-
Die Erfindung betrifft ein Stirnraddifferential für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Differentialsonnen, die jeweils mit einer Abtriebswelle zum Antrieb eines Rads des Kraftfahrzeugs verbindbar sind. Zudem betrifft die Erfindung ein Differentialsperren-Modul für ein solches Stirnraddifferential. Ferner betrifft die Erfindung ein Sperrdifferential mit einem solchen Stirnraddifferential und einem solchen Differentialsperren-Modul.
-
Aus dem Stand der Technik sind bereits Stirnraddifferentiale bekannt. Konzeptbedingt können diese Stirnraddifferentiale einen geringen Sperrwert aufweisen, der für winterliche Witterungsbedingungen, wie bei Fahren eines Rads auf einer Eisplatte, und für Rennsportanwendungen nicht ausreichend ist.
-
Der Sperrwert ist bei bekannten Stirnraddifferentialen maßgeblich von den Verzahnungskräften sowie den gleitgelagerten Ausgleichsrädern, aber nicht von einer Differenzdrehzahl zwischen den beiden Differentialsonnen/Abtriebssonnen abhängig, was für eine Geradeausfahrt oder kleine Kurve ohne Leistungseinbußen funktioniert. Bei Ausnahmesituationen im Off-Road-Bereich oder im Rennsport kann es jedoch sinnvoll sein, ein durchdrehendes Rad abzubremsen, so dass keine Antriebsleistung verpuffen kann, sondern schnell wieder an allen Rädern die Traktion zur Fahrbahn hergestellt wird.
-
Der Sperrwert eines Stirnraddifferentials kann durch das Vorsehen einer Differentialsperre konstruktiv erhöht werden. Jedoch ist meist nur eine geringe Stückzahl von Stirnraddifferentialen mit einem erhöhten Sperrwert, d.h. für Sportgetriebe mit Differentialsperre, erforderlich, so dass es mit hohen Kosten verbunden ist, für jede Baureihe ein Stirnraddifferential ohne Differentialsperre sowie ein Stirnraddifferential mit Differentialsperre zu konstruieren.
-
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern. Insbesondere soll ein Stirnraddifferential bereitgestellt werden, das kostengünstig herstellbar ist und vielfältig einsetzbar ist. Insbesondere soll das Stirnraddifferential sowohl für Anwendungen mit geringem Sperrwert als auch für Anwendungen mit hohem Sperrwert eingesetzt werden können.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Insbesondere wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Stirnraddifferential erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zwei Differentialsonnen an ihrem radialen Innenumfang jeweils eine Axialaussparung aufweisen, wobei die Axialaussparungen der zwei Differentialsonnen einen Aufnahmeraum zur wahlweisen Aufnahme eines Differentialsperren-Moduls zur Erhöhung eines Sperrwerts des Stirnraddifferentials bilden. Das heißt, dass das Stirnraddifferential einen Platzhalter, in Form des Aufnahmeraums, aufweist, so dass das Stirnraddifferential sowohl ohne Differentialsperren-Modul (mit einem geringeren Sperrwert) als auch mit Differentialsperren-Modul (mit einem erhöhten Sperrwert) seine Funktion erfüllen kann. Mit anderen Worten wird ein Stirnraddifferential bereitgestellt, in dem eine gekapselte Baugruppe eines Differentialsperren-Modul aufnehmbar ist.
-
Dies hat den Vorteil, dass das Differentialsperren-Modul zur Erhöhung des Sperrwerts des Stirnraddifferentials je nach Kundenwunsch verbaut werden kann (zur Gewährleistung eines hohen Sperrwerts) oder entfallen kann (zur Gewährleistung eines geringeren Sperrwerts), aber konstruktiv für beide Anwendungen das gleich aufgebaute Stirnraddifferential verwendet werden kann. Somit lässt sich die Anwendung als Sportgetriebe kostengünstig integrieren.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Axialaussparungen der zwei Differentialsonnen in Radialrichtung im Wesentlichen auf gleicher Höhe ausgebildet sein. So lässt sich ein ausreichender Aufnahmeraum bereitstellen, in dem ein kompaktes Differentialsperren-Modul untergebracht werden kann.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Differentialsperren-Modul für ein Stirnraddifferential gelöst, mit zwei relativ zueinander verdrehbaren Drehelementen, die jeweils mit einer Differentialsonne des Stirnraddifferentials drehfest verbindbar sind, und zwei Reibbelägen, die jeweils mit einem der beiden Drehelemente fest verbunden sind und zur Erhöhung eines Sperrwerts in dem Stirnraddifferential in Reibkontakt miteinander stehen. Das heißt, dass das Sperrmoment in dem Differentialsperren-Modul über Reibbeläge realisiert wird. Alternativ kann das Sperrmoment auch Fluidbasis umgesetzt sein. Durch die Realisierung des Sperrmoments über die Reibbeläge kann der Sperrwert vorteilhafterweise in Abhängigkeit einer Differenzdrehzahl zwischen den beiden Drehelementen (und somit zwischen den beiden Differentialsonnen) erhöht werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Differentialsperren-Modul ein Druckstück aufweisen, das drehfest mit einem der beiden Drehelemente verbunden sowie axial verschieblich zu dem einen der beiden Drehelemente angeordnet ist, wobei das Druckstück derart federvorgespannt angeordnet ist, dass es die beiden Reibbeläge axial gegeneinanderdrückt. So kann eine definierte Axialkraft auf die beiden Reibbeläge aufgebracht werden, so dass das Reibmoment und damit der Sperrwert über die Federvorspannung einstellbar ist.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Differentialsperren-Modul eine Feder oder mehrere Federn aufweisen, die eine Federvorspannung auf das Druckstück zum axialen Gegeneinanderdrücken der Reibbeläge aufbringt oder aufbringen. So kann auf konstruktiv besonders einfache Weise die Federvorspannung realisiert werden.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Differentialsperren-Modul eine Verliersicherung aufweisen, die die beiden Drehelemente radial und/oder axial zueinander festlegt. Das Vorsehen einer Verliersicherung gewährleistet, dass das Differentialsperren-Modul bei der Montage nicht auseinanderfällt. Somit kann die gekapselte Baugruppe des Differentialsperren-Moduls auf besonders einfache Weise gehandhabt werden.
-
Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Verliersicherung so ausgebildet sein, dass sie in einer Einbauposition Radialspiel und/oder Axialspiel zu einem der beiden Drehelemente hat. Insbesondere kann die Verliersicherung so ausgebildet sein, dass die Federvorspannung erst die Axialspiele im Stirnraddifferential schließt, bevor die Verliersicherung am gegenläufig rotierenden Bauteil/Drehelement anliegt. Somit wird kein zusätzlicher Verschleiß an der Verliersicherung erzeugt.
-
Gemäß einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform kann die Verliersicherung integral mit einem der beiden Drehelemente ausgebildet sein oder als von den beiden Drehelementen separates Bauteil ausgebildet sein. So kann die Verliersicherung besonders kostenneutral integriert werden.
-
Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Sperrdifferential mit einem Stirnraddifferential und einem Differentialsperren-Modul gelöst, wobei das Differentialsperren-Modul in Abhängigkeit eines gewünschten Sperrwerts in dem Aufnahmeraum eingebaut ist. Insbesondere kann das Differentialsperren-Modul zur Realisierung eines erhöhten Sperrwerts in dem Aufnahmeraum eingebaut sein und zur Realisierung eines geringeren Sperrwerts nicht in dem Aufnahmeraum eingebaut sein/entfallen. Dadurch, dass das Differentialsperren-Modul als eine gekapselte Baugruppe ausgebildet ist, kann das Sperrdifferential je nach Kundenwunsch flexibel bei der Endmontage zusammengestellt und angepasst werden, so dass auch unterschiedliche Anforderungen bezüglich des Sperrwerts mit dem konstruktiv gleich aufgebauten Stirnraddifferential erfüllt werden können.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann an einem radialen Innenumfang einer ersten Differentialsonne und/oder einer zweiten Differentialsonne der zwei Differentialsonnen eine Innenverzahnung ausgebildet sein, und an einem radialen Außenumfang eines ersten Drehelements und/oder eines zweiten Drehelements der beiden Drehelemente eine Außenverzahnung ausgebildet sein, wobei jeweils eines der Drehelement mit einer der Differentialsonnen über eine durch die Innenverzahnung und die Außenverzahnung gebildete Steckverzahnung drehfest miteinander verbindbar oder verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass die bereits bestehende Innenverzahnung an den Differentialsonnen genutzt werden kann, um die drehfeste Verbindung zwischen dem Differentialsperren-Modul, d.h. den Drehelementen, und dem Stirnraddifferential, d.h. den Differentialsonnen, herzustellen.
-
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine gekapselte Baugruppe zur Erhöhung des Sperrwerts eines Stirnraddifferentials. Dabei ist ein herkömmliche Differential mit einem Platzhalter, für das Differentialsperren-Modul, konstruiert, sodass die übliche Funktion ohne Sperre gewährleistet ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Reibflächen der beiden Differentialsonnen und dem Differentialkäfig bzw. den Hülsen auf beiden Seiten der Differentialsonnen gleich groß und auf dem gleichen Durchmesser liegen. Insbesondere kann das Sperrmoment in dem Differentialsperren-Modul über Reibbeläge realisiert werden, wobei alternativ auch andere Wirkmechanismen z.B. auf Fluid-Basis einsetzbar sind. Zum Beispiel können mehrere Reibbeläge, die drehfest miteinander verbunden sind, sowie eine oder mehrere Federn, welche die Reibbeläge aneinanderdrückt, montiert werden. Dabei kann das Differentialsperren-Modul an beiden Seiten eine drehfeste Verbindung zu den Differentialsonnen haben, etwa über Naben, die in bestehende Steckverzahnungen der Differentialsonnen einsteckbar sind. Zudem können die Bestandteile in dem Differentialsperren-Modul für die einfache Handhabung in der Montage verliergesichert sein. Insbesondere kann die Verliersicherung/ Zerfallsicherung ausreichend Radial- und Axialspiel in der Einbauposition haben, so dass kein Verschleiß aufgrund von unterschiedlichen Drehzahlen der Differentialsonnen entsteht und so dass die Federkraft erst die Axialspiele im Stirnraddifferential schließt, bevor die Verliersicherung zur Anlage am gegenläufig rotierenden Bauteil anliegt. Alternativ kann die Verliersicherung auch in die Drehelemente implementiert sein. Vorzugsweise kann das Differentialsperren-Modul ein linkes und ein rechtes Drehelement aufweisen, welche drehfest zwischen der linken und rechten Differentialsonne eingebaut ist. Dabei kann eine beidseitig drehfeste Verbindung zwischen dem Differentialsperren-Modul und dem Stirnraddifferential beispielsweise über eine vorhandene Steckverzahnung erfolgen. Zudem kann an dem rechten Drehelement ein Reibbelag angebracht sein, welcher mit einem Reibbelag durch ein gefedertes Druckstück zusammengedrückt wird, wobei das Druckstück axial verschiebbar und drehfest mit dem rechten Drehelement verbunden ist.
-
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines Sperrdifferential mit einem Stirnraddifferential und einem Differentialsperren-Modul, und
- 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 1, in dem das Differentialsperren-Modul dargestellt ist.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen können untereinander ausgetauscht werden.
-
1 zeigt ein Stirnraddifferential 1 für ein Kraftfahrzeug. Das Stirnraddifferential 1 weist eine erste Differentialsonne 2 und eine zweite Differentialsonne 3 auf. Die erste Differentialsonne 2 ist mit einer ersten (nicht dargestellten) Abtriebswelle zum Antrieb eines Rads des Kraftfahrzeugs verbindbar oder verbunden. Die zweite Differentialsonne 3 ist mit einer zweiten (nicht dargestellten) Abtriebswelle zum Antrieb eines Rads des Kraftfahrzeugs verbindbar oder verbunden.
-
Die zwei Differentialsonnen 2, 3 weisen an ihrem radialen Innenumfang jeweils eine Axialaussparung auf. Dabei bilden die Axialaussparungen der zwei Differentialsonnen 2, 3 einen Aufnahmeraum zur wahlweisen Aufnahme eines Differentialsperren-Moduls 4 zur Erhöhung eines Sperrwerts des Stirnraddifferentials 1. Vorzugsweise sind die Axialaussparungen der zwei Differentialsonnen 2, 3 in Radialrichtung im Wesentlichen auf gleicher Höhe ausgebildet. Wenn das Differentialsperren-Modul 4 in dem Stirnraddifferential 1 verbaut ist, wird ein Sperrdifferential gebildet, so dass das Sperrdifferential einen erhöhten Sperrwert besitzt. Wenn das Differentialsperren-Modul 4 nicht in dem Stirnraddifferential 1 verbaut ist, wird ein Stirnraddifferential ohne Sperrdifferential gebildet, so dass das Stirnraddifferential einen geringeren Sperrwert besitzt.
-
Das Differentialsperren-Modul 4 ist insbesondere in 2 vergrößert dargestellt.
-
Das Differentialsperren-Modul 4 weist ein ersten Drehelement 5 und ein zweites Drehelement 6 auf, wobei die beiden Drehelemente 5, 6 relativ zueinander drehbar sind. Das erste Drehelement 5 ist (im eingebauten Zustand des Differentialsperren-Moduls 4) drehfest mit der ersten Differentialsonne 2 verbindbar bzw. verbunden. Das zweite Drehelement 6 ist (im eingebauten Zustand des Differentialsperren-Moduls 4) drehfest mit der zweiten Differentialsonne 3 verbindbar bzw. verbunden.
-
Zudem weist das Differentialsperren-Modul 4 einen ersten Reibbelag 7 und einen zweiten Reibbelag 8 auf. Der erste Reibbelag 7 ist fest mit dem ersten Drehelement 5 verbunden. Der zweite Reibbelag 8 ist fest mit dem zweiten Drehelement 6 verbunden. Die beiden Reibbeläge 7, 8 stehen zur Erhöhung des Sperrwerts in dem Stirnraddifferential 1 miteinander in Reibkontakt.
-
Ferner kann das Differentialsperren-Modul 4 ein Druckstück 9 aufweisen. Das Druckstück 9 ist drehfest mit einem der beiden Drehelemente 5, 6, hier mit dem zweiten Drehelement 6, verbunden. Das Druckstück 9 ist axial verschieblich zu dem einen der beiden Drehelemente 5, 6, hier dem zweiten Drehelement 6, angeordnet. Dabei ist das Druckstück 9 derart federvorgespannt angeordnet, dass es die beiden Reibbeläge 7, 8 axial gegeneinanderdrückt. Somit stehen die Reibbeläge 7, 8 aufgrund der Anpresskraft des Druckstücks 9 in Reibkontakt miteinander, so dass bei einer Relativverdrehung zwischen den beiden Drehelement 5, 6 ein Reibmoment entsteht, welches den Sperrwert erhöht. Insbesondere kann das Differentialsperren-Modul 4 eine Feder 10 (oder mehrere Federn) aufweisen, die die Federvorspannung auf das Druckstück 9 zum axialen Gegeneinanderdrücken der Reibbeläge 7, 8 aufbringt. In der dargestellten Ausführungsform ist die Feder 10 axial zwischen dem Druckstück 9 und dem zweiten Drehelement 6 angeordnet.
-
Weiterhin kann das Differentialsperren-Modul 4 eine Verliersicherung 11 aufweisen. Die Verliersicherung legt die beiden Drehelemente 5, 6 radial und/oder axial zueinander fest. Vorzugsweise kann die Verliersicherung 11 so ausgebildet sein, dass sie in einer Einbauposition Radialspiel und/oder Axialspiel zu einem der beiden Drehelemente 5, 6 hat. Das heißt, dass die Verliersicherung 11 insbesondere nur an einem der beiden Drehelemente 5, 6 in der Einbauposition anliegt, so dass sie kein zusätzliches Reibmoment erzeugt.
-
In der dargestellten Ausführungsform ist die Verliersicherung 11 von den beiden Drehelementen 5, 6 separates Bauteil ausgebildet. Alternativ kann die Verliersicherung 11 auch integral mit einem der beiden Drehelemente 5, 6, d.h. in eines der beiden Drehelement 5, 6 implementiert, ausgebildet sein, auch wenn dies nicht dargestellt ist.
-
Das Druckstück 9 weist einen auf den zweiten Reibbelag 8 drückenden Kopf sowie einen Axialpin 12 auf, der in einer Axialführung 13 in dem zweiten Drehelement 6 axial verschieblich aufgenommen ist. Die Axialführung 13 ist exzentrisch zu der Drehachse des zweiten Drehelements 6 angeordnet, so dass der Axialpin 12 drehfest (bzgl. der Drehachse des zweiten Drehelements 6) mit dem zweiten Drehelement 6 verbunden ist. Die Axialführung 13 ist so ausgebildet, dass der Axialpin 12, wenn die Reibbeläge 7, 8 aneinander anliegen, noch in der Axialführung 13 aufgenommen ist.
-
In der dargestellten Ausführungsform weist die erste Differentialsonne 2 an ihrem radialen Innenumfang eine erste Innenverzahnung 14 und die zweite Differentialsonne 3 an ihrem radialen Innenumfang eine zweite Innenverzahnung 15 auf. Das erste Drehelement 5 weist an seinem radialen Außenumfang (im Bereich seines Nabenabschnitts) eine (nicht explizit dargestellte) erste Außenverzahnung auf. Das zweite Drehelement 6 weist an seinem radialen Außenumfang (im Bereich seines Nabenabschnitts) eine (nicht explizit dargestellte) zweite Außenverzahnung auf. Somit sind das Stirnraddifferential 1 und das Differentialsperren-Modul 4 drehfest miteinander verbunden oder verbindbar, indem die erste Innenverzahnung 14 mit der ersten Außenverzahnung eine erste Steckverzahnung bildet und die zweite Innenverzahnung 15 mit der zweiten Außenverzahnung eine zweite Steckverzahnung bildet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Stirnraddifferential
- 2
- erste Differentialsonne
- 3
- zweite Differentialsonne
- 4
- Differentialsperren-Modul
- 5
- erstes Drehelement
- 6
- zweites Drehelement
- 7
- erster Reibbelag
- 8
- zweiter Reibbelag
- 9
- Druckstück
- 10
- Feder
- 11
- Verliersicherung
- 12
- Axialpin
- 13
- Axialführung
- 14
- erste Innenverzahnung
- 15
- zweite Innenverzahnung
