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Die Erfindung betrifft ein Differenzial / Differenzialgetriebe, vorzugsweise in der Ausführung eines Stirnraddifferenzials, für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem Differenzialkorb sowie einem eine Außenverzahnung aufweisenden, auf einer radialen Außenseite des Differenzialkorbs befestigten Antriebsrad, wobei das Antriebsrad in einer Presssitzzone auf dem Differenzialkorb (über einen Presssitz) fixiert ist sowie axial versetzt zu der Presssitzzone durch einen mittels Umformen umgelegten Umformbereich des Differenzialkorbs axial gesichert ist.
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Gattungsgemäße Differenziale mit derartigen Befestigungen zwischen dem Differenzialkorb und dem Antriebsrad sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Unterschiedliche Verbindungstechniken sind demnach aus der
FR 2 580 349 A1 , der
DE 694 24 245 T2 , der
EP 2 592 304 B1 , der
JP 5958281 B2 , der
JP 5870906 B2 sowie der
JP 5870906 B2 bekannt.
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Bei den gattungsgemäßen Differenzialen des Standes der Technik besteht prinzipiell das Problem, dass sich durch hohe zu übertragende Drehmomente die Verbindung zwischen dem Differenzialkorb und dem Antriebsrad durch die entstehenden Verformungen und Vibrationen, etc. lösen können.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine möglichst einfach herstellbare und montierbare sowie zur Übertragung möglichst hoher Drehmomente ausgelegte Verbindung zwischen einem Differenzialkorb und einem Antriebsrad eines Differenzials zur Verfügung zu stellen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Antriebsrad in einer axial versetzt zu der Presssitzzone und dem Umformbereich angeordneten Formschlusszone zusätzlich über einen Formschluss mit dem Differenzialkorb drehfest verbunden ist, indem Erhebungen an dem Differenzialkorb in korrespondierende Vertiefungen an dem Antriebsrad eingreifen.
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Durch diese zusätzliche Formschlusszone wird eine besonders stabile Verbindung zwischen Differenzialkorb und Antriebsrad für eine lange Laufzeit ermöglicht. Die Erhebungen in dem, im Vergleich zum Antriebsrad von der Materialbeschaffenheit weicher ausgebildeten Differenzialkorb sind zudem einfach herstellbar. Entsprechend sind die Vertiefungen in dem härteren Antriebsrad vorgesehen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Ist die Formschlusszone mit einer Schneidverzahnung ausgestattet oder (unmittelbar) als diese Schneidverzahnung ausgebildet, ist beim Montieren des Antriebsrades auf dem Differenzialkorb sichergestellt, dass Differenzialkorb und Antriebsrad in einem Arbeitsschritt fest aneinander angedrückt sind. Dadurch ergibt sich auch eine besonders feste Drehverbindung zwischen den beiden Komponenten.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Antriebsrad zu einer ersten axialen Seite, die einer mit den Umformbereichen in Kontakt stehenden zweiten axialen Seite entgegengesetzt ist, an einem Anschlag des Differenzialkorbs abgestützt ist, wobei am Anschluss an den Anschlag, auf der Seite des Antriebsrades hin, eine Fangnut eingebracht ist. Dadurch kann Schmutz bzw. beim Fügeprozess abgetragenes Material sicher aufgenommen werden, um eine präzise Montage des Antriebsrads auf dem Differenzialkorb zu ermöglichen.
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Von Vorteil ist es auch, wenn der Umformbereich zusätzlich mit einer Verzahnung zusammenwirkt. Die Verzahnung ist vorzugsweise unmittelbar in axialer Richtung an einem Bund des Antriebsrades eingebracht. Dadurch wird eine zusätzliche formschlüssige Verbindung erzeugt. Entsprechend ist der Umformbereich dann als Wälznutbereich oder Bördelbereich bezeichnet.
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In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine Fixierung eines Antriebsrades auf einem Differenzialkorb mit einer Wälznutzone, einer Presssitzzone und einer Formschlusszone realisiert. Die Formschlusszone weist korrespondierende Erhebungen am Korb (weich) und Vertiefungen am Antriebsrad (gehärtet) auf. Die Formschlusszone kann mit einer Schneidverzahnung weiterhin ausgebildet sein; zusätzlich kann eine Schmutzfangnut am Axialanschlag realisiert sein; und die Wälznutzone kann mit oder ohne Mäuseverzahnung (Verzahnung) am Wälznut-Bördelbund realisiert sein.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.
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Es zeigt die einzige 1 eine Längsschnittdarstellung eines abschnittsweise dargestellten Differenzials, wobei besonders gut der Verbindungsbereich zwischen einem Differenzialkorb und einem Antriebsrad des Differenzials zu erkennen ist.
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Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient daher ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
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Das in 1 der Übersichtlichkeit halber nur abschnittsweise dargestellte Differenzial 1 ist typischerweise als ein Stirnraddifferenzial realisiert. Das Differenzial 1 weist demnach einen Differenzialkorb 2 auf, der im Betrieb mit weiteren Getriebebestandteilen, wie Planetenrädern und mit jeweiligen Radachswellen verbundenen Sonnenrädern, drehgekoppelt ist. Auf einer radialen Außenseite 4 (in Bezug auf eine zentrale Drehachse 15 gesehen) des Differenzialkorbes 2 ist ein Antriebsrad 5 fixiert. Das Antriebsrad 5 bildet eine Außenverzahnung 3 aus. Mit dem Antriebsrad 5 ist im Betrieb des Kraftfahrzeuges auf typische Weise eine Getriebewelle drehgekoppelt.
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Das Antriebsrad 5 ist erfindungsgemäß in einer Presssitzzone 6 mittels eines Presssitzes auf dem Differenzialkorb 2 befestigt, in einer Umformzone 16, durch einen umgelegten Umformbereich 7 (in 1 strichliert dargestellt), axial an dem Differenzialkorb 2 zu einer axialen Seite fixiert, sowie in einer Formschlusszone 8 formschlüssig mit dem Differenzialkorb 2 verbunden. Die Presssitzzone 6 ist in dieser Ausführung in Bezug auf die Drehachse 15 axial zwischen der Umformzone 16 und der Formschlusszone 8 angeordnet.
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Der Umformbereich 7 der Umformzone 16 ist vorzugsweise umgebördelt und liegt axial an einem Bund 14 (Bördelbund) des Antriebsrades 5 an. In dieser Ausführung liegt der Umformbereich 7 an einer ebenen ringförmigen Oberfläche des Bundes 14 an. In weiteren Ausführungen ist es jedoch auch möglich, eine Verzahnung (auch als Mäuseverzahnung bezeichnet) stirnseitig an dem Bund 14 vorzusehen, sodass der Umformbereich 7 an mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Vertiefungen der Verzahnung formschlüssig eingreift. Dabei wird der Bördelvorgang vorzugsweise durch ein Wälznieten umgesetzt. Der Umformbereich 7 ist auf einer (zweiten) axialen Seite 11b des Antriebsrads 5 angeordnet. Mit seiner dem Umformbereich 7 axial abgewandten (ersten) axialen Seite 11a liegt das Antriebsrad 5 unmittelbar an einem Anschlag 12 in Form eines radialen Absatzes / einer radialen Schulter des Differenzialkorbs 2 an.
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Mehrere Erhebungen 9 der Formschlusszone 8 sind an dem weicheren Differenzialkorb 2 ausgebildet. Jede Erhebung 9 greift in eine in dem Antriebsrad 5 ausgebildete Vertiefung 10 ein. Diese somit umgesetzte Formschlussverzahnung dient zur zusätzlichen drehfesten Verbindung des Differenzialkorbs 2 mit dem Antriebsrad 5. Da das Antriebsrad 5 typischerweise gehärtet ist und folglich härter als der Differenzialkorb 2 ist, sind die Vertiefungen 10 gezielt in das härtere Bauteil der beiden Bestandteile Differenzialkorb 2 und Antriebsrad 5 eingebracht. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die durch die Vertiefungen 10 umgesetzte Verzahnung des Antriebsrads 5 unmittelbar eine Art Schneidverzahnung ausbildet, die beim Aufschieben des Antriebsrades 5 auf den Differenzialkorb 2 sich selbstständig in das Material im Bereich der Erhebungen 9 eingräbt. Hierbei abtragender Materialüberschuss und/oder Schmutz kann durch die an den Anschlag 12 angrenzende Fangnut 13 innerhalb des Differenzialkorbes 2 aufgenommen werden. Auch kann alternativ eine Schneidverzahnung axial versetzt zu der durch die Vertiefungen 10 umgesetzte Verzahnung des Antriebsrads 5 vorhanden sein.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein Antriebsrad 5 besonders fest radial und axial auf einem Differenzialkorb 2 gesichert. Über eine Presssitzzone 6, eine Formschlusszone (Umformzone 16) sowie eine Erhabenenzone (Formschlusszone 8) wird die Fixierung des Antriebsrades 5 auf dem Differenzialkorb 2 gewährleistet. Das axiale Wandern wird durch Bördeln gesichert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Differenzial
- 2
- Differenzialkorb
- 3
- Außenverzahnung
- 4
- Außenseite
- 5
- Antriebsrad
- 6
- Presssitzzone
- 7
- Umformbereich
- 8
- Formschlusszone
- 9
- Erhebung
- 10
- Vertiefung
- 11a
- erste axiale Seite
- 11b
- zweite axiale Seite
- 12
- Anschlag
- 13
- Fangnut
- 14
- Bund
- 15
- Drehachse
- 16
- Umformzone
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 2580349 A1 [0002]
- DE 69424245 T2 [0002]
- EP 2592304 B1 [0002]
- JP 5958281 B2 [0002]
- JP 5870906 B2 [0002]
