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GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf eine Sperrdifferenzialbaugruppe mit einer Kupplungspaket-Vorspannfeder, die zwischen einem Achswellenrad und einem Differenzialritzelwellenelement angeordnet ist.
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HINTERGRUND
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Sperrdifferenzialbaugruppen mit einem oder mehreren Kupplungspaketen, die mit einer oder mehreren Vorspannfedern vorgespannt sind, sind im Stand der Technik bekannt. Üblicherweise verwenden derartige Sperrdifferenzialbaugruppen Vorspannfedern, die zwischen einer Innenwand eines Differenzialgehäuses und einem Kupplungspaket angeordnet und so ausgestaltet sind, dass sie das Kupplungspaket in Richtung eines jeweiligen Achswellenrads vorspannen. Während des Betriebs neigt das von den Differenzialritzeln auf das Achswellenrad übertragene Drehmoment dazu, das Achswellenrad nach außen von den Differenzialritzeln wegzudrängen, wodurch die Fläche der miteinander in Eingriff stehenden Zähne der Differenzialritzel und des Achswellenrads in unerwünschter Weise verkleinert wird.
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Es ist bekannt, eine oder mehrere Federn zwischen den Achswellenrädern einer Sperrdifferenzialbaugruppe einzusetzen, um die Achswellenräder voneinander weg vorzuspannen und ein Paar Kupplungspakete vorzuspannen. Die bekannten Ausgestaltungen können jedoch überschüssige Komponenten erfordern, um die relative Drehung zwischen der Vorspannfeder und einem oder mehreren der Achswellenräder zu handhaben, und/oder können etwas schwierig zu montieren sein.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfanges oder aller ihrer Merkmale.
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In einer Form sieht die vorliegende Offenbarung eine Differenzialbaugruppe mit einem Differenzialgehäuse, das um eine Differenzialachse drehbar ist, einem Differenzialgetriebesatz, einem ersten Kupplungspaket und einer ersten Vorspannfeder vor. Der im Gehäuse aufgenommene Differenzialgetriebesatz weist eine Vielzahl von Differenzialritzeln, ein erstes und ein zweites Achswellenrad und ein oder mehrere Differenzialritzelwellenelemente auf. Jedes der ersten und zweiten Achswellenräder ist um die Differenzialachse relativ zum Differenzialgehäuse drehbar und steht im Zahneingriff mit den Differenzialritzeln. Die ein oder mehreren Differenzialritzelwellenelemente koppeln die Differenzialritzel mit dem Differenzialgehäuse zur gemeinsamen Drehung um die Differenzialachse. Die ein oder mehreren Differenzialritzelwellenelemente tragen jedes der Differenzialritzel zur Drehung um eine jeweilige Differenzialritzelachse, die senkrecht zur Differenzialachse steht. Das erste Kupplungspaket wird im Differenzialgehäuse aufgenommen und weist eine Vielzahl von ersten Kupplungsscheiben auf, die axial verschiebbar, aber drehfest mit dem Differenzialgehäuse gekoppelt sind, sowie eine Vielzahl von zweiten Kupplungsscheiben, die mit den ersten Kupplungsscheiben ineinandergreifen und axial verschiebbar, aber drehfest mit dem ersten Achswellenrad gekoppelt sind. Die erste Vorspannfeder liegt an dem einen oder mehreren Differenzialritzelwellenelementen und dem ersten Achswellenrad an. Zum Vorspannen des ersten Kupplungspakets spannt die erste Vorspannfeder das erste Achswellenrad von dem einen oder mehreren Differenzialritzelwellenelementen weg vor.
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In einer anderen Form sieht die vorliegende Offenbarung eine Differenzialbaugruppe vor, die ein Differenzialgehäuse, einen oder mehrere Stifte, eine Vielzahl von Differenzialritzeln, ein Paar von Achswellenrädern, ein Paar von Kupplungspaketen und ein Paar von Vorspannfedern beinhaltet. Das Differenzialgehäuse ist um eine Differenzialachse drehbar und weist ein erstes und ein zweites Gehäuseelement auf, die jeweils einen Flansch und eine innere Schulter definieren. Jeder der Flansche definiert eine Vielzahl von Stiftaussparungen. Das erste und das zweite Gehäuseelement werden so aneinander montiert, dass die Flansche aneinander stoßen und die Stiftaussparungen jeweils Stiftbohrungen ausformen. Der eine oder die mehreren Stifte werden in den Stiftbohrungen aufgenommen. Die Differenzialritzel sind drehbar auf den einen oder mehreren Stiften montiert. Jedes der Achswellenräder steht mit den Differenzialritzeln in kämmendem Eingriff und ist um die Differenzialachse drehbar. Jedes der Kupplungspakete ist zwischen einer zugehörigen der Schultern und einem zugehörigen der Achswellenräder angeordnet und verfügt über einen Satz erster Kupplungsscheiben, die axial verschiebbar, aber drehfest mit dem Differenzialgehäuse gekoppelt sind, und einen Satz zweiter Kupplungsscheiben, die mit den ersten Kupplungsscheiben ineinandergreifen und die axial verschiebbar, aber drehfest mit dem zugehörigen der Achswellenräder gekoppelt sind. Jede der Vorspannfedern ist an einem entsprechenden Achswellenrad montiert und umfasst eine Tellerfeder, die axial zwischen der Vielzahl von Stiften und dem entsprechenden Achswellenrad angeordnet ist.
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Weitere Anwendungsbereiche gehen aus der Beschreibung, die hierin bereitgestellt ist, hervor. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Kurzdarstellung sollen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung dienen und den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Differenzialbaugruppe, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
- 2 und 3 sind perspektivische Explosionsansichten der Differenzialbaugruppe von 1;
- 4 ist eine Seitenansicht der Differenzialbaugruppe von 1;
- 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von 4; und
- 6 ist eine Schnittansicht längs der Linie 6-6 von 4.
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Entsprechende Bezugsziffern kennzeichnen die jeweiligen Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Bezugnehmend auf die 1 bis 3 ist eine beispielhafte Differenzialbaugruppe, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, allgemein mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Die Differenzialbaugruppe 10 kann ein Differenzialgehäuse 12, einen Differenzialgetriebesatz 14, ein oder zwei Kupplungspakete 16 und eine Vorspannfeder 18 für jedes Kupplungspaket 16 beinhalten.
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Mit Bezug auf die 2, 3 und 6 ist das Differenzialgehäuse 12 um eine Differenzialachse 22 drehbar und kann ein erstes Gehäuseelement 24 und ein zweites Gehäuseelement 26 umfassen, die zur Ausformung eines Getriebehohlraums 28 zusammenwirken, in dem der Differenzialgetriebesatz 14, das/die Kupplungspaket(e) 16 und die Vorspannfeder(n) 18 aufgenommen sind. Jedes des ersten und zweiten Gehäuseelements 24 und 26 kann eine Schulterwand 30 und ein Flanschelement 32 definieren, und kann optional auch ganz oder teilweise eine Vielzahl von Stiftbohrungen 36, ein Paar von Zapfen 38, eine Vielzahl von Laschenbohrungen 40 und eine Vielzahl von Schmieröffnungen 42 definieren. Die Schulterwände 30 weisen innere Schulterwandflächen 44 auf, die an den gegenüberliegenden seitlichen Enden des Getriebehohlraums 28 angeordnet sind. Die Flanschelemente 32 sind derart ausgestaltet, dass sie aneinander anliegen, wenn die Differenzialbaugruppe 10 aneinander montiert ist. Die Stiftbohrungen 36 können vollständig in einem des ersten oder zweiten Gehäuseelements 24 und 26 ausgeformt sein. In dem vorgesehenen Beispiel sind jedoch Abschnitte der Stiftbohrungen 36 in den Flanschelementen 32 sowohl des ersten als auch des zweiten Gehäuseelements 24 und 26 ausgeformt, Insbesondere, und wie in den 2, 3, 5 und 6 am besten dargestellt, weist jedes der Flanschelemente 32 eine Anlagefläche 50 auf, die sich vom Getriebehohlraum 28 radial nach außen erstreckt und in der eine Vielzahl von Stiftaussparungen 52 ausgeformt sind. Jede der Stiftaussparungen 52 kann in einer gewünschten Weise geformt sein, wie z. B. eine Nut, die als ein Längssegment eines Zylinders geformt ist. Wenn das erste und das zweite Gehäuseelement 24 und 26 aneinander montiert sind, wirken die Stiftaussparungen 52 in den Flanschelementen 32 zusammen, um Stiftbohrungen 36 auszuformen.
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Zurückkehrend zu den 2, 3 und 6 sind die Zapfen 38, falls beinhaltet, zur Aufnahme eines Differenziallagers (nicht dargestellt) darauf ausgestaltet, das zum Tragen des Differenzialgehäuses 12 relativ zu einem Gehäuse (nicht dargestellt) zur Drehung um die Differenzialachse 22 ausgebildet ist. Jeder der Zapfen 38 kann sich axial von einer zugehörigen der Schulterwände 30 erstrecken. Durch jeden der Zapfen 38 ist eine Wellenbohrung 60 ausgeformt, die zur Aufnahme einer Achswelle (nicht dargestellt) dimensioniert ist. Jede Wellenbohrung 60 kreuzt den Getriebehohlraum 28. Die Laschenbohrungen 40 können durch ein oder beide des ersten und zweiten Gehäuseelements 24 und 26 ausgeformt werden und sind in Umfangsrichtung um die Differenzialachse 22 beabstandet. Jede der Laschenbohrungen 40 ist entlang einer Bohrungsachse 64 angeordnet, die parallel, aber radial versetzt zu der Differenzialachse 22 verläuft. Die Schmieröffnungen 42 können wahlweise in dem ersten Gehäuseelement 24, dem zweiten Gehäuseelement 26 oder sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Gehäuseelement 24 und 26 ausgeformt sein. Die Schmieröffnungen 42 erstrecken sich radial durch das erste Gehäuseelement 24 und/oder das zweite Gehäuseelement 26 und kreuzen den Getriebehohlraum 28.
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Unter erneuter Bezugnahme auf die 2, 3, 5 und 6 wird der Differenzialgetriebesatz 14 im Getriebehohlraum 28 im Differenzialgehäuse 12 aufgenommen und kann ein oder mehrere Differenzialritzelwellenelemente 70, eine Vielzahl von Differenzialritzeln 72 und ein Paar von Achswellenrädern 74 beinhalten. Jedes der Differenzialritzelwellenelemente 70 ist am Differenzialgehäuse 12 zur Drehung mit diesem um die Differenzialachse 22 montiert und verfügt über einen Stift 80, der ein zugehöriges der Differenzialritzel 72 zur Drehung um eine Differenzialritzelachse 82 trägt, die senkrecht zur Differenzialachse 22 steht. In einer Form können das eine oder die mehreren Differenzialritzelwellenelemente 70 zwei einheitlich und einstückig ausgeformte Stifte 80 umfassen, die ein Paar Differenzialritzel 72 tragen. In dem dargestellten Beispiel wird eine Anzahl von vier Stiften 80 verwendet, wobei jeder der Stifte 80 in einem Winkel von neunzig Grad zu einem angrenzenden Paar der Stifte 80 angeordnet ist und jeder Stift 80 in einer entsprechenden der im Differenzialgehäuse 12 ausgeformten Stiftbohrungen 36 aufgenommen ist. Dabei ist jeder der Stifte 80 allgemein zylindrisch geformt und wird in einem Satz der Stiftaussparungen 52 in den Flanschelementen 32 des ersten und zweiten Gehäuseelements 24 und 26 aufgenommen. Einer oder mehrere der Stifte 80 können auf beliebige Weise fest mit dem Differenzialgehäuse 12 verbunden sein. Zum Beispiel können ein oder mehrere Spannstifte (nicht dargestellt), Clips (nicht dargestellt) oder Gewindebefestigungen (nicht dargestellt) verwendet werden, um einen oder mehrere der Stifte 80 fest mit einem oder beiden des ersten und zweiten Gehäuseelements 24 und 26 zu verbinden. Das eine oder die mehreren Differenzialritzelwellenelemente 70 können ferner einen zentralen Korpus 84 umfassen, an dem zwei oder mehr der Stifte 80 befestigt werden können und von dem sie sich radial nach außen erstrecken. In dem vorgesehenen Beispiel sind die Stifte 80 und der zentrale Korpus 84 einstückig und einheitlich ausgeformt und alle Stifte 80 erstrecken sich von dem zentralen Korpus 84 radial nach außen. Der zentrale Korpus 84 kann beliebig geformt sein und kann allgemein flache axiale Stirnflächen 86 aufweisen, die senkrecht zur Differenzialachse 22 ausgerichtet sind.
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Jedes der Differenzialritzel 72 ist drehbar auf einem zugehörigen der Stifte 80 radial einwärts von der Stelle angeordnet, an der die Stifte 80 am Differenzialgehäuse 12 montiert sind. Jeder der Stifte 80 trägt zapfenmäßig ein zugehöriges Differenzialritzel 72 zur Drehung relativ zum Differenzialgehäuse 12 um eine jeweilige Differenzialritzelachse 82. Es ist selbstverständlich, dass die Stifte 80 auch die Differenzialritzel 72 für die Drehung mit dem Differenzialgehäuse 12 um die Differenzialachse 22 koppeln. Jedes der Achswellenräder 74 steht in kämmendem Eingriff mit den Differenzialritzeln 72 und ist relativ zum Differenzialgehäuse 12 um die Differenzialachse 22 drehbar.
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Unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 6 werden in dem dargestellten Beispiel ein Paar Kupplungspakete 16 und ein Paar Vorspannfedern 18 verwendet, um die Differenzialbaugruppe 10 mit Sperrdifferenzialeigenschaften vorzusehen. Es ist jedoch verständlich, dass alternativ auch ein einzelnes Kupplungspaket 16 und eine einzelne Vorspannfeder 18 verwendet werden können.
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Jedes Kupplungspaket 16 kann axial zwischen den inneren Schulterwandflächen 44 einer zugeordneten der Schulterwände 30 und einem zugeordneten der Achswellenräder 74 angeordnet sein und kann eine Vielzahl von ersten axial verschiebbar, aber drehfest mit dem Differenzialgehäuse 12 gekoppelten Kupplungsscheiben 90 und eine Vielzahl von zweiten, mit den ersten Kupplungsscheiben 90 ineinandergreifenden Kupplungsscheiben 92 aufweisen, die axial verschiebbar, aber drehfest mit dem zugeordneten der Achswellenräder 74 gekoppelt sind. Beispielsweise könnten die ersten Kupplungsscheiben 90 mit einem Satz Außenverzahnungen (nicht dargestellt) an ihrem Außenumfang ausgeformt sein, die in einen Satz Innenverzahnungen (nicht dargestellt) eingreifen, die an einer Innenfläche des Differenzialgehäuses 12 ausgeformt sind. In dem vorgesehenen konkreten Beispiel weisen die ersten Kupplungsscheiben 90 einen ringförmigen Korpus 96 und eine Vielzahl von halbkreisförmigen Laschen 98 auf, die um den Umfang des ringförmigen Korpus 96 angeordnet sind und sich von diesem radial nach außen erstrecken. Die Laschen 98 sind jeweils so bemessen, dass sie in eine der entsprechenden Laschenbohrungen 40 aufgenommen werden können, die im Differenzialgehäuse 12 ausgeformt sind. Die zweiten Kupplungsscheiben 92 können eine ringförmige Form aufweisen und mit einer an ihrer inneren Umfangsfläche ausgeformten Innenverzahnung (nicht speziell dargestellt) versehen sein, die mit einer an dem zugehörigen Achswellenrad 74 ausgeformten Außenverzahnung 100 ineinandergreifen kann. Das Kupplungspaket 16 ist zwischen den inneren Schulterwandflächen 44 der zugehörigen der ringförmigen Schulterwände 30 und einer ringförmigen, radial verlaufenden Anlagefläche 102, die an dem zugehörigen der Achswellenräder 74 ausgeformt ist, eingeschlossen.
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Zurückkehrend zu den 1 und 4 können, wenn das Differenzialgehäuse 12 Schmieröffnungen 42 beinhaltet, die Schmieröffnungen 42 derart ausgestaltet sein, dass zumindest ein Abschnitt des Kupplungspaketes 16 durch die Schmieröffnungen 42 sichtbar ist. Die Schmieröffnungen 42 können zur Aufnahme von Spritzschmierung ausgestaltet sein, die von einem Hohlrad (nicht dargestellt), das drehfest mit dem Differenzialgehäuse 12 gekoppelt ist, abgeschleudert wird, wenn die Differenzialbaugruppe 10 in Betrieb ist, und/oder zur Aufnahme von Schmiermittel durch diese, um die Kupplungspakete 16 und den Differenzialgetriebesatz 14 zu schmieren, wenn die Differenzialbaugruppe 10 im Ruhezustand ist und Schmiermittel durch die Schmieröffnungen 42 in den Getriebehohlraum 28 eintritt.
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Zurückkehrend zu den 2, 3 und 6 wird jede Vorspannfeder 18 axial (entlang der Differenzialachse 22) zwischen dem einen oder den mehreren Differenzialritzelwellenelementen 70 und einem entsprechenden der Achswellenräder 74 aufgenommen und ist so ausgestaltet, dass sie das entsprechende der Achswellenräder 74 entlang der Differenzialachse 22 von dem einen oder den mehreren Differenzialritzelwellenelementen 70 weg vorspannt, um eine Vorspannung auf ein entsprechendes der Kupplungspakete 16 aufzubringen. Die Vorspannfedern 18 können jede Art von Feder oder Federkombination sein, umfassen aber in dem vorgesehenen Beispiel Tellerfedern, die in Senkbohrungen 110 in den nach innen gerichteten axialen Enden der Achswellenräder 74 aufgenommen werden und an den flachen axialen Endflächen 86 des zentralen Korpus 84 anliegen. Obwohl zur Vorspannung jedes der Kupplungspakete 16 zwei oder mehr Tellerfedern verwendet werden können, kann auch eine einzige Tellerfeder zur Vorspannung jedes der Kupplungspakete 16 verwendet werden.
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Optional können ein oder mehrere scheibenförmige Distanzstücke oder Unterlegscheiben (nicht dargestellt) zwischen den inneren Schulterwandflächen 44 der zugehörigen Schulterwand 30 und dem zugehörigen Kupplungspaket 16 eingesetzt werden, um die Vorspannung auf eine Größe maßzuschneidern, die innerhalb der gewünschten Grenzen liegt. Die Distanzstücke oder Ausgleichsscheiben könnten ähnlich wie die ersten Kupplungsscheiben 90 drehfest mit dem Differenzialgehäuse 12 gekoppelt sein.
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Es versteht sich, dass jede Vorspannfeder 18 das entsprechende Achswellenrad 74 entlang der Differenzialachse 22 in eine Richtung drückt, die dazu neigt, das entsprechende Achswellenrad 74 aus dem Eingriff mit den Differenzialritzeln 72 herauszuziehen. Es wird ferner deutlich, dass aufgrund der schrägen Ausgestaltung der Differenzialritzel 72 und der Achswellenräder 74 die Achswellenräder 74 entlang der Differenzialachse 22 von den Differenzialritzeln 72 weggedrängt werden, wenn ein relativ hohes Drehmoment vom Differenzialgehäuse 12 über die Achswellenräder 74 übertragen wird. Das Kupplungspaket schränkt jedoch den Abstand, mit dem sich das entsprechende der Achswellenräder 74 entlang der Differenzialachse bewegen kann, erheblich ein und ist deutlich geringer als bei einer Sperrdifferenzialbaugruppe nach dem Stand der Technik mit einer Vorspannfeder, die zwischen einer ringförmigen Schulterwand am Differenzialgehäuse und einem Kupplungspaket 16 angeordnet ist.
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Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie ist nicht als vollständig anzusehen und gilt nicht als Einschränkung für die Offenbarung. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform benutzt werden, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Diese können auch auf viele Weisen variiert werden. Solche Abwandlungen sollen nicht als Abkehr von der Offenbarung angesehen werden, und alle diese Änderungen sollen in den Geltungsbereich der Offenbarung einbezogen sein.
