DE102020214077A1

DE102020214077A1 - Differentialkorb für ein Differential eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102020214077A1
Application number: DE102020214077.4A
Authority: DE
Inventors: Alfred Junk
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2022-05-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Differentialkorb (52) für ein Differential (50) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuseelement (54) und einem Deckelelement (56). Diese sind dazu ausgebildet, einen Innenraum (36) des Differentialkorbs (52) zu begrenzen. Das Gehäuseelement (54) ist dazu ausgebildet, ein Ausgleichsrad (20) des Differentials (50) daran in dem Innenraum (36) drehbar zu lagern. Das Gehäuseelement (54) ist dazu ausgebildet, koaxial zu einer Drehachse (42) des Differentialkorbs (52) angetrieben zu werden. Das Deckelelement (56) ist mit dem Gehäuseelement (54) mittels einer Verklebung (60) verbunden. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Differential (50) und eine Antriebsanordnung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Differentialkorb für ein Differential eines Kraftfahrzeugs. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Differential und eine Antriebsanordnung.
Stand der Technik
Differentiale von Kraftfahrzeugen dienen dem Zweck, zwei Räder so antreiben 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.
Die beiden Abtriebe sind dabei mittels eines Ausgleichsrads mechanisch miteinander wirkverbunden. Das Ausgleichsrad weist üblicherweise eine Verzahnung auf, welche mit korrespondierenden Verzahnungen der beiden Abtriebe in Eingriff befindlich ist. Das Ausgleichsrad kann drehbar an einer Ausgleichsachse gelagert sein. Die Ausgleichsachse ist beispielsweise mit dem Antrieb mechanisch wirkverbunden, um eine Drehbewegung von dem Antrieb über das Ausgleichsrad an die beiden Abtriebe zu übertragen. Beispielsweise ist die Ausgleichsachse permanent drehfest mit einem Differentialkorb des Differentials verbunden, welches durch den Motor des Kraftfahrzeugs gedreht und damit angetrieben werden kann.
Der Differentialkorb kann dabei hohen Kräften ausgesetzt sein. Entsprechend sind hochwertige und gegebenenfalls schwere Teile erforderlich. Für eine Montage jeweiliger Teile des Differentials in einem Innenraum des Differentialkorbs kann der Differentialkorb aus mehreren Teilen gebildet sein, welche miteinander verbunden werden. Entsprechend muss die Verbindung den wirkenden Kräften zuverlässig widerstehen können. Die Verbindung kann dadurch schwer, teuer und groß sein. Üblich sind Schraubverbindungen, welche zusätzlich noch eine aufwendige Bearbeitung jeweiliger Teile des Differentialkorbs erfordern. Beispielsweise müssen jeweilige Bohrungen und Gewinde aufwendig gefertigt werden. Zudem erfordert eine Verschraubung viel Bauraum und die Gesamtkosten des Differentialkorbs können, auch aufgrund der notwendigen Schrauben, hoch sein.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Differentialkorb für ein Differential eines Kraftfahrzeugs. Der Differentialkorb kann ein Gehäuseelement und ein Deckelelement aufweisen. Das Gehäuseelement und das Deckelelement können beispielsweise Gehäusebauteile aus einem metallischen Werkstoff sein. Das Gehäuseelement und das Deckelelement können dazu ausgebildet sein, einen Innenraum des Differentialkorbs zu begrenzen. Das Deckelelement und das Gehäuseelement können jeweilige Wandungen des Innenraums bilden. Auch bei montiertem Differentialkorb können jeweilige Durchgangsöffnungen in dem Gehäuseelement und alternativ oder zusätzlich in dem Deckelelement zu dem Innenraum vorhanden sein.
Das Gehäuseelement kann dazu ausgebildet sein, ein Ausgleichsrad des Differentials daran in dem Innenraum drehbar zu lagern. Das Ausgleichsrad kann ein Zahnrad, wie beispielsweise als Kegelzahnrad, umfassen oder als solches ausgebildet sein. Das Ausgleichsrad kann mit jeweiligen Abtrieben des Differentials in Wirkverbindung sein. Das Ausgleichsrad kann mittels einer Ausgleichsachse, welche beispielsweise als Bolzen ausgebildet sein kann, an dem Gehäuseelement gelagert sein. Die Ausgleichsachse kann drehfest an einer Durchgangsöffnung des Gehäuseelements gelagert sein und dort beispielsweise mit einem Passstift fixiert sein. Bei Rotation des Gehäuseelements um seine Drehachse, beispielsweise angetrieben durch einen Antrieb, kann die Ausgleichsachse und damit das Ausgleichsrad mit dem Gehäuseelement mit rotieren. Das Ausgleichsrad kann so mit dem Antrieb mechanisch wirkverbunden sein. Die Längsachse der Ausgleichsachse ist beispielsweise quer, wie orthogonal, zu der Drehachse des Gehäuseelements angeordnet. Die Drehachse des Differentialkorbs kann quer, wie orthogonal, zu einer Drehachse des Ausgleichsrads angeordnet sein. Das Ausgleichsrad ist beispielsweise nicht an dem Deckelelement gelagert und damit ausschließlich an dem Gehäuseelement. Die Drehachse des Ausgleichsrads und die Längsachse der Ausgleichsachse können koaxial angeordnet sein. Die Ausgleichsachse und das Ausgleichsrad können jeweils größtenteils oder vollständig in dem Innenraum des Differentialkorbs aufgenommen sein.
Das Gehäuseelement kann dazu ausgebildet sein, koaxial zu einer Drehachse des Differentialkorbs angetrieben zu werden. Der Differentialkorb wird so ausschließlich oder fast ausschließlich mit einem Drehmoment durch den Antrieb beaufschlagt und beispielsweise nicht mit einer Biegekraft. Dadurch wirken besonders geringe Kräfte auf eine Verbindung zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelement. So kann der Differentialkorb kleiner und leichter sein. Zudem kann die Verbindung zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelement weniger stark ausgebildet sein. Der Differentialkorb kann so ausgebildet sein, dass ein Kraftfluss zwischen dem Deckelelement und dem Ausgleichsrad immer über das Gehäuseelement erfolgt. Der Differentialkorb kann so ausgebildet sein, dass eine Antriebskraft an das Ausgleichsrad über das Gehäuseelement ohne Beteiligung des Deckelelements übertragen wird. Der Differentialkorb kann so ausgebildet sein, dass der Antrieb nur über das Gehäuseelement mit dem Deckelelement verbunden ist. Die Drehachse des Differentialkorbs kann dessen Rotationsachse sein, um welche der Differentialkorb durch den Antrieb gedreht wird. Der Antrieb kann beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein. Der Antrieb kann koaxial mit der Drehachse des Differentialkorbs angeordnet sein. Der Antrieb kann auch koaxial zu jeweiligen Ausgangswellen angeordnet sein. Die Verbindung des Antriebs mit dem Differentialkorb kann beispielsweise frei von einer Übersetzungsstufe und alternativ oder zusätzlich einer Zahnradverbindung sein.
Das Deckelelement kann mit dem Gehäuseelement mittels einer Verklebung verbunden sein. Dazu kann zwischen zwei aneinander zugewandten Verklebungsflächen der beiden Elemente ein Klebstoff angeordnet sein. Es kann sich bei der Klebeverbindung um eine Strukturverbindung mittels einer Klebeverbindung handeln. Die Verbindung der beiden Elemente kann ausschließlich über die Verklebung hergestellt sein. Das Gehäuseelement und das Deckelelement sind dann nicht zusätzlich miteinander verbunden, beispielsweise über eine Verschraubung, Klemmung, Verschweißung, Verlötung oder eine andere Verbindungsart. Als Klebstoff kann beispielsweise Epoxidharz, anaerober Klebstoff, Phenolharz, Cyanacrylat, Methlymethacrylat, Polyurethane, Silikon oder eine beliebige Kombination dieser genutzt werden. Der Klebstoff kann auf die Werkstoffe des Gehäuseelements und des Deckelelements abgestimmt sein. Im Vergleich zu einer Schraubverbindung kann die Klebeverbindung leichter sein und somit der Differentialkorb insgesamt leichter sein. Es kann sich eine Kosteneinsparung durch Entfall von Bearbeitungskosten für Bohrungen und Gewinde ergeben. Beispielsweise können jeweilige Verklebungsflächen kostengünstig gedreht werden. Auch die Montage kann schneller und einfacher sein, da bei dem Verbinden des Deckelelements mit dem Gehäuseelement das Verschrauben inklusive eines Anziehens der Verschraubung entfallen. Dadurch können jeweilige Montagekosten des Differentials gering sein.
Die Klebeverbindung kann dazu ausgebildet sein, durch ein Lösemittel und alternativ oder zusätzlich eine Erwärmung gelöst zu werden. Beispielsweise kann die Klebeverbindung durch ein Aufheizen auf eine Temperatur, welche im Betrieb des Differentials nicht erreicht wird, wie beispielsweise 250°C, gelöst werden. Dadurch ist der Differentialkorb zerlegbar und eine Wartung einfach möglich.
Durch das Antreiben des Gehäuseelements koaxial zu einer Drehachse des Differentialkorbs ist der Einsatz der Verklebung zum Verbinden des Deckelelements mit dem Gehäuseelement besonders sinnvoll. Es wirken keine oder nur geringe Biegekräfte beim Antreiben, wodurch die Verklebung besonders gering und zudem günstig belastet wird. Dadurch, dass das Ausgleichsrad an dem Gehäuseelement gelagert ist und beispielsweise nicht an dem Deckelelement, ist die Verbindung zwischen dem Deckelelement und dem Gehäuseelement ebenfalls nur gering belastet. Auch dies begünstigt den Einsatz einer Verklebung zum Verbinden dieser Teile. Bei dem Differentialkorb können jeweilige Kraftflüsse und Belastungen aufgrund dessen Bauweise nur geringfügig auf die Verbindung von dem Deckelelement mit dem Gehäuseelement wirken. Dadurch können die Vorteile bezüglich Bauraum, Gewicht und Kosten einer Klebeverbindung auch bei einem Differentialkorb gut realisiert werden.
Das Differential kann zwei Ausgleichsräder an einer Ausgleichsachse aufweisen, welche an gegenüberliegenden Endbereichen der Ausgleichsachse angeordnet sind. Der Differentialkorb kann dazu ausgebildet sein, eine erste und eine zweite Ausgangswelle in dessen Innenraum drehbar anzuordnen, wobei die beiden Ausgangswellen koaxial zu der Drehachse des Differentialkorbs angeordnet sein können. Die Ausgangswellen ragen dabei aus dem Innenraum heraus, um beispielsweise jeweils mit einem Fahrzeugrad verbunden werden zu können. Beispielsweise sind die Ausgangswellen an dem Differentialkorb drehbar gelagert. Die Ausgangswellen können jeweils eine Verzahnung aufweisen, beispielsweise radial außen. Die Ausgangswellen können jeweils mit dem Ausgleichsrad kämmen, beispielsweise mit korrespondierenden Verzahnungen. Sofern zwei Ausgleichsräder vorgesehen sind, kann jede der Ausgangswellen mit jedem Ausgangsrad paarweise kämmen. Jeweilige Verzahnungen der Ausgangswellen oder jeweilige Zahnräder der Ausgangswellen in dem Innenraum des Differentialkorbs können an Anlagescheiben am Differentialkorb anliegen. Jede Ausgangswelle kann einem Abtrieb des Differentials entsprechen. Das Gehäuseelement kann der angetriebene Teil des Differentials sein.
Das Differential des Kraftfahrzeugs mit dem Differentialkorb gemäß dem ersten Aspekt 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. Das Differential kann eine Ausgleichsachse und wenigstens ein an einem axialen Endbereich der Ausgleichsachse gelagertes Ausgleichsrad aufweisen. Die Ausgleichsachse ist beispielsweise als Hohl- oder Massivwelle ausgebildet. Das Ausgleichsrad kann drehbar an der Ausgleichsachse gelagert sein, beispielsweise mittels einer Gleitlagerung. Dabei bilden beispielsweise eine radial äußere Mantelfläche der Ausgleichsachse und eine radiale innere Mantelfläche des Ausgleichsrads ein Gleitlager. Das Ausgleichsrad kann einen Verzahnungsbereich an seinem Außenumfang aufweisen. Das Ausgleichsrad kann beispielsweise als ein Schmiedeteil ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform des Differentialkorbs kann es vorgesehen sein, dass eine Verklebungsfläche des Gehäuseelements sowie eine Verklebungsfläche des Deckelements für deren Verklebung miteinander jeweils quer zu einer Drehachse des Ausgleichsrads angeordnet sind. Verklebungsflächen können die jeweiligen Flächen sein, an denen das Gehäuseelement und das Deckelelement mittels des Klebstoffs miteinander verbunden sind. Durch diese Anordnung sind die Verklebungsflächen und damit auch die Klebeverbindung besonders gut zu den auf die Verbindung wirkenden Kräften ausgerichtet. Beispielsweise kann aufgrund von Reibung bei Antrieb des Gehäuseelement in Umfangsrichtung eine Kraft auf die Klebeverbindung wirken, welche so besonders gut aufgenommen werden kann. Durch diese Ausrichtung der Verklebungsflächen sind diese zudem einfach und kostengünstig zu fertigen und es ergibt sich eine besonders große Klebefläche, wodurch die Verbindung besonders hohe Kräfte aufnehmen kann. Beispielsweise können die beiden Verklebungsflächen orthogonal zu der Drehachse des Ausgleichsrads angeordnet sein und alternativ oder zusätzlich auf einem Umfang bezüglich der Drehachse des Gehäuseelements ringförmig verlaufen. Alternativ oder zusätzlich können die Verklebungsfläche des Gehäuseelements sowie die Verklebungsfläche des Deckelements parallel zu der Drehachse des Differentialkorbs angeordnet sein. Die beiden Verklebungsflächen können parallel zueinander angeordnet sein. Zwischen den beiden Verklebungsflächen kann der Klebstoff der Klebeverbindung angeordnet sein. Beispielsweise erstrecken sich die Verklebungsflächen in Richtung entlang der Drehachse des Differentialkorbs ungefähr um eine Länge, welche einer Verzahnungsbreite einer der Ausgangswellen mit dem Ausgleichsrad entspricht.
In einer Ausführungsform des Differentialkorbs kann es vorgesehen sein, dass die Verklebungsfläche des Gehäuseelements radial außen zu der Verklebungsfläche des Deckelements angeordnet ist. Die radiale Richtung kann dabei als senkrecht zur Drehachse des Gehäuseelements definiert sein. Als axiale Richtung kann eine Richtung entlang der Drehachse des Gehäuseelements definiert sein. Dadurch kann das Gehäuseelement einfach einen größeren Durchmesser als das Deckelelement aufweisen. Somit kann das Gehäuseelement stabiler sein, was im Hinblick auf die auf das Gehäuseelement wirkende Antriebskraft vorteilhaft ist.
In einer Ausführungsform des Differentialkorbs kann es vorgesehen sein, dass die Verklebungsflächen als Ringflächen ausgebildet sind, welche radial außen zu dem Ausgleichsrad angeordnet sind. Dadurch können die Verklebungsflächen besonders groß sein, um so eine besonders starke Verbindung ausbilden zu können. Jeweilige Ringflächen können besonders einfach und kostengünstig zu fertigen sein, beispielsweise mittels einer Drehmaschine.
In einer Ausführungsform des Differentialkorbs kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Verklebungsflächen in einer Richtung entlang der Drehachse des Differentialkorbs durch einen Vorsprung begrenzt ist. Jeweilige Vorsprünge erstrecken sich beispielsweise in radialer Richtung. Jeweilige Vorsprünge können eine jeweilige angrenzende Verklebungsfläche axial begrenzen. Beispielsweise kann sich ein Vorsprung an dem Deckelelement radial nach außen erstrecken, wenn das Deckelelement wenigstens im Bereich der Verklebungsflächen von dem Gehäuseelement radial außenseitig eingefasst ist. Beispielsweise kann die Verklebungsfläche des Gehäuseelements in einer Richtung entlang der Drehachse des Differentialkorbs von außen hin zu dem Innenraum durch einen radial nach innen vorstehenden Vorsprung begrenzt sein. Beispielsweise kann die Verklebungsfläche des Deckelelements in einer Richtung entlang der Drehachse des Differentialkorbs von dem Innenraum hin nach außen durch einen radial nach außen vorstehenden Vorsprung begrenzt sein. Durch die jeweiligen Vorsprünge kann eine Ausrichtung des Deckelelements und des Gehäuseelements bei der Montage und Verklebung erleichtert werden. Zudem können die jeweiligen Vorsprünge auch axial auf die Verbindung wirkende Kräfte mit abstützen. Die jeweiligen Vorsprünge können ein unerwünschtes Verlaufen von Klebstoff, beispielsweise von den Verklebungsflächen in Richtung Innenraum, reduzieren oder verhindern.
In einer Ausführungsform des Differentialkorbs kann es vorgesehen sein, dass der Differentialkorb dazu ausgebildet ist, einen geringen Steifigkeitssprung an wenigstens einem Ende der Verklebung aufzuweisen. Dadurch kann eine Scherwirkung auf die Verklebung bei Belastung reduziert werden. Die Steifigkeit kann ein Maß für eine Widerstandsfähigkeit gegen Biegen unter Last sein. Gering kann hier bedeuten, dass die Steifigkeit des Differentialkorbs an dem betreffenden Ende der Verklebung durch besondere konstruktive Maßnahmen näher an einem Steifigkeitswert nach Ende der Verklebung ist als im Vergleich zu einem Differentialkorb ohne solche Maßnahmen und alternativ oder zusätzlich zu einem axialen Mittelbereich der Verklebung. Beispielsweise kann eine Wandstärke des Gehäuseelements und alternativ oder zusätzlich des Deckelelements hin zu diesem Ende abnehmen. Das Ende der Verklebung kann dabei in axialer Richtung entlang der Drehachse definiert sein, beispielsweise in Richtung des Innenraums oder von diesem weg. Beispielsweise kann die Steifigkeit des Differentialkorbs durch eine kegelartige Verjüngung einer die Verklebungsfläche bildenden Wand des Gehäuseelements an einem einer Außenseite des Differentialkorbs zugewandten Endbereich verkleinert sein. Dadurch kann die Steifigkeit dort im Wesentlichen der Steifigkeit eines sich daran außenseitig anschließenden Bereich des Differentialkorbs entsprechen. Beispielsweise kann die Steifigkeit des Differentialkorbs durch eine kegelartige Verdickung der die Verklebungsfläche bildenden Wand des Gehäuseelements an einem einer Innenseite des Differentialkorbs zugewandten Endbereich vergrößert sein. Dadurch kann die Steifigkeit dort ebenfalls im Wesentlichen der Steifigkeit eines sich daran innenseitig anschließenden Bereich des Differentialkorbs entsprechen. Die Wandungen in einem axialen Mittelbereich der Verklebung können beispielsweise eine konstante Wandstärke aufweisen. Die Innenseite kann dem Innenraum des Differentialkorbs zugewandt sein. Die Außenseite kann dem Innenraum des Differentialkorbs abgewandt sein.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Differential mit einem Differentialkorb gemäß dem ersten Aspekt. Das Differential kann ein drehbar an dem Gehäuseelement in dem Innenraum des Differentialkorbs gelagertes Ausgleichsrad sowie eine erste und eine zweite Ausgangswelle, welche in dem Innenraum drehbar angeordnet sind, und jeweils ein Kegelrad aufweisen, welches mit dem Ausgleichsrad kämmt, aufweisen. Das Differential ist besonders klein, leicht und kostengünstig. Das Ausgleichsrad kann beispielsweise ausschließlich an dem Gehäuseelement gelagert sein. Die beiden Ausgangswellen können koaxial zu der Drehachse des Differentialkorbs angeordnet sein. Das Differential kann auch zwei an gegenüberliegenden Endbereichen der Ausgleichsachse gelagerte Ausgleichsräder aufweisen, welche jeweils mit den beiden Ausgangswellen kämmen.
In einer Ausführungsform des Differentials kann es vorgesehen sein, dass die erste Ausgangswelle und eine Drehachse des Ausgleichsrads in dem Gehäuseelement des Differentialkorbs angeordnet sind und die zweite Ausgangswelle in dem Deckelelement des Differentialkorbs angeordnet ist. Innerhalb kann hier ein Bereich sein, der durch eine Erstreckung axial entlang der Drehachse des Gehäuseelements und alternativ oder zusätzlich einer Erstreckung radial zu der Drehachse definiert ist. Es ergeben sich Lastverteilungen, welche die Klebeverbindung besonders verbindungsgerecht belasten. Zumindest in gewissen Lastfällen, wie bei einer Spreizung aufgrund eines Differentialausgleichs, können sich die erste Ausgangswelle an dem Gehäuseelement mittels einer Anlagescheibe und die zweite Ausgangswelle an dem Deckelelement mittels einer weiteren Anlagescheibe innenseitig abstützen. Als Differentialausgleich kann ein Zustand bezeichnet werden, bei welchem sich die beiden Ausgangswellen unterschiedlich schnell drehen und das Ausgleichsrad zum Ausgleich um seine Drehachse rotiert.
In einer Ausführungsform des Differentials kann es vorgesehen sein, dass das Differential wenigstens eine Lagerung zum Lagern von mindestens einem Element des Differentialkorbs aufweist. Die Lagerung kann dazu ausgebildet sein, auf das Element des Differentialkorbs in Richtung entlang der Drehachse des Differentialkorbs vom Innenraum weg wirkende Axialkräfte wenigstens teilweise aufzunehmen. Das Element des Differentialkorbs kann das Deckelelement oder das Gehäuseelement sein. Axialkräfte können beispielsweise aufgenommen werden, in dem die Lagerung an einem Absatz anliegt. Dadurch, dass die Lagerung Axialkräfte aufnehmen und damit abstützen kann, wird die Klebeverbindung entlastet. Beispielsweise weist die Lagerung ein Kugellager auf. Das Kugellager kann an einer außenseitigen Lagerfläche des Gehäuseelements oder des Deckelelements angeordnet sein. Es kann auch jeweils eine Lagerung an diesen beiden Positionen vorgesehen sein, um Axialkräfte in beide Richtungen abstützen zu können. Die jeweiligen Lagerflächen können durch einen Absatz des Gehäuseelements oder Deckelelements begrenzt sein, mittels welchem die Axialkräfte in das Lager eingeleitet werden können.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einem Differentialkorb gemäß dem zweiten Aspekt und einem koaxial zu der Drehachse des Differentialkorbs angeordnetem Antrieb. Der Antrieb kann mit dem Gehäuseelement des Differentialkorbs mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise drehfest, optional mittels einer Kupplung. Beispielsweise ist die Verbindung zwischen einer Abtriebswelle des Antriebs und dem Gehäuseelement frei von einer Stirnradstufe. Der Antrieb kann dazu ausgebildet sein, das Gehäuseelement nur mit einem Drehmoment anzutreiben. Das kann bedeuten, dass durch die Antriebskraft kein oder nur ein zu vernachlässigendes Biegemoment auf das Gehäuseelement wirkt. Der Antrieb kann beispielsweise ein elektrischer Motor sein.
Figurenliste

1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise ein Differential, bei welchem ein Gehäuseelement und ein Deckelelement mit einer Schraubverbindung verbunden sind.
2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise ein Differential gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welchem ein Gehäuseelement und ein Deckelelement mit einer Verklebung verbunden sind.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise ein Differential 10 eines Kraftfahrzeugs. Das Differential 10 weist einen Differentialkorb 12 auf, welcher ein Gehäuse und einen Antrieb des Differentials 10 bildet. Der Differentialkorb 12 ist zweigeteilt und weist ein Gehäuseelement 14 und ein Deckelelement 16 auf, welche miteinander verbunden sind. Das Gehäuseelement 14 und das Deckelelement 16 begrenzen dabei einen Innenraum 36 des Differentials 10. In einer Durchgangsöffnung des Gehäuseelements 14 ist eine Ausgleichsachse 18 angeordnet, welche mittels eines Passstifts drehfest an dem Gehäuseelement 14 und damit dem Differentialkorb 12 befestigt ist und vorliegend als Bolzen ausgebildet ist. An der Ausgleichsachse 18 ist ein Ausgleichsrad 20 drehbar gelagert. Das Differential 10 ist symmetrisch ausgebildet und weist an einem gegenüberliegenden nicht gezeigten Axialbereich der Ausgleichsachse 18 ein weiteres Ausgleichsrad 20 auf.
Das Ausgleichsrad 20 ist beispielsgemäß als Schmiedeteil ausgebildet und weist einen Verzahnungsbereich 22 nach Art eines Kegelrads auf. Dieser Verzahnungsbereich 22 kämmt jeweils mit einem korrespondierenden Verzahnungsbereich einer linken Ausgangswelle 24 und einer rechten Ausgangswelle 26. Dadurch kann eine Eingangsleistung von dem Gehäuseelement 14 des Differentialkorbs 12 auf die beiden Ausgangswellen 24, 26 und somit auf zwei Abtriebe des Differentials 10 aufgeteilt werden. Sofern die beiden Ausgangswellen 24, 26 eine unterschiedliche Drehzahl aufweisen, beispielsweise aufgrund einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs, rotiert das Ausgleichsrad 20 um die Ausgleichsachse 18. Dadurch wird eine Spreizkraft in der Verzahnung des Ausgleichsrad mit den Ausgangswellen 24, 26 erzeugt, welche durch die Pfeile 28, 30 illustriert ist. Eine Spreizkraft wird allerdings auch ohne Ausgleichsbewegung auftreten, z.B. bei Geradeausfahrt.
Diese Spreizkraft drückt die beiden Ausgangswellen 24, 26 gegen jeweils eine zugeordnete Anlagescheibe 32, 34 an einer den Innenraum 36 des Differentialkorbs 12 begrenzenden Innenwand. Dadurch reibt die erste Ausgangswelle 24 an dem Gehäuseelement 14 und die zweite Ausgangswelle 26 an dem Deckelelement 16.
Das Gehäuseelement 14 ist mittels einer als Kugellager ausgebildeten Lagerung 38 drehbar um eine Drehachse 42 des Differentialkorbs 12 gelagert. Das Deckelelement 16 ist mittels einer weiteren als Kugellager ausgebildeten Lagerung 40 drehbar um die Drehachse 42 des Differentialkorbs 12 gelagert. Ein Antrieb kann somit den Differentialkorb 12 um seine Drehachse 42 drehen, womit die Ausgleichsachse 18 und damit das Ausgleichsrad 20 ebenfalls um die Drehachse 42 rotieren, wodurch die beiden Ausgangswellen 24, 26 angetrieben werden. Eine Drehachse des Ausgleichsrads 20 und eine Längsachse der Ausgleichsachse 18 sind orthogonal zu der Drehachse 42 des Differentialkorbs 12 angeordnet. Eine Richtung entlang der Drehachse 42, wie beispielsweise eine Kraftrichtung der durch die Pfeile 28, 30 illustrierten Pfeile, ist eine axiale Richtung des Differentialkorbs 12. Die Richtung orthogonal zu der axialen Richtung ist eine radiale Richtung des Differentialkorbs 12.
Die beiden Lagerungen 38, 40 sind jeweils an einer Lagerfläche des zugeordneten Elements 14, 16 des Differentialkorbs 12 angeordnet. In Richtung hin zu dem Innenraum 36 sind diese beiden Lagerflächen durch einen Absatz begrenzt, an welchem sich die jeweilige Lagerung 38, 40 axial abstützen kann. Dadurch können die beiden Lagerungen 38, 40 auch jeweilige axial vom Innenraum 36 auf das Gehäuseelement 14 bzw. Deckelelement 16 wirkende Axialkräfte, wie die Spreizkräfte bei einer Ausgleichsbewegung des Ausgleichsrads 20, wenigstens teilweise abstützen. Dadurch wird die Verbindung zwischen dem Gehäuseelement 14 und dem Deckelelement 16 entlastet.
Jeweilige Antriebskräfte werden bei dem Differential 10 über das Gehäuseelement 14 in das Differential 10 eingeleitet. Das Gehäuseelement 14 ist dazu mit einem koaxial zur Drehachse 42 angeordneten Elektromotor verbunden, wobei diese Verbindung frei von einer Stirnradstufe ist. Dadurch wirkt im Wesentlichen durch die Antriebskraft nur ein Drehmoment auf den Differentialkorb 12.
Das Gehäuseelement 14 ist mit dem Deckelelement 16 mittels einer Schraubverbindung 44 verbunden. Dadurch wird das Deckelelement 16 fest an dem Gehäuseelement 14 gehalten, auch bei einer wirkenden Antriebskraft und jeweiligen auftretenden axial schwellenden Spreizkräften 28, 30.
2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ausschnittsweise eine Ausführungsform eines Differentials 50 für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein grundsätzlicher Aufbau und eine Funktionsweise dieses Differentials 50 ist zu dem des Differentials 10 aus 1 identisch. Für weitergehende Erläuterungen wird auf das Differential 10 verwiesen. Bauteile mit gleichem Bezugszeichen sind in Funktion und Gestaltung identisch. Das Differential 50 in 2 weist einen Differentialkorb 52 auf, dessen Geometrie gegenüber dem Differentialkorb 12 verändert ist. Entsprechend sind ein Gehäuseelement 54 und ein Deckelelement 56 des Differentialkorbs 52 im Vergleich zu dem Gehäuseelement 14 und dem Deckelelement 16 verändert. Zudem entfällt aufgrund einer anderen Verbindung die Schraubverbindung 44 bei dem Differentialkorb 52. Bei dem Differential 50 ist keine Lagerung 40 für das Deckelelement 56 gezeigt. Eine solche Lagerung kann aber an der Lagerfläche 58 entsprechend den Ausführungen in Verbindung mit 1 vorgesehen sein.
Das Gehäuseelement 54 ist mit dem Deckelelement 56 mittels einer Verklebung 60 verbunden. Die Verklebung 60 wird zwischen zwei ringförmigen Verklebungsflächen ausgebildet, welche sich parallel zueinander, orthogonal zu der Drehachse des Ausgleichsrads 20 und parallel zu der Drehachse 42 des Differentialkorbs 52 erstrecken. Die Ringform der Verklebungsflächen ermöglicht eine Verklebung 60, die besonders gut Drehmomenten widerstehen kann. Die durch das Gehäuseelement 54 gebildete Verklebungsfläche ist radial außen zu der durch das Deckelelement 56 gebildeten Verklebungsfläche angeordnet. Die Verklebungsflächen und damit auch die Verklebung 60 selbst sind radial außen zu dem Ausgleichsrad 20 angeordnet, wodurch die Verklebungsflächen besonders groß ausgebildet sein können und eine starke Verklebung 60 ermöglichen. Zwischen den Verklebungsflächen ist ein Klebstoff zur Ausbildung der Verklebung 60 angeordnet, welcher geeignet ist, um das metallische Gehäuseelements 54 mit dem metallischen Deckelelement 56 zu verkleben.
Axial in Richtung hin zum Innenraum 36 ist die Verklebungsfläche des Gehäuseelements 54 durch einen radial nach innen vorstehenden Vorsprung 62 begrenzt. Dadurch kann ein Fließen von Klebstoff in den Innenraum bei dem Verkleben des Gehäuseelements 54 und dem Deckelelement 56 reduziert oder verhindert werden. Zwischen dem axial innenseitigen Ende des Deckelelements 56 und dem Vorsprung 62 des Gehäuseelement 54 ist dabei ein Spalt vorgesehen. Dadurch kann eine Doppelpassung vermieden werden. Zudem wird überflüssiger Klebstoff so tendenziell in Richtung dieses Spalts gepresst, sodass außenseitig vom Differentialkorb 52 vorstehender Klebstoff vermieden werden kann. Axial in Richtung weg vom Innenraum 36 ist die Klebefläche des Deckelelements 56 durch einen radial nach außen vorstehenden Vorsprung 64 begrenzt. Dieser Vorsprung definiert eine Montageposition des Deckelements 56 an dem Gehäuseelement 54 und erleichtert so die Montage. Hier ist kein Spalt vorgesehen. Auch dadurch wird ein Austreten von Klebstoff reduziert oder verhindert.
Axial in Richtung weg vom Innenraum verjüngt sich die die Verklebungsfläche bildende Wandung des Gehäuseelements 54 ab einem Mittenbereich kegelartig. Diese Verjüngung 66 reduziert die Steifigkeit des Gehäuseelements 54 in einem außenseitigen Endbereich der Verklebung 60, sodass hier ein Steifigkeitssprung des Differentialkorbs 52 am außenseitigen Ende der Verklebung 60 gering ist. Axial in Richtung hin zum Innenraum verdickt sich die die Verklebungsfläche bildende Wandung des Gehäuseelements 54 ab einem Mittenbereich kegelartig. Diese Verdickung 68 vergrößert die Steifigkeit des Gehäuseelements 54 in einem innenseitigen Endbereich der Verklebung 60, sodass hier ein Steifigkeitssprung des Differentialkorbs 52 am innenseitigen Ende der Verklebung 60 ebenfalls gering ist. Durch die Vermeidung von Steifigkeitssprüngen an den jeweiligen Enden der Verklebung 60 wird die Gefahr einer unerwünschten Abscherung reduziert.
Der Verklebung 60 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass aufgrund geringer Kräfte auf die Verbindung der Elemente 54, 56 des Differentialkorbs 52 auf eine Schraubverbindung 44 verzichtet werden kann. Insbesondere eignet sich die Verklebung 60 weil durch den Antrieb keine oder nur geringe Biegemomente auf den Differentialkorb 52 wirken. Jeweiligen Drehmomenten kann die Verklebung 60 gut widerstehen. Auch den Spreizkräfte 28, 30 kann die Verklebung 60 gut widerstehen, insbesondere wenn diese zusätzlich durch die Lagerungen 38, 40 abgestützt werden. Die Verklebung 60 ist sowohl einfacher, schneller und kostengünstiger zu fertigen und auch zu montieren als jeweilige Verschraubungen 42 am Umfang des Differentialkorbs 10. Zudem kann auf schwere Schrauben verzichtet werden. Wie durch einen Vergleich von 1 und 2 zu erkennen ist, benötigt der Differentialkorb 52 im Vergleich zu dem Differentialkorb 12 einen geringeren Bauraum und weniger Material, insbesondere in radialer Richtung im Bereich der Verbindung von dem jeweiligen Gehäuseelement 14, 54 mit dem jeweiligen Deckelelement 16, 56. Der Differentialkorb 52 ist so bei gleicher Leistungsfähigkeit auch leichter als der Differentialkorb 10.
Die Verklebung 60 ist in 2 auf einem Kreis bezüglich der Drehachse angeordnet, welcher einen Durchmesser von 130 mm hat. Dies ist durch Pfeil 70 in 2 kenntlich gemacht. Eine axiale Länge der Verklebung 60 beträgt beispielsgemäß 30 mm, was durch Pfeil 72 kenntlich gemacht ist.
Das Ausgleichsrad 20 und die erste Ausgangswelle 24 sind bei dem Differential 50 radial und axial im Bereich des Gehäuseelements 54 angeordnet. Die Ausgangswelle 24 überlappt sich in Axialrichtung nicht mit dem Deckelelement 56. Im Gegensatz zu dem Differential 10 aus 1 überlappt sich bei dem Differential 50 in 2 jedoch das Ausgleichsrads 20 mit dem Deckelement 56 in Axialrichtung. Dadurch kann das Differential 50 sehr kompakt ausgebildet sein. Eine axiale Erstreckung der Ausgleichsachse 18 überlappt sich nicht mit dem Deckelelement 56 bei dem Differential 50, wodurch Biegemomente auf die Verklebung 60 reduziert oder vermieden werden. Die zweite Ausgangswelle 26 erstreckt sich axial und radial in dem Bereich des Deckelelements 56 und weist eine Überlappung deren axialer Erstreckung mit dem Gehäuseelement 54 auf. Dadurch können jeweilige Kräfte durch das Gehäuseelement 54 mit abgestützt werden. Das Gehäuseelement 54 umgreift das Deckelelement 56 im Bereich der Verklebung 60, wodurch sich hier eine hohe Steifigkeit des Differentialkorbs 52 ergibt.
Bezugszeichenliste

10: Differential
12: Differentialkorb
14: Gehäuseelement
16: Deckelelement
18: Ausgleichsachse
20: Ausgleichsrad
22: Verzahnungsbereich
24: Ausgangswelle
26: Ausgangswelle
28: Spreizkraft / Pfeil
30: Spreizkraft / Pfeil
32: Anlagescheibe
34: Anlagescheibe
36: Innenraum
38: Lagerung
40: Lagerung
42: Drehachse
44: Schraubverbindung
50: Differential
52: Differentialkorb
54: Gehäuseelement
56: Deckelelement
58: Lagerfläche
60: Verklebung
62: Vorsprung
64: Vorsprung
66: Verjüngung
68: Verdickung
70: Pfeil
72: Pfeil

Claims

Differentialkorb (52) für ein Differential (50) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuseelement (54) und einem Deckelelement (56), welche dazu ausgebildet sind, einen Innenraum (36) des Differentialkorbs (52) zu begrenzen, wobei das Gehäuseelement (54) dazu ausgebildet ist, ein Ausgleichsrad (20) des Differentials (50) daran in dem Innenraum (36) drehbar zu lagern, wobei das Gehäuseelement (54) dazu ausgebildet ist, koaxial zu einer Drehachse (42) des Differentialkorbs (52) angetrieben zu werden, und wobei das Deckelelement (56) mit dem Gehäuseelement (54) mittels einer Verklebung (60) verbunden ist.
Differentialkorb (52) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verklebungsfläche des Gehäuseelements (54) sowie eine Verklebungsfläche des Deckelements (56) für deren Verklebung (60) miteinander jeweils quer zu einer Drehachse des Ausgleichsrads (20) angeordnet sind.
Differentialkorb (52) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklebungsfläche des Gehäuseelements (54) radial außen zu der Verklebungsfläche des Deckelements (56) angeordnet ist.
Differentialkorb (52) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verklebungsflächen als Ringflächen ausgebildet sind, welche radial außen zu dem Ausgleichsrad (20) angeordnet sind.
Differentialkorb (52) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Verklebungsflächen in einer Richtung entlang der Drehachse (42) des Differentialkorbs (52) durch einen Vorsprung (62, 64) begrenzt ist.
Differentialkorb (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialkorb (52) dazu ausgebildet ist, einen geringen Steifigkeitssprung an wenigstens einem Ende der Verklebung (60) aufzuweisen.
Differential (50) für ein Kraftfahrzeug mit einem Differentialkorb (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, einem drehbar an dem Gehäuseelement (54) in dem Innenraum (36) des Differentialkorbs (52) gelagerten Ausgleichsrad (20) sowie einer ersten und einer zweiten Ausgangswelle (24, 26), welche in dem Innenraum (36) drehbar angeordnet sind und jeweils ein Kegelrad aufweisen, welches mit dem Ausgleichsrad (20) kämmt.
Differential (50) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausgangswelle (24) und eine Drehachse des Ausgleichsrads (20) in dem Gehäuseelement (54) des Differentialkorbs (52) angeordnet sind und die zweite Ausgangswelle (26) in dem Deckelelement (56) des Differentialkorbs (52) angeordnet ist.
Differential (50) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (50) wenigstens eine Lagerung (38, 40) zum Lagern von mindestens einem Element (54, 56) des Differentialkorbs (52) aufweist, wobei die Lagerung (38, 40) dazu ausgebildet ist, auf das Element (54, 56) des Differentialkorbs (52) in Richtung entlang der Drehachse (42) des Differentialkorbs (52) vom Innenraum (36) weg wirkende Axialkräfte (28, 30) wenigstens teilweise aufzunehmen.
Antriebsanordnung mit einem Differential (50) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und einem koaxial zu der Drehachse (42) des Differentialkorbs (52) angeordnetem Antrieb.