DE102018124491A1

DE102018124491A1 - Differenzial mit Ausgleichsrädern, einem Antriebsrad und mit wenigstens einem Deckel

Info

Publication number: DE102018124491A1
Application number: DE102018124491.6A
Authority: DE
Inventors: Jochen Loeffelmann; Florian Reinle; Peter Welker
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2020-04-09
Also published as: CN112689720A; US20210388888A1; US11441656B2; WO2020069692A1

Abstract

Differenzial (1) mit Ausgleichsrädern (2, 3), einem Antriebsrad (4) und mit wenigstens einem Deckel (5, 13), wobei das Antriebsrad (4) eine außen umfangsseitig um eine Rotationsachse (6) verlaufende Verzahnung (7) aufweist sowie innen mit Lagerstellen (8, 9) versehen ist, die Ausgleichsräder (2, 3) an den Lagerstellen (8, 9) in dem Antriebsrad (4) gelagert sind und das Differenzial (1) an einer Seite mit dem Deckel (5, 13) verschlossen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Differenzial mit Ausgleichsrädern, einem Antriebsrad und mit wenigstens einem Deckel, wobei das Antriebsrad eine außen umfangsseitig um eine Rotationsachse verlaufende Verzahnung aufweist sowie innen mit Lagerstellen versehen ist, die Ausgleichsräder an den Lagerstellen in dem Antriebsrad gelagert sind und das Differenzial an einer Seite mit dem Deckel verschlossen ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Differenzial ist in DE 10 2007 040 479 A1 beschrieben. Das Differenzial weist zwei Deckel auf, mit denen das Differenzial links und rechts jeweils verschlossen ist. Die Deckel sind mittels Nietverbindungen an dem Antriebsrad befestigt. Das Antriebsrad ist dafür mit einem Flansch versehen, der mit Durchgangslöchern für eine Nietverbindung versehen ist. Die Deckel weisen ein Lochbild auf, das dem des Flansches entspricht und liegen sich an dem Flansch axial einander gegenüber. Der jeweilige Niet greift jeweils durch das Loch des Flansches und liegt mit den Nietköpfen gegen die Deckel gepresst an.
Ein weiteres Differenzial der Gattung ist in US 6,616,565 A beschrieben. Die Ausgleichsräder sitzen auf einem gemeinsamen Bolzen, welcher über eine Passstift-Verbindung mit dem Flansch des Antriebsrades verbunden ist. Die Deckel des Differenzials sind mittels Schraubverbindungen auch an dem Flansch befestigt, der für die Schraubverbindungen Durchgangslöchern versehen ist.
Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Differenzial zu schaffen, das sich einfachen kostengünstig herstellen und montieren lässt.
Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Die Ausgleichsräder sind in den Lagerstellen im Flansch und unter Zuhilfenahme des Deckels in dem Antriebsrad gehalten. Der Deckel ist dabei ohne Zutun und Wirkung weiterer Befestigungsmittel durch wenigstens eine stoffschlüssige Verbindung an dem Antriebsrad befestigt. Das mindestens aus den Ausgleichsrädern, dem Antriebsrad und dem Deckel gebildete Differenzial ist dadurch eine in sich selbsthaltende Einheit. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass keine Befestigungsmittel wie Niete oder Schrauben benutzt werden und damit die Kosten dieser Bauteile eingespart werden. Außerdem werden die Montagekosten verringert, da das Einfädeln und Verschrauben bzw. Pressen der Nietköpfe entfällt. Darüber hinaus wird die Genauigkeit der Baueinheit erhöht, was sich insbesondere auf die Präzision des Zahnkontakts der Ausgleichs-mit den Abtriebsrädern positiv auswirkt. Das Antriebsrad ist Summenwelle des Differenzials, über die Leistung von einem Fahrzeugantrieb in das Differenzial eingebracht und von dort auf die Fahrzeugräder verteilt wird bzw. an der über die Fahrzeugräder rückwirkende Leistung summiert wird. Über die Ausgleichsräder werden im Zusammenwirken mit den Abtriebsrädern Differenzdrehzahlen an den Fahrzeugrädern ausgeglichen, wozu diese mit den Abtriebsrädern im Zahneingriff stehen und an dem Antriebsrad um ihre eigene Rotationsachse rotierbar gelagert sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsrad einen Flansch aufweist. Das Antriebsrad weist eine Außenverzahnung auf, die entweder als eine Stirnverzahnung oder alternativ als eine Kegelradverzahnung ausgebildet ist. Der Flansch schließt sich dieser Außenverzahnung radial nach innen an und erstreckt sich segment-oder scheibenförmig radial nach innen in Richtung Rotationsachse. Der Flansch weist anteilig Lagerstellen auf. Die Lagerstellen sind vollständig durch Ausnehmungen im Flansch und Abschnitte des Deckels oder der Deckel gebildet. In jeder Lagerstelle ist eines der Ausgleichsräder gelagert. Der Vorteil der Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass keine separaten Bauteile wie Stege oder Käfige zur Lagerung der Ausgleichsräder benötigt werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Differenzial durch zwei Deckel verschlossen ist. Der eine Deckel schließt sich linksseitig an den Flansch an und der andere rechtsseitig. Die Ausgestaltung der Erfindung ist besonders von Vorteil, wenn die Deckel als Gleichteile ausgebildet sind - also gestalterisch identisch. Derartige Deckel lassen sich vorzugsweise als Ziehteile aus Blech herstellen. Durch die identische Ausbildung können die Deckel in größeren Losgrößen und damit kostengünstig hergestellt werden. Generell lässt das Design des Differenzials die Verwendung verschiedener Materialien, insbesondere Metalle verschiedene Legierungen und Verarbeitungszustände zu. Es ist beispielsweise denkbar, dass das Antriebsrad ein Schmiedeteil aus Stahl oder ein Gussteil ist. Bei der Verwendung von nur einem Deckel ist es außerdem denkbar, dass in das Antriebsrad einteilig-einmaterialig zugleich einen „Deckel“ oder die eine Hälfte eines Differenzialkorbs integriert ist. Die andere Seite ist erfindungsgemäß mit dem Deckel verschlossen, der an dem Antriebsrad vorzugsweise durch Schweißen befestigt ist. Es ergibt sich vorteilhaft, dass die stoffschlüssige Verbindung bevorzugt eine Schweißverbindung zwischen metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Eisenwerkstoffen und deren Legierungen ist.
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgleichsräder jeweils mit einem Zapfen in dem Antriebsrad drehbar gelagert sind. Der Zapfen kann mit dem jeweiligen Ausgleichsrad einteilig ausgebildet sein oder steckt in demjenigen Ausgleichsrad. Der Zapfen sitzt drehbar in der Lagerstelle oder ist dort über ein Gleitlager bzw. Wälzlager in der Lagerstelle des Antriebsrades gelagert. Eine derartige Lagerung ist einfach und robust. Alternativ ist mit einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Ausgleichsräder auf einem gemeinsamen Bolzen sitzen, welcher dementsprechend mit den Zapfen versehen ist und welcher an einander gegenüberliegenden radialen Positionen jeweils in einer Lagerstelle des Antriebsrades gelagert ist. Eine derartige Anordnung ist einfach und lässt sich kostengünstig herstellen.
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Differenzial wenigstens ein bzw. vorzugsweise zwei Abtriebsräder aufweist, die in die selbsthaltende Einheit integriert sind. Jedes der Abtriebsräder ist mit einer Abtriebswelle verbunden, die zum Beispiel zu einem angetriebenen Fahrzeugrad führt. Die Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb von Vorteil, weil die Abtriebsräder, die im Zahneingriff mit den Ausgleichsrädern entstehen, auf einfache Weise in die Baueinheit integriert werden können. Die Verbindung der Abtriebswellen mit den Abtriebsrädern erfolgt dann vorzugsweise über Steckachsenverbindungen.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1 zeigt ein Differenzial 1 in einer Gesamtansicht. Von dem Differenzial 1 sind ein Antriebsrad 4 mit einer als Stirn-Schrägverzahnung ausgebildeten Verzahnung 7, ein Deckel 5 und die Schäfte 18 und 19 von zwei Abtriebsrädern 16 zu erkennen. Außerdem sind durch Löcher 20 hindurch Fragmente eines Abtriebsrades 16 zu erkennen. Das Antriebsrad 4, der Deckel 5 und die Abtriebsräder 16 sind koaxial zu einer Rotationsachse 6 des Differenzials 1 angeordnet. Zwischen dem Deckel 5 und einem Flansch 10 des Antriebsrades 4 sind mehrere mit den Kreuzen symbolisierte stoffschlüssigen Verbindungen 11 ausgebildet. Alternativ die symbolisieren die Kreuze den Verlauf einer um die Rotationsachse umfangsseitig teilweise, alternativ abschnittsweise oder umfangsseitig geschlossen verlaufenden Schweißverbindung zwischen dem Deckel 5 und dem Antriebsrad 4.
2 zeigt eine Ansicht des Differenzials 1 ohne einen Deckel 13 der beiden Deckel 5 und 13. Hierzu sei angemerkt, dass der oder die Deckel 5 und 13 erfindungsgemäß mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, also unlösbar, mit dem Antriebsrad 4 verbunden sind. Der oder die Deckel 5 können deshalb nur mit Gewalt durch Trennen entfernt werden. Demzufolge ist 2 nur zur Darstellung des inneren Designs des Differenzials 1 gedacht. Der scheibenförmig ausgebildete Flansch 10 ist außen umfangsseitig von einem die Verzahnung 7 aufweisenden Grundkörper 21 des Antriebsrades 4 umgeben und erstreckt sich von dem Grundkörper 21 aus radial nach innen. An dem Flansch 10 sind radial nach innen und in die beiden axialen Längsrichtungen offene Ausnehmungen 22 ausgebildet. Die Ausnehmungen 22 bilden Lagerstellen 8 und 9. In dem Antriebsrad 4 sind 2 Ausgleichsräder 2 und 3 aufgenommen. Dazu sitzen die Ausgleichsräder 2 und 3 so auf einem Bolzen 15, dass radial Zapfen 12 und 14 des Bolzens 15 überstehen. Jeder der Zapfen 14 und 15 sitzt so in einer Ausnehmung 22, dass der Bolzen 15 in Umfangsrichtung um die Rotationsachse in den Lagerstellen 8 und 9 gestützt ist. Ein Abtriebsrad 16 steht mit beiden Ausgleichsrädern 1 und 2 im Zahneingriff.
3 zeigt eine Detaildarstellung eines Längsschnitts durch das Differenzial 1 in einer Längsebene, in der sich auch die Rotationsachse 6 des Differenzials 1 axial längs erstreckt. Zu erkennen sind der Grundkörper 21 des Antriebsrads 4 und ein Abschnitt des Zapfens 12 sowie Flanschabschnitte 23 und 24 der Deckel 5 und 13. Aus dem Antriebsrad 4 stehen radial nach außen die Verzahnung 7 und radial nach innen der Flansch 10 ab. Der Zapfen 12 sitzt in einer Ausnehmung 22, die die Lagerstelle für das Ausgleichsrad 2 der Ausgleichsräder 2 und 3 bildet. Die Ausnehmung 22 ist in axiale Richtungen jeweils durch eine der Flanschabschnitte 23 bzw. 24 des jeweiligen Deckels 5 bzw. 13 verschlossen, so dass der Zapfen 12 axial in dem Flansch 10 gehalten und geführt ist. Dazu liegen die Deckel 5 und 13 mit den Flanschabschnitten 23 und 24 flach an dem Flansch 10 an und sind über die stoffschlüssigen Verbindungen 11 mit dem Antriebsrad 4 geschweißt-verbunden. Die Ausnehmungen 22 und die Teile der Flanschabschnitte 23 und 24, die die jeweilige Ausnehmungen 22 abdecken, bilden jeweils eine der Lagerstellen 8 bzw. 9.

Das fertig montierte Differenzial 1 ist eine Einheit 25 aus dem Antriebsrad 4, den Ausgleichsrädern 2 und 3, den Deckeln 5 und 13, dem Bolzen 15 und zwei Abtriebsrädern 16, die nur über die stoffschlüssige Verbindung(en) ohne Zuhilfenahme von anderen Befestigungsmitteln in sich selbst haltend zusammengehalten ist.
Bezugszeichenliste

1: Differenzial
2: Ausgleichsrad
3: Ausgleichsrad
4: Antriebsrad
5: Deckel
6: Rotationsachse des Differenzials
7: Verzahnung
8: Lagerstelle
9: Lagerstelle
10: Flansch
11: stoffschlüssige Verbindung
12: Zapfen
13: Deckel
14: Zapfen
15: Bolzen
16: Abtriebsrad
17: Rotationsachse des Ausgleichsrades
18: Schaft
19: Schaft
20: Loch
21: Grundkörper
22: Ausnehmung
23: Flanschabschnitt des Deckels 5
24: Flanschabschnitt eines Deckels 13
25: Einheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007040479 A1 [0002]
US 6616565 A [0003]

Claims

Differenzial (1) mit Ausgleichsrädern (2, 3), einem Antriebsrad (4) und mit wenigstens einem Deckel (5, 13), wobei - das Antriebsrad (4) eine außen umfangsseitig um eine Rotationsachse (6) verlaufende Verzahnung (7) aufweist sowie innen mit Lagerstellen (8, 9) versehen ist, - die Ausgleichsräder (2, 3) an den Lagerstellen (8, 9) in dem Antriebsrad (4) gelagert sind und - das Differenzial (1) an einer Seite mit dem Deckel (5, 13) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsräder (2, 3) mittels des Deckels (5, 13) in dem Antriebsrad (4) gehalten sind und dass der Deckel (5, 13) und das Antriebsrad (4) ohne Wirkung weiterer Befestigungsmittel nur durch wenigstens eine stoffschlüssige Verbindung (11) so aneinander befestigt sind, dass zumindest das aus den Ausgleichsrädern (2, 3), dem Antriebsrad (4) und dem Deckel (5, 13) gebildete Differenzial (1) eine in sich selbst haltende Einheit (25) ist.
Differenzial (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (4) einen Flansch (10) aufweist, wobei der Flansch (10) mit den Lagerstellen (8, 9) versehen ist und dass der Deckel (5, 13) an dem Flansch (10) anliegt.
Differenzial (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (1) durch zwei der Deckel (5, 13) verschlossen ist.
Differenzial (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel (5, 13) Gleichteile sind.
Differenzial (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (11) wenigstens eine Schweißverbindung zwischen zwei metallischen Werkstoffen ist.
Differenzial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsräder (2, 3) jeweils mit einem Zapfen (12, 14) in dem Antriebsrad (4) drehbar gelagert sind.
Differenzial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (12, 14) an einem für die Ausgleichsräder (2, 3) gemeinsamen Bolzen (15) ausgebildet sind, wobei der Bolzen (15) mittels der Zapfen (12, 14) in den Lagerstellen (2, 3) abgestützt ist.
Differenzial (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (1) wenigstens ein Abtriebsrad (16) aufweist, welches mit den Ausgleichsrädern (2, 3) im Zahneingriff steht, wobei das Abtriebsrad (16) Bestandteil der in sich selbst haltenden Einheit (20) ist.
Differenzial (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 2, 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (1) wenigstens ein Abtriebsrad (16) aufweist, welches mit den Ausgleichsrädern (2, 3) im Zahneingriff steht und in dem Deckel (5) gelagert ist.