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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe mit einem Differentialkorb und mit an dem Differentialkorb gelagerten Ausgleichsrädern, die jeweils mit einem Achskegelrad einer zugeordneten Abtriebswelle in Eingriff stehen. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem Differentialgetriebe.
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Der Einsatz von Differentialgetrieben in Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, ist hinreichend bekannt. Üblicherweise wird das Differentialgetriebe über ein Antriebsrad angetrieben, welches mit einem Differentialkorb verbunden ist. An dem Differentialkorb sind üblicherweise zwei Ausgleichsräder über zugeordnete Bolzen drehbar gelagert. Jedes Ausgleichsrad steht mit zwei Achskegelrädern in Eingriff. Jedes Achskegelrad ist mit einer zugeordneten Abtriebswelle drehfest verbunden.
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Es hat sich gezeigt, dass in den Verzahnungen zwischen den Ausgleichsrädern und den Achskegelrädern ein hohes Flankenspiel in nachteiliger Weise auftritt. Das Flankenspiel führt insbesondere bei Lastwechseln zwischen Zugbetrieb und Schubbetrieb bei einem Fahrzeug zu einer störenden Geräuschentwicklung.
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Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe und ein Fahrzeug mit dem Differentialgetriebe vorzuschlagen, bei denen das Flankenspiel zwischen den Achskegelrädern und den Ausgleichsrädern minimiert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 14 gelöst, wobei sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben.
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Somit wird ein Differentialgetriebe mit einem Differentialkorb und mit an dem Differentialkorb gelagerten Ausgleichsrädern vorgeschlagen, die jeweils mit Achskegelrädern einer zugeordneten Abtriebswelle in Eingriff stehen. Zur Reduzierung bzw. Minimierung des Flankenspiels zwischen den Ausgleichsrädern und den Achskegelrädern ist vorgesehen, dass die Achskegelräder axial gegen die Ausgleichsräder über zumindest ein Federelement oder dergleichen vorgespannt sind.
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Auf diese Weise wird durch die Federkraft des bzw. der Federelemente das Flankenspiel minimiert und somit die Geräuschentwicklung verringert.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem vorgeschlagenen Differentialgetriebe die axiale Vorspannung durch zumindest ein an der der Verzahnung abgewandten Seite jedes Achskegelrades wirkendes Federelement vorgesehen ist. Als Federelement kann jedes geeignete, eine entsprechende Vorspannung aufbringende Federelement eingesetzt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Einsatz von Tellerfederelementen besonders vorteilhaft ist, da diese bauraumgünstig in das Differentialgetriebe integriert werden können.
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Um die Federelemente in das Differentialgetriebe zu integrieren, sind Aufnahmebereiche erforderlich, in denen die Federelemente untergebracht sind. Die Federelemente können sich beispielsweise einerseits differentialkorbseitig und andererseits direkt oder indirekt an dem zugeordneten Achskegelrad abstützen. Die jeweilige Anordnungsposition der Federelemente kann je nach Aufbau des Differentialgetriebes variieren. Beispielsweise können diese Aufnahmebereiche für die Federelemente im Bereich eines Kopfes des jeweiligen Achskegelrades vorgesehen sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese an einem der Verzahnung abgewandten Ende jedes Achskegelrades angeordnet sind.
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Die für die Vorspannung zur Reduzierung des Flankenspiels vorgesehenen Federelemente können sich sowohl am Außendurchmesser als auch im Innendurchmesser des jeweiligen Aufnahmebereiches abstützen.
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Wenn beispielsweise eine Nut oder dergleichen als Aufnahmebereich in dem Differentialkorb vorgesehen ist, wird das Federelement einerseits an dem Differentialkorb und andererseits z.B. über eine Anlaufscheibe oder dergleichen an dem zugeordneten Achskegelrad abgestützt. Diese indirekte Abstützung an dem Achskegelrad ist aufgrund der Differenzdrehzahl zwischen Differentialkorb und Achskegelrad erforderlich.
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Es ist jedoch auch denkbar, dass das jeweilige Federelement einerseits an einer Abtriebswelle des zugeordneten Achskegelrades und an dem Achskegelrad selbst abgestützt ist. Bei dieser Anordnungsvariante ergibt sich der Vorteil, dass das Federelement direkt an dem Achskegelrad anliegen kann, da zwischen der Abtriebswelle und dem Achskegelrad keine Differenzdrehzahl auftritt. Zum Abstützen an der Abtriebswelle kann beispielsweise eine Durchmesserstufe oder dergleichen oder auch ein axial an der Abtriebswelle fixiertes Bauteil verwendet werden.
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Die an jedem Achskegelrad vorgesehenen Federelemente können auch als Federpaket ausgeführt sein, d. h. es sind mehrere Federn jedem Achskegelrad zugeordnet. Bei der Verwendung von Federpaketen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Federelemente des Federpaketes seriell zueinander angeordnet sind, sodass die Federkraft jedes Federelements aufsummiert wird. Auf diese Weise kann eine maximale Vorspannung erzeugt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Federelemente des Federpaketes parallel zueinander angeordnet sind, sodass die Federkennlinie veränderbar ist, um eine vorbestimmte Federcharakteristik bei der Vorspannung der Achskegelräder zu erzeugen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit dem vorbeschriebenen Differentialgetriebe. Somit wird auch ein Fahrzeug mit dem Differentialgetriebe beansprucht, sodass sich die vorbeschriebenen Vorteile und weitere Vorteile hieraus ergeben.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes eines Fahrzeuges;
- 2 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer zweiten Ausführungsvariante des Differentialgetriebes; und
- 3 eine schematische, geschnittene Teilansicht einer dritten Ausführungsvariante des Differentialgetriebes.
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In den 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes eines Fahrzeuges beispielhaft dargestellt.
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Das Differentialgetriebe umfasst bei den dargestellten Ausführungsvarianten einen Differentialkorb 1, welcher mit einem nicht weiter dargestellten Antriebsrad verbunden ist. An dem Differentialkorb 1 sind ein erstes Ausgleichsrad 2 und zweites Ausgleichsrad 3 jeweils über einen zugeordneten Bolzen 4, 4A drehbar gelagert.
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Das erste Ausgleichsrad 2 steht einerseits mit einem ersten Achskegelrad 5 und einem zweiten Achskegelrad 6 in Eingriff. Das erste Achskegelrad 5 ist einer ersten Abtriebswelle 7 zugeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Das zweite Achskegelrad 6 ist einer zweiten Abtriebswelle 8 zugeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Das zweite Ausgleichsrad 3 steht ebenfalls einerseits mit dem ersten Achskegelrad 5 und dem zweiten Achskegelrad 6 in Eingriff.
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Um das Zahnflankenspiel zwischen den Ausgleichsrädern 2,3 und den Achskegelrädern 5, 6 zu minimieren, ist vorgesehen, dass die Achskegelräder 5, 6 axial gegen die Ausgleichsräder 2, 3 zum Reduzieren des Flankenspiels über zumindest ein Federelement 9, 9A; 10, 10A vorgespannt sind.
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Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten ist die axiale Vorspannung durch zumindest ein an der der Verzahnung abgewandten Seite jedes Achskegelrades 5, 6 wirkendes Federelement 9, 9A; 10, 10A vorgesehen. Als Federelement 9, 9A; 10, 10A kann ein Tellerfederelement vorgesehen sein. Die Federelemente bzw. Tellerfederelemente 9, 9A; 10, 10A können auch als Federpaket ausgeführt sein, d. h. jedes Federpaket wird durch mehrere Federelemente 9, 9A; 10, 10A gebildet. Hierbei ist es möglich, dass die Federelemente 9, 9A; 10, 10A des jeweiligen Federpaketes seriell zueinander angeordnet sind, sodass die Federkraft jedes Federelementes 9, 9A; 10, 10A aufsummiert werden. Es ist auch möglich, dass die Federelemente 9, 9A; 10, 10A des jeweiligen Federpaketes parallel zueinander angeordnet sind, sodass die resultierende Federkennlinie der Federelemente 9, 9A; 10, 10A des Federpaketes veränderbar bzw. entsprechend anpassbar ist.
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In 1 ist eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes dargestellt. Bei der ersten Ausführungsvariante ist jedes Federelement bzw. jedes Tellerfederelement 9, 9A; 10, 10A in einer umlaufenden Nut 11 des Differentialkorbes 1 angeordnet, wobei sich das bzw. die Federelemente 9, 9A; 10, 10A einerseits an einer Wand der Nut 11 des Differentialkorbes 1 und andererseits über eine Anlaufscheibe 12 an dem zugeordneten Kegelrad 5, 6 abstützt.
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Als Aufnahmebereich für die Federelemente 9, 9A; 10, 10A ist bei der ersten Ausführungsvariante jeweils eine Nut 11, 11A in dem Differentialkorb 1 axial gesehen hinter dem Kopf des jeweiligen Achskegelrades 5, 6 angeordnet. Somit kann bei der ersten Ausführungsvariante die axiale Vorspannung auf die Verzahnungen zwischen den Ausgleichsrädern 2,3 und den Achskegelrädern 5, 6 über die Federelemente 9, 9A; 10, 10A durch die Abstützung in der Nut 11, 11A des Differentialkorbes 1 realisiert werden.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsvariante dargestellt, bei der die Nut 11A in dem Differentialkorb 1 axial gesehen am Ende des jeweiligen Achskegelrades 5, 6 angeordnet ist. Hierbei handelt es sich um eine veränderte Anordnungsposition der Nut 11A, die je nach konstruktiver Ausführung des Differentialgetriebes eine bauraumsparende Anordnung ermöglichen kann. Auch bei dieser Ausführungsvariante erfolgt die axiale Vorspannung durch die Abstützung in der Nut 11, 11A des Differentialkorbes 1 auf die entsprechenden Verzahnungen zum Reduzieren des Verzahnungsspiels zwischen den Ausgleichsrädern 2,3 und den Achskegelrädern 5, 6.
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Unabhängig von der ersten und zweiten Ausführungsvariante ist es möglich, dass bzw. die Federelemente 9, 9A; 10, 10A in der Nut 11, 11A am Außendurchmesser oder am Innendurchmesser zentriert werden.
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In 3 ist eine dritte Ausführungsvariante der Erfindung dargestellt, bei der jedes Federelement 9, 9A; 10, 10A an der jeweilig zugeordneten Abtriebswelle 7, 8 abgestützt ist. Hierzu ist es möglich, dass die Federelemente 9, 9A; 10, 10A direkt an der zugeordneten Abtriebswelle 7, 8 oder über ein zusätzliches Bauteil, welches axial an der zugeordneten Abtriebswelle 7, 8 fixiert ist, abgestützt werden. In 3 ist die indirekte Abstützung dargestellt, bei der ein Sicherungsring 13 als Bauteil verwendet wird. Es ist aber auch möglich, dass zur Abstützung ein anderes Bauteil oder Maschinenelement, wie z.B. eine Nutmutter oder dergleichen verwendet wird.
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Das jeweilige Federelement 9, 9A; 10, 10A wird an einem der jeweiligen Abtriebswelle 7, 8 axial fixierten Sicherungsring 13, 13A als Bauteil angeordnet, wobei sich das Federelement 9, 9A; 10, 10A einerseits an dem Sicherungsring 13, 13A und andererseits direkt an dem zugeordneten Achskegelrad 5, 6 axial abstützt. Eine direkte Abstützung an dem jeweiligen Achskegelrad 5, 6 ist möglich, da das jeweilige Achskegelrad 5, 6 und die zugeordnete Abtriebswelle 7, 8 drehfest miteinander verbunden sind und keine Differenzdrehzahlen auftreten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Differentialkorb
- 2
- erstes Ausgleichsrad
- 3
- zweites Ausgleichsrad
- 4, 4A
- Bolzen
- 5
- erstes Achskegelrad
- 6
- zweites Achskegelrad
- 7
- erste Abtriebswelle
- 8
- zweite Abtriebswelle
- 9, 9A
- Federelement bzw. Tellerfeder
- 10, 10A
- Federelement bzw. Tellerfeder
- 11, 11A
- Nut
- 12, 12A
- Anlaufscheibe
- 13, 13A
- Sicherungsring
