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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ausgleichsanordnung für ein Differential eines Kraftfahrzeugs. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Differential.
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Differentiale von Kraftfahrzeugen dienen dem Zweck, zwei Räder so anzutreiben zu können, dass diese in Kurven unterschiedlich schnell drehen können aber eine gleiche Vortriebskraft bereitstellen. Ein Differential eines Kraftfahrzeugs weist üblicherweise einen Antrieb und zwei Abtriebe auf. Der Antrieb ist beispielsweise mit einem Motor des Kraftfahrzeugs verbunden und einer der beiden Abtriebe mit einem linken Rad des Kraftfahrzeugs und der andere der beiden Abtriebe mit einem rechten Rad des Kraftfahrzeugs.
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Die beiden Abtriebe sind dabei mittels eines Ausgleichsrads mechanisch miteinander wirkverbunden. Das Ausgleichsrad weist eine Verzahnung auf, welche mit korrespondierenden Verzahnungen der beiden Abtriebe in Eingriff befindlich ist. Das Ausgleichsrad ist drehbar an einer Ausgleichsachse gelagert. Die Ausgleichsachse ist beispielsweise mit dem Antrieb mechanisch wirkverbunden, um eine Drehbewegung von dem Antrieb über das Ausgleichsrad an die beiden Antriebe zu übertragen. Beispielsweise ist die Ausgleichsachse permanent drehfest mit einem Gehäuse des Differentials verbunden, welches durch den Motor des Kraftfahrzeugs gedreht und damit angetrieben werden kann.
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Die Ausgleichsachse und das Ausgleichsrad sind dabei hohen Kräften ausgesetzt. Aufgrund dieser hohen Kräfte kann es beispielsweise zu einer unerwünschten Verformung und Beanspruchung der Ausgleichsachse und des Ausgleichsrads kommen, welche einen erhöhten Verschleiß bedingen kann. Um diese Verformung beispielsweise in Form eines Verbiegens zu vermeiden, kann die Ausgleichsachse beispielsweise mit einem großen Durchmesser und mit sehr steifen Werkstoffen ausgebildet werden. Dadurch kann das Differential jedoch teuer, schwer und groß sein.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Ausgleichsanordnung für ein Differential eines Kraftfahrzeugs. Das Differential des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise als Verteilergetriebe ausgebildet sein, welches eine Antriebskraft von einem Antrieb an zwei Abtriebe übertragen kann. Das Differential kann beispielsweise unterschiedliche Drehzahlen der beiden Abtriebe ermöglichen. Die Ausgleichsanordnung kann eine Ausgleichsachse und wenigstens ein an einem axialen Endbereich der Ausgleichsachse gelagertes Ausgleichsrad aufweisen. Die Ausgleichsachse ist beispielsweise als Hohl- oder Massivwelle ausgebildet. Die Ausgleichsachse kann mit einem Antrieb des Differentials mechanisch wirkverbunden sein oder für eine solche Wirkverbindung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Ausgleichsachse permanent drehfest mit einem Gehäuse des Differentials verbunden sein. Das Ausgleichsrad kann drehbar an der Ausgleichsachse gelagert sein, insbesondere mittels einer Gleitlagerung. Dabei bilden beispielsweise eine radial äußere Mantelfläche der Ausgleichsachse und eine radiale innere Mantelfläche des Ausgleichsrad ein Gleitlager. Das Ausgleichsrad kann einen Verzahnungsbereich an seinem Außenumfang aufweisen. Das Ausgleichsrad kann dabei in einem bestimmten Axialbereich die Verzahnung aufweisen. Die Verzahnung des Ausgleichsrads ist beispielsweise dafür ausgebildet, einen Eingriff mit korrespondierender Verzahnung der beiden Abtriebe des Differentials herzustellen. Das Ausgleichsrad kann beispielsweise als ein Schmiedeteil ausgebildet sein.
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Eine achsverstärkende Verlängerung des Ausgleichsrads kann sich axial von einem Verzahnungsbereich in Richtung einer axialen Mitte der Ausgleichsachse erstrecken. Durch die achsverstärkende Verlängerung kann die Ausgleichsachse in einem über den Verzahnungsbereich hinausgehenden Bereich des Ausgleichsrads abgestützt werden. Die Verlängerung kann dadurch eine Durchbiegung und Beanspruchung der Ausgleichsachse reduzieren. Hierdurch kann beispielsweise eine Vergrößerung eines Durchmessers der Ausgleichsachse zu deren Versteifung gegen Durchbiegung vermieden werden. Dadurch kann beispielsweise eine Ausgleichsachse mit standardisiertem Durchmesser verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer Leistungssteigerung eines Motors des Kraftfahrzeugs das Differential durch die achsverstärkende Verlängerung an diese Leistungssteigerung angepasst werden. Dabei ist beispielsweise nicht eine Anpassung weiterer Bauteile, eine Veränderung einer Größe des Differentials oder eine andere Auswahl von Werkstoffen notwendig.
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Ebenso kann vermieden werden, dass ein Innendurchmesser des Ausgleichsrads an eine Ausgleichsachse mit größerem Durchmesser angepasst werden muss und somit eine Durchgangsöffnung in dem Ausgleichsrad vergrößert wird. Diese Vergrößerung könnte anderenfalls einen Zahnfußbereich des Ausgleichsrads schwächen und so die Lebensdauer des Ausgleichsrads und damit der Ausgleichsachsanordnung entgegen dem Sinn einer solchen Modifikation verringern. Zudem kann durch die achsverstärkende Verlängerung des Ausgleichsrads der Umstand genutzt werden, dass dieses üblicherweise aus einem härteren Werkstoff gebildet ist als die Ausgleichsachse. Beispielsweise kann bereits durch wenig zusätzliches Material bei dem Ausgleichsrad eine große Verstärkung erzielt werden, wenn dieses als Schmiedeteil bereitgestellt wird. Entsprechend kommt es nur zu einer geringfügigen Gewichtssteigerung bei der Ausgleichsanordnung mit achsverstärkender Verlängerung des Ausgleichsrads gegenüber einer Ausgleichsanordnung ohne eine solche achsverstärkende Verlängerung und andersartiger Versteifung. Gleichzeitig kann eine ganz erhebliche Versteifung gegenüber einer unerwünschten Durchbiegung der Ausgleichsachse erzielt werden.
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Die Verlängerung des Ausgleichsrads steht beispielsweise axial von dem Verzahnungsbereich vor. Die Verlängerung liegt beispielsweise im Wesentlichen an der Ausgleichsachse am Außenumfang an oder ist von dieser nur durch einen schmalen Spalt beabstandet, welcher die Verstärkungsfunktion nicht beeinträchtigt. Beispielsweise kann die Verlängerung den gleichen Abstand zu der Ausgleichsachse haben wir ein Gleitlager, dass durch das Ausgleichsrad und die Ausgleichsachse gebildet ist. Die Verlängerung kann auch Teil des Gleitlagers bilden, mit welchem das Ausgleichsrad beispielsweise an der Ausgleichsachse gelagert ist. Die Verlängerung kann beispielsweise frei von einer Verzahnung oder anderen radial nach außen weisenden Funktionsflächen sein. Insbesondere kann die Verlängerung des Ausgleichsrads nicht im Eingriff mit weiteren Elementen des Differentials stehen. Beispielsweise kann die Verlängerung radial außenseitig beabstandet von weiteren Elementen der Ausgleichsanordnung und des Differentials angeordnet sein. Radial innenseitig kann die Verlängerung beispielsweise auch frei von Funktionsflächen sein oder eine Gleitfläche eines Gleitlagers, mittels welchem das Ausgleichsrad an der Ausgleichsachse gelagert ist, aufweisen. Diese Funktionsflächen kann beispielsweise durchgehend mit einer weiteren Funktionsfläche radial innenseitig im Verzahnungsbereich ausgebildet sein. Entsprechend kann das Ausgleichsrad eine Gleitlagerfläche aufweisen, welche sich axial innen entlang des gesamten Ausgleichsrad erstreckt. Diese Funktionsfläche kann so in einem einzigen Arbeitsschritt kostengünstig gefertigt werden.
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Die Ausgleichsachsanordnung kann beispielsweise auch zwei Ausgleichsräder aufweisen, welche jeweils an gegenüberliegenden Endbereichen der Ausgleichsachse angeordnet sind. Die achsverstärkende Verlängerung kann in diesem Fall beispielsweise an nur einem oder auch beiden Ausgleichsrädern vorgesehen sein. Beispielsweise kann jeweils eine achsverstärkende Verlängerung an den zueinander zugewandten Seiten der Ausgleichsräder ausgebildet sein und somit von dem Verzahnungsbereich in Richtung hin zur axialen Mitte der Ausgleichsachse verlaufen. Im Folgenden wird der Einfachheit halber lediglich von dem Ausgleichsrad gesprochen. Sofern anwendbar, gelten die dabei gemachten Aussagen aber auch für eine Ausführungsform mit zwei Ausgleichsrädern.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass das Ausgleichsrad einstückig ausgebildet ist. Der Verzahnungsbereich des Ausgleichsrads kann einstückig mit der achsverstärkenden Verlängerung ausgebildet sein. Eine einstückige Ausbildung ist beispielsweise gegeben, wenn die Verlängerung und der Verzahnungsbereich integral als einzelnes Schmiedeteil gefertigt sind. Durch die Einstückigkeit kann das Ausgleichsrad und damit auch die Ausgleichsachsanordnung besonders widerstandsfähig sein.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass die Verlängerung als rohrförmige Hülse für einen Axialbereich der Ausgleichsachse ausgebildet ist. Eine rohrförmige Hülse kann beispielsweise eine innere zentrale Durchgangsöffnung mit einem kreisrunden Querschnitt aufweisen. Die rohrförmige Hülse kann radial außen ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt oder einen davon abweichenden Querschnitt aufweisen. Durch die Gestaltung als rohrförmige Hülse kann das Ausgleichsrad geometrisch besonders einfach gestaltet sein und besonders einfach zu fertigen sein.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass die Ausgleichsachsanordnung dazu ausgebildet ist, einen Steifigkeitssprung an einem der axialen Mitte der Ausgleichsachse zugewandten Ende der Verlängerung zu minimieren. Dadurch kann unter Belastung eine gleichförmige Verbiegung der Ausgleichsachse erreicht werden, was für deren Lebensdauer vorteilhaft ist. Die Belastung kann über einen großen Axialbereich verteilt werden, wodurch starke Belastungen in einem kleinen Axialbereich vermieden werden können. Ein Steifigkeitssprung ist beispielsweise eine große Veränderung einer Widerstandsfähigkeit gegen eine Verbiegung der Ausgleichsachsanordnung quer zu einer axialen Richtung der Ausgleichsachse. Ein Steifigkeitssprung kann sich beispielsweise durch eine abrupte Veränderung einer Gesamtradialdicke von Ausgleichsrad und Ausgleichsachse in einer axialen Richtung ergeben. Zum Vermeiden des Steifigkeitssprungs kann beispielsweise die Ausgleichsachse und alternativ oder zusätzlich die achsverstärkende Verlängerung des Ausgleichsrads mit sich entlang deren axialer Erstreckung unterschiedlicher Gestaltung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Ausgleichsachse und alternativ oder zusätzlich die achsverstärkende Verlängerung eine sich in axialer Richtung ändernde radiale Dicke aufweisen. Beispielsweise können dafür mehrere Stufen und alternativ oder zusätzlich Schrägen vorgesehen sein.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass sich die Verlängerung in Richtung der axialen Mitte der Ausgleichsachse hin verjüngt. Eine Verjüngung kann beispielsweise eine abnehmende Dicke einer die Verlängerung bildenden Wand sein. Die Verjüngung kann kontinuierlich sein. Beispielsweise kann die achsverstärkende Verlängerung in Richtung der axialen Mitte der Ausgleichsachse hin kegelförmig zulaufen. Dadurch kann der Steifigkeitssprung vermieden werden. Zudem ist eine sich verjüngende Gestaltung, beispielsweise eine konisch zulaufende Gestaltung, eines Schmiedeteils besonders einfach zu fertigen.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass sich die Verlängerung um mindestens 10% einer axialen Länge des Verzahnungsbereichs axial erstreckt. Das Ausgleichsrad kann so beispielsweise 10% axial länger sein als ein ansonsten gleich gestaltetes Ausgleichsrad ohne achsverstärkende Verlängerung. Bereits durch eine solche Verlängerung kann eine ausreichende Verstärkung der Ausgleichsachse erzielt werden, um unerwünschte und übermäßige Verformungen der Ausgleichsachse unter Last zu vermeiden. Die achsverstärkende Verlängerung kann sich aber auch um mindestens 20%, 50%, 100% oder mehr einer axialen Länge des Verzahnungsbereichs axial in Richtung der axialen Mitte der Ausgleichsachse hin erstrecken. Beispielsweise kann sich die achsverstärkende Verlängerung um 3 bis 50 mm von dem Verzahnungsbereich weg axial erstrecken.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass sich die Verlängerung axial im Wesentlichen bis zur axialen Mitte der Ausgleichsachse erstreckt. Die axiale Mitte der Ausgleichsachse kann diese beispielsweise in zwei Hälften teilen. Durch die Erstreckung bis zur axialen Mitte kann beispielsweise eine S-förmige Biegekurve der Ausgleichsachse unter Belastung vermieden oder sehr stark reduziert werden.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass zwischen dem Ausgleichsrad und der Ausgleichsachse ein Schmierölkanal zur Schmierölversorgung einer Lagerung des Ausgleichsrads an der Ausgleichsachse vorgesehen ist. Dieser Schmierölkanal kann beispielsweise durch einen Spalt ausgebildet sein, welcher größer ist als ein Spalt eines Gleitlagers zum Lagern des Ausgleichsrads an der Ausgleichsachse. Der Schmierölkanal kann beispielsweise durch eine Tasche an einer radialen Mantelfläche der Ausgleichsachse ausgebildet sein, welcher sich beispielsweise nur in einem Teilbereich des Umfangs der Ausgleichsachse erstreckt. Diese Tasche kann beispielsweise in die Mantelfläche der Ausgleichsachse eingeschliffen werden. Insbesondere bei einer Gleitlagerung des Ausgleichsrads kann der Schmierölkanal die Lebensdauer der Ausgleichsachsanordnung erheblich erhöhen. Der Schmierölkanal kann sich entlang einer gesamten axialen Erstreckung des Ausgleichsrads erstrecken. Beispielsweise erstreckt sich der Schmierölkanal wenigstens entlang der axialen Erstreckung des Verzahnungsbereichs und der achsverstärkenden Verlängerung. Damit Öl in den Schmierölkanal leicht eintreten kann, kann sich der Schmierölkanal wenigstens an einem axialen Ende des Ausgleichsrads über dessen axiale Erstreckung hinaus erstrecken. Beispielsweise kann sich eine Aussparung in der Radmantelfläche der Ausgleichsachse axial beidseitig über das Ausgleichsrad hinaus erstrecken, so dass dort Öl in den Schmierölkanal eintreten kann.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass an einem dem Verzahnungsbereich axial abgewandten Endbereich der Verlängerung ein Leitelement zum Auffangen von Schmieröl vorgesehen ist. Dadurch kann die Schmierölversorgung der Lagerung des Ausgleichsrads an der Ausgleichsachse erheblich verbessert werden, wodurch die Lebensdauer und Effizienz gesteigert werden kann. Das Leitelement steht beispielsweise radial von der Verlängerung vor. Das Leitelement kann beispielsweise einstückig mit der Verlängerung ausgebildet sein oder auch als separates Bauteil, wie beispielsweise ein an der Verlängerung befestigtes Blech. Mit dem Leitelement kann beispielsweise in Richtung der Mitte geschleudertes Öl oder von der Mitte weggeschleudertes Öl aufgefangen werden.
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In einer Ausführungsform der Ausgleichsachsanordnung kann es vorgesehen sein, dass an zwei gegenüberliegenden Endbereichen der Ausgleichsachse jeweils ein Ausgleichsrad gelagert ist, deren jeweilige achsverstärkende Verlängerung sich im Wesentlichen bis zur axialen Mitte der Ausgleichsachse erstrecken, wobei zwischen der Verlängerung ein im Wesentlichen radial verlaufender Spalt zur Schmierölversorgung der Lagerstellen der Ausgleichsräder an der Ausgleichsachse vorgesehen ist. Beispielsweise kann sich der Spalt zu einem Schmierölkanal zwischen den jeweiligen Ausgleichsrädern und der Ausgleichsachse erstrecken. Der Spalt kann mit den jeweiligen Schmierölkanälen für die Lagerung der beiden Ausgleichsräder in Fluidverbindung stehen. Durch den Spalt kann eine Schmierölversorgung trotz der bis zur axialen Mitte reichenden achsverstärkenden Verlängerung der beiden Ausgleichsräder sichergestellt werden. So ist eine maximale Versteifung der Ausgleichsachsanordnung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Schmierölversorgung möglich. Die Schmierölversorgung kann in diesem Fall gut mit dem Leitelement zum Auffangen von Schmieröl verbessert werden. Beispielsweise kann bereits nur ein einziges Leitelement ausreichend Schmieröl in den Spalt leiten, womit dann beide Ausgleichsräder mit Schmieröl an deren Lagerstelle an der Ausgleichsachse versorgt werden können. Entsprechend kann auf ein Leitelement für jedes Ausgleichsrad verzichtet werden und eine Schmierölversorgung durch ein Leitelement lediglich an einem der Ausgleichsräder sichergestellt werden.
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Die beiden Ausgleichsräder können beispielsweise als Gleichteile ausgebildet sein. Dadurch kann die Ausgleichsachsanordnung besonders kostengünstig sein. Beispielsweise kann die Ausgleichsachsanordnung im Wesentlichen symmetrisch zu deren axialen Mitte gestaltet sein. Abweichungen von der Symmetrie können beispielsweise ausschließlich durch das Leitelement gegeben sein.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Differential mit einer Ausgleichsachsanordnung gemäß dem ersten Aspekt. Die Ausgleichsachse kann an einem Differentialkorb des Differentials gelagert sein, beispielsweise mit einer drehfesten Verbindung. Die Ausgleichsachse kann an dem Differentialkorb beispielsweise axial unverschieblich und alternativ oder zusätzlich rotatorisch drehfest befestigt sein. Beispielsweise kann die Ausgleichsachse mittels eines Passstifts an dem Differentialkorb gesichert sein. Der Differentialkorb kann beispielsweise eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme der Ausgleichsachse aufweisen. Der Differentialkorb kann beispielsweise ein Gehäuse und zusätzlich oder alternativ einen Antrieb des Differentials bilden. Das Differential kann beispielsweise für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein.
- 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise ein Differential gemäß dem Stand der Technik.
- 2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Differential gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 3 zeigt ausschnittsweise in einer Detailansicht Teile des Differentials gemäß 2.
- 4 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Differential gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 5 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise ein Differential gemäß einer dritten Ausführungsform.
- 6 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise Details des Differentials gemäß 5.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Differential 10 gemäß dem Stand der Technik. Das Differential 10 weist einen Differentialkorb 12 auf, welcher ein Gehäuse und einen Antrieb des Differentials 10 bildet. In einer Durchgangsöffnung des Differentialkorbs 12 ist eine Ausgleichsachse 14 angeordnet, welche mittels eines Passstifts 16 drehfest an dem Differentialkorb 12 befestigt ist. An der Ausgleichsachse 14 ist ein Ausgleichsrad 18 drehbar gelagert. Die Ausgleichsachse 14 und das Ausgleichsrad 18 bilden zusammen eine Ausgleichsachsanordnung. Die Ausgleichsachse 14 ist im Bereich des Passstifts 16 an dem Differentialkorb 12 gelagert und eingespannt. Das Differential 10 ist symmetrisch ausgebildet und weist an einem gegenüberliegenden nicht gezeigten Axialbereich der Ausgleichsachse 14 ein weiteres Ausgleichsrad 18 auf. Die Belastung und Verformung des Differentialkorbs 12 und der Ausgleichsachse 14 sind unabhängig voneinander durch die Lagerung der Ausgleichsachse 14 an dem Differentialkorb 12. Aufgrund der Anordnung mit den zwei Ausgleichsrädern 18 ergibt sich eine S-förmige Biegelinie der Ausgleichsachse 14 mit besonders hoher Biegebeanspruchung im Bereich der Ausgleichsräder 18.
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Das Ausgleichsrad 18 ist als Schmiedeteil ausgebildet und weist einen Verzahnungsbereich 20 auf. Alternativ kann das Ausgleichsrad 18 auch durch zerspanende Bearbeitungsverfahren hergestellt werden. Dieser Verzahnungsbereich 20 kämmt jeweils mit einem korrespondierenden Verzahnungsbereich einer linken Ausgangswelle 22 und einer rechten Ausgangswelle 24. Dadurch kann eine Eingangsleistung von dem Differentialkorb 12 auf die beiden Ausgangswellen 22, 24 und somit auf zwei Abtriebe des Differentials 10 aufgeteilt werden.
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2 zeigt ein Differential 30 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Differential 30 unterscheidet sich von dem Differential 10 hauptsächlich durch die Gestaltung der Ausgleichsachsanordnung mit der Ausgleichsachse 32 und der beiden Ausgleichsräder 34. Im Folgenden wird deshalb nur auf diese wesentlichen Unterschiede eingegangen. Jeweilige mit gleichen Bezugszeichen versehene Teile des Differentials 30 sind ansonsten wie bei dem Differential 10 gestaltet.
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Bei dem Differential 30 ist die Ausgleichsachse 32 z. B. als Hohlwelle ausgebildet, wodurch Material und Gewicht eingespart werden kann. Zudem weisen die beiden Ausgleichsräder 34 jeweils eine achsverstärkende Verlängerung 36 auf, welche sich axial von einem Verzahnungsbereich 20 der Ausgleichsräder 34 in Richtung einer axialen Mitte der Ausgleichsachse 32 erstreckt. Die Ausgleichsrädern 18 enden dagegen in Richtung der axialen Mitte der Ausgleichsachse 14 mit dem Verzahnungsbereich 20. Damit ist die Ausgleichsachsanordnung trotz der verwendeten Hohlwelle bei dem Differential 30 insgesamt steifer gegenüber der S-förmigen Verbiegung als bei dem Differential 10. Die achsverstärkenden Verlängerungen 36 sind dabei nach Art einer rohrförmigen Hülse ausgebildet und stützen die Ausgleichsachse 32, so dass diese gegen eine Verbiegung verstärkt wird.
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Die Verlängerungen 36 sind an ihren radial nach außen weisenden Mantelflächen frei von Funktionsflächen, wie einer Verzahnung oder Lagerfläche. Zudem sind die Verlängerungen 36 von den beiden Ausgangswellen 22, 24 beabstandet. Insgesamt weisen die Verlängerungen 36 nur eine geringe Wandstärke auf, welche jedoch bereits ausreichend ist, um eine Verbiegung der Ausgleichsachse 32 wesentlich zu reduzieren. Die jeweilige Verlängerung 36 ist mit dem jeweiligen Ausgleichsrad 34 einstückig ausgebildet, insbesondere mit dessen Verzahnungsbereich 20. Die Verlängerung 36 vergrößert ein Widerstandsmoment der gesamten Ausgleichsachsanordnung im Bereich der Ausgleichsachse 32. Dadurch wird im Betrieb die Durchbiegung der Ausgleichsachse 32 verringert. Insgesamt ist die gesamte Steifigkeit des Differentials 30 verbessert. Ebenso wird nämlich eine Belastung am Differentialkorb 12 durch die Verlängerung 36 verringert. Zudem wird eine Verschränkung im Zahneingriff des Verzahnungsbereichs 20 durch eine geringere Durchbiegung verbessert.
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Eine jeweilige Dicke und Länge der Verlängerung 36 kann leicht angepasst werden, um jeweilige unterschiedliche Anforderung an das Differential 30 zu erfüllen, beispielsweise bei einer Verwendung in unterschiedlich stark motorisierten Kraftfahrzeugen. Zudem wird dabei ein bei dem Differential 10 ungenutzt vorhandener Freiraum zwischen der Ausgleichsachse 32 und den beiden Ausgangswellen 22, 24 durch die achsverstärkenden Verlängerungen 36 genutzt. So wird kein zusätzlicher Raum benötigt. Das Differential 10 und das Differential 30 benötigen den gleichen Bauraum in einem Kraftfahrzeug. Eine Steifigkeit der Ausgleichsachse 32 wird koaxial durch die Ausgleichsräder 34 verstärkt. Es ergibt sich eine geringere Durchbiegung der Ausgleichsachse 32 und eine geringere Verschiebung eines Zahneingriffs zwischen den Ausgleichsrädern 34 und den Ausgangswellen 22, 24. Es ist im Vergleich zu dem Differential 10 eine Gewichtseinsparung bei dem Differential 30 gegeben.
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3 veranschaulicht in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise weitere Details des Differentials 30 gemäß 2. Wie bei dem in 3 gezeigten Ausgleichsrad 34 zu erkennen ist, weist dies eine sich kegelförmig zur axialen Mitte der Ausgleichsachse 32 verjüngende achsverstärkende Verlängerung 36 auf. Dadurch wird ein Steifigkeitssprung beim Übergang am axial zur Mitte zugewandten Ende der Verlängerung 36 bei der Ausgleichsachsanordnung vermieden.
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Zudem ist in 3 zu erkennen, dass zwischen dem Ausgleichsrad 34 und der Ausgleichsachse 32 ein Spalt 38 vorgesehen ist, welcher einen Schmierölkanal für die Lagerung des Ausgleichsrads 34 an der Ausgleichsachse 32 bildet. Dieser Schmierölkanal wird beispielsweise durch eine sich in Umfangsrichtung nur in einem Teilbereich erstreckenden Tasche der Ausgleichsachse 32 gebildet. Diese Tasche kann beispielsweise in die Ausgleichsachse 32 geschliffen werden. Die Tasche und damit der Schmierölkanal erstrecken sich axial wenigstens hin zur Mitte der Ausgleichsachse 32 über die Verlängerung 36 hinaus, so dass Schmieröl leicht in den Spalt 38 eintreten kann. Dadurch kann eine Gleitlagerung des Ausgleichsrads 34 an der Ausgleichsachse 32 besonders zuverlässig geschmiert werden.
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4 veranschaulicht in einer schematischen Schnittansicht eine zweite Ausführungsform des Differentials 30, wobei nur jeweilige Unterschiede gegenüber der Ausführungsform des Differentials 30 gemäß 2 erläutert werden. Der maßgebliche Unterschied ist hierbei eine axiale Länge der Verlängerung 36 der Ausgleichsräder 34. Bei dem Differential 30 gemäß 4 erstrecken sich die beiden achsverstärkenden Verlängerungen 36 im Wesentlichen bis zur axialen Mitte der Ausgleichsachse 32.
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Zwischen den beiden Verlängerungen 36 erstreckt sich ein im Wesentlichen radial verlaufender Spalt 40 zur Schmierölversorgung der Lagerung der Ausgleichsräder 34 an der Ausgleichsachse 32. So wird auch bei der großen axialen Länge der Verlängerung 36 bei dem Differential 30 gemäß 4 eine Schmierölversorgung der Lagerung der Ausgleichsräder 34 an der Ausgleichsachse 32 sichergestellt. Der Spalt 38 erstreckt sich bis zu dem Spalt 40, wo diese miteinander in Fluidverbindung stehen. Entsprechend kann von der axialen Mitte der Ausgleichsachse 32 über den Spalt 40 und den Spalt 38 Schmieröl zu der Lagerung der Ausgleichsräder 34 an der Ausgleichsachse 32 geführt werden. Gleichzeitig kann die Ausgleichsachse 32 nahezu über ihre gesamte axiale Länge durch die beiden Ausgleichsräder 34 abgestützt und damit biegesteifer verstärkt werden. So kommt es zu einer besonders geringen Durchbiegung der Ausgleichsachse 32 auch bei besonders hohen Belastungen.
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Eine Geometrie der achsverstärkenden Verlängerungen 36 kann in anderen Ausführungsformen geometrisch an jeweilige andere Anforderungen an das Differential 30 angepasst sein. Beispielsweise können die Verlängerungen 36 in einer weiteren Ausführungsform eine Länge aufweisen, welche zwischen einer Länge der Verlängerungen 36 gemäß den in 2 und in 3 gezeigten Ausführungsformen liegt. Die Verlängerungen 36 können in einer weiteren Ausführungsform eine Länge aufweisen, welche unter einer Länge der Verlängerungen 36 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsformen liegt.
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5 und 6 zeigen in schematischen Schnittansichten eine dritte Ausführungsform des Differentials 30. Jeweilige Unterschiede werden dabei lediglich im Hinblick auf das Differential 30 gemäß 4 erläutert. Abgesehen von den jeweiligen genannten Unterschieden sind die Differentiale 30 gemäß 2, 3, 4 und 5 baugleich.
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Das Differential 30 gemäß 5 unterscheidet sich von dem Differential 30 gemäß 4 durch ein zusätzlich an einem der beiden Ausgleichsräder 34 angeordneten Leitelement 42 zum Auffangen von Schmieröl. Die Struktur des Leitelements 42 ist besonders gut in der Detailansicht von 6 zu erkennen. Das Leitelement 42 ist mit dem in den 5 und 6 unteren dargestellten Ausgleichsrad 34 an dessen Verlängerung 36 permanent verbunden. Das Leitelement 42 ist in der gezeigten Ausführungsform als Blechteil ausgebildet, welches radial von der Verlängerung 36 absteht. Die Form des Leitelements 42 ist dabei so gewählt, dass Öl aufgefangen wird und über den Spalt 40 zu einer Bolzenfläche geleitet wird, welche die Lagerung der Ausgleichsräder 34 an der Ausgleichsachse 32 bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Differential
- 12
- Differentialkorb
- 14
- Ausgleichsachse
- 16
- Passstift
- 18
- Ausgleichsrad
- 20
- Verzahnungsbereich
- 22
- Ausgangswelle
- 24
- Ausgangswelle
- 30
- Differential
- 32
- Ausgleichsachse
- 34
- Ausgleichsrad
- 36
- achsverstärkende Verlängerung
- 38
- Spalt
- 40
- Spalt
- 42
- Leitelement
