrelements 5 und des zweiten Sonnenrads 4 dar. Das Sperrmoment wird durch den reibschlüssigen Kontakt zwischen dem konischen Außenumfangsabschnitt 6 an dem Reibkonus 9, der als ein erstes Sperrelement 5 dient, und dem konischen Innenumfangsabschnitt 8 an dem zweites Sonnenrad 4 bzw. an der Aussparung 20 erzeugt. Durch die Tellerfeder 11 wird der Reibkonus 8 zwischen den beiden Sonnenrädern 3, 4 in der Axialrichtung des Stirnraddifferentials 1 vorgespannt, so dass das Verzahnungsspiel reduziert wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Stirnraddifferential
- 2
- Gehäuse
- 3
- erstes Sonnenrad
- 4
- zweites Sonnenrad
- 5
- erstes Sperrelement
- 6
- konischer Außenumfangsabschnitt
- 7
- zweites Sperrelement
- 8
- konischer Innenumfangsabschnitt
- 9
- Reibkonus
- 10
- Feder
- 11
- Tellerfeder
- 12
- Außenverzahnung
- 13
- Innenverzahnung
- 14
- Hauptkörper
- 15
- Außenverzahnung
- 16
- Innenverzahnung
- 17
- Stufe
- 18
- Anschlagsfläche
- 19
- Konusabschnitt
- 20
- Aussparung
-
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 102015206139 A1 [0002]
- DE 102014217784 A1 [0003]
- DE 102015205138 A1 [0004]
