DE10333747A1

DE10333747A1 - Kompakte Differentialgehäusebaugruppe

Info

Publication number: DE10333747A1
Application number: DE10333747A
Authority: DE
Inventors: Richard Michael Ann Arbor Krzesicki; Thimothy James Redford Johnson; Gerald Stephen Detroit Szczepanski; Norman Brighton Szalony
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2004-02-12
Also published as: US6743138B2; GB2391276A; US20040018910A1; GB0313967D0; GB2391276B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Differentialachsbaugruppe (10) mit den folgenden Merkmalen: a) ein Achsgehäuse (12), welches dazu ausgebildet ist, zwei Achshalbwellen aufzunehmen, und b) ein Differentialgetriebe (14), das direkt vom Achsgehäuse getragen wird, wobei vom Achsgehäuse (12) aufgenommene Achshalbwellen in Eingriff mit dem Differentialgetriebe (14) gelangen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Differentialachsbaugruppe mit einem Differentialgetriebe, das in einem Achsgehäuse angeordnet ist. Genauer ausgedrückt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Differentialachsbaugruppe mit Ausgleichskegelrädern, die direkt von einem Tellerrad gehalten werden, so dass für das Differentialgetriebe kein zusätzliches Differentialgehäuse erforderlich ist.
Differentialgetriebe werden in Kraftfahrzeugen zur Leistungsübertragung von einer Antriebswelle auf Achsen und Räder des Fahrzeugs eingesetzt. Die Antriebswelle des Fahrzeugs ist mit einem Hypoidkegelrad verbunden, das in ein Hypoidtellerrad greift, wobei das Hypoidtellerrad in der Regel an einem Differentialgehäuse angebracht ist. Über das Kegelrad und das Tellerrad wird die Drehbewegung der Antriebswelle an das Differentialgehäuse übertragen, so dass sich das Differentialgehäuse senkrecht zur Z-Achse des Fahrzeugs dreht, um die die Antriebswelle rotiert. Die Enden der Fahrzeugachsen werden im Differentialgehäuse gelagert und mittels eines Differentialgetriebes wie zum Beispiel ein Kegelraddifferentialgetriebe mit dem Differentialgehäuse verbunden. Auf diese Weise versetzt die Antriebswelle das Differentialgehäuse über das Hypoidantriebsrad und das Hypoidtellerrad in Drehung senkrecht zur Z-Achse des Fahrzeugs, und das Differentialgetriebe versetzt die Achsen des Fahrzeugs in Drehung, so dass die Räder des Fahrzeugs angetrieben werden.
In der Regel umfasst das Differentialgetriebe zwei Achswellenkegelräder, die direkt mit den Achsen verbunden sind, und zwei Ausgleichskegelräder, die in die Achswellenkegelräder eingreifen. Die Ausgleichskegelräder werden üblicherweise von einem durch das Differentialgehäuse verlaufenden Differentialstift gehalten. Die Ausgleichskegelräder sind drehbar auf dem Differentialstift gelagert, so dass sich die Fahrzeugachsen relativ zueinander drehen können. Das Antriebsmoment wird somit von der Antriebswelle über das Ausgleichskegelrad und das Tellerrad übertragen und dann über das Differentialgehäuse an den Differentialstift. Das Differentialgehäuse muss daher eine ausreichend hohe mechanische Stabilität aufweisen, um eine problemlose Lastübertragung zu gewährleisten. Um die erforderliche Stabilität zu gewährleisten, muss das Differentialgehäuse jedoch in der Regel relativ groß ausgebildet sein, was mit einem hohen Gewicht und Kostenaufwand verbunden ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Differentialachsbaugruppe mit verringerter Größe und Gewicht anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Differentialachsbaugruppe mit einem Differentialgetriebe, dessen Hypoidtellerrad und Achswellenkegelräder direkt vom Achsgehäuse gehalten werden und dessen Ausgleichskegelräder direkt vom Hypoidtellerrad gehalten werden, so dass kein Differentialgehäuse mehr erforderlich ist.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Differentialachsbaugruppe;
2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in 1;
3 zeigt eine Explosionsansicht von Hypoidtellerrad, Differentialstift und Ausgleichskegelrädern einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer Differentialachsbaugruppe;
4 zeigt eine Explosionsansicht von Hypoidtellerrad, Differentialstift und Ausgleichskegelrädern einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer Differentialachsbaugruppe;
5 zeigt eine ähnliche Explosionsansicht wie 3, allerdings mit einem alternativen Hypoidtellerrad; und
6a bis 6c zeigen unterschiedliche Ansichten einer sphärischen Sicherungsscheibe.
Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung soll den Umfang der Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränken, sondern es vielmehr einem Fachmann ermöglichen, die Erfindung herzustellen und einzusetzen.
In den 1 und 2 wird mit dem Bezugszeichen 10 eine Differentialachsbaugruppe allgemein dargestellt. Die Differentialachsbaugruppe 10 umfasst ein Achsgehäuse 12, das so gestaltet ist, dass es zwei Achshalbwellen (nicht abgebildet) aufnehmen kann. Ein Differentialgetriebe 14 wird direkt vom Achsgehäuse 12 getragen. Das Differentialgetriebe 14 ist so im Achsgehäuse 12 angeordnet, dass die Achshalbwellen in das Differentialgetriebe 14 eingreifen, wenn sie vom Achsgehäuse 12 aufgenommen werden.
Wie in 2 gezeigt wird, handelt es sich bei dem Differentialgetriebe 14 vorzugsweise um ein Kegelradgetriebe. Das Differentialgetriebe 14 umfasst im Allgemeinen zwei Achswellenkegelräder 16, die im Wesentlichen axial zueinander ausgerichtet und mit einem axialen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei sie im Achsgehäuse 12 gelagert sind. Die Achswellenkegelräder 16 sind so gestaltet, dass sie jeweils in Eingriff mit einem Ende einer Achshalbwelle des Fahrzeugs gelangen können. Das Achsgehäuse 12 umfasst vorzugsweise zwei gegenüberliegende axial ausgerichtete Öffnungen 18, in denen jeweils eines der Achswellenkegelräder 16 gelagert ist. Jede der gegenüberliegenden axial ausgerichteten Öffnungen 18 weist eine Stufe 20 auf, auf der jeweils eine Sicherungsscheibe 22 positioniert ist. Die Sicherungsscheiben 22 dienen als axiale Abstützung für die Achswellenkegelräder 16. Darüber hinaus umfasst die Differentialachsbaugruppe 10 zwei Drucklager 24, wobei jeweils ein Drucklager 24 zwischen einem Achswellenkegelrad 16 und einer Sicherungsscheibe 22 angeordnet ist. Die Drucklager 24 ermöglichen eine Drehung der Achswellenkegelräder 16 relativ zum Achsgehäuse 12.
Ein Hypoidtellerrad 26 ist drehbar im Achsgehäuse 12 angeordnet. Das Hypoidtellerrad 26 ist im Allgemeinen ringförmig und weist eine im Wesentlichen zylindrische Innenfläche 28 und eine Mehrzahl von Zähnen auf, die entlang dem Radumfang angeordnet sind und sich von einer Seitenfläche des Hypoidtellerrads 26 erheben. Die Zähne sind so gestaltet, dass sie präzise in die entsprechenden Zähne eines Antriebskegelrades 30 greifen. Das Antriebsrad 30 ist so gestaltet, dass es mit der Antriebswelle des Fahrzeugs verbunden werden kann. Die zylindrische Innenfläche 28 umfasst vorzugsweise zwei ringförmige, mit einem axialen Zwischenraum angeordnete und nach innen weisende Flächen 32. Das Achsgehäuse 12 umfasst dann zwei korrespondierende ringförmige, mit einem axialen Zwischenraum angeordnete und nach außen weisende Flächen 34.
Das Hypoidtellerrad 26 ist im Achsgehäuse 12 drehbar in zwei Wälzlagern 36 gelagert, die zwischen den ringförmigen, nach innen weisenden Flächen 32 des Hypoidtellerrad 26 und den ringförmigen, nach außen weisenden Flächen 34 des Achsgehäuses 12 angeordnet sind. Das Hypoidtellerrad 26 wird im Achsgehäuse 12 vorzugsweise in zwei Kugellager oder Schräglager gelagert, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das Hypoidtellerrad 26 auch mittels geeigneten Lagern eines anderen Typs gelagert werden kann.
Zwei oder mehr Ausgleichskegelräder 37 sind im Wesentlichen gegenüberliegend und in gleichmäßigen Abständen entlang der Innenfläche 28 des Hypoidtellerrads 26 angeordnet. Jedes der Ausgleichskegelräder 37 greift in die Achswellenkegelräder 16 ein. Die Ausgleichskegelräder 37 weisen eine nach außen weisende erste Seite 38 und eine nach innen weisende zweite Seite 40 auf. Darüber hinaus umfasst jedes Ausgleichskegelrad 37 eine Durchgangsbohrung 42, die sich von der ersten Seite 38 bis zur zweiten Seite 40 erstreckt. Die erste Seite 38 der Ausgleichskegelräder 37 weist eine im Wesentlichen sphärische Oberfläche auf.
Ein Differentialstift 44 ist am Hypoidtellerrad 26 befestigt und verläuft diametral durch das Hypoidtellerrad 26. Der Differentialstift 44 verläuft durch die Durchgangsbohrungen 42 der Ausgleichskegelräder 37, so dass die Ausgleichskegelräder 37 drehbar und in Kontakt mit den Achswellenkegelrädern 16 auf dem Differentialstift 44 gehalten werden.
Die zylindrische Innenfläche 28 des Hypoidtellerrads 26 weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 46 auf. Die Ausnehmungen 46 befinden sich zwischen den ringförmigen, mit einem axialen Zwischenraum angeordneten und nach innen weisenden Flächen 32. Der Differentialstift 44 greift in die Ausnehmungen 46 des Hypoidtellerrads 26, so dass er vom Hypoidtellerrad 26 getragen wird. 3 zeigt, dass die Ausnehmungen 46 sich in Axialrichtung über die gesamte Innenfläche 28 des Hypoidtellerrads 26 erstrecken können, so dass der Differentialstift 44 in beiden Richtungen in das Hypoidtellerrad 26 eingeführt werden kann. Wie in 5 gezeigt wird, können sich die Ausnehmungen 46 alternativ auch nur durch einen Teil der Innenfläche 28 des Hypoidtellerrads 26 erstrecken, so dass ein Anschlag für die Enden der Differentialstifte 44 gebildet wird.
Die äußeren Enden der beiden Achshalbwellen sind jeweils mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden. Die inneren Enden der beiden Achshalbwellen greifen jeweils in eines der Achswellenkegelräder 16 ein, und die Achswellenkegelräder 16 greifen in die Ausgleichskegelräder 37 ein. Auf diese Weise wird die Drehung des Hypoidtellerrads 26 durch die Differentialstifte 44 auf die Ausgleichskegelräder 37 übertragen und von dort auf die Achswellenkegelräder 16, wobei sich die Achshalbwellen relativ zueinander drehen können. Das Antriebsmoment der Antriebswelle wird somit direkt vom Hypoidantriebskegelrad 30 auf das Hypoidtellerrad 26 übertragen und von dort über den Differentialstift 44 auf die Ausgleichskegelräder 37. auf diese Weise kann Differentialachsbaugruppe 10 ohne separates Differentialgehäuse konstruiert werden, da kein Differentialgehäuse zum Lagern des Differentialstifts 44 und der Kegelräder 16, 37 erforderlich ist. Das Hypoidtellerrad 26 und die Ausgleichskegelräder 37 sind vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigt, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass auch andere Materialien eingesetzt werden können, sofern sie eine vergleichbare Härte und Festigkeit aufweisen.
In 3 wird eine erste bevorzugte Ausführungsform gezeigt, wobei der Differentialstift 44 gerade ist und zwei Enden aufweist. Zwei Ausgleichskegelräder 37 sind an den gegenüberliegenden Enden des Differentialstifts 44 gelagert. In 4 wird eine zweite bevorzugte Ausführungsform gezeigt, wobei der Differentialstift 44 zwei gerade, kreuzförmig angeordnete Abschnitte mit insgesamt vier Enden aufweist. In dieser Ausführungsform umfasst die Baugruppe vier Ausgleichskegelräder 37, wobei jedes Ausgleichskegelrad 37 auf einem Ende des Differentialstifts 44 gelagert ist. In einer dritten bevorzugten Ausführungsform (nicht abgebildet) umfasst die Baugruppe drei Ausgleichskegelräder 37, wobei jedes Ausgleichskegelrad 37 auf einem von drei in gleichmäßigen Abständen angeordneten Enden eines Differentialstifts gelagert ist.
In allen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Differentialachsbaugruppe eine Mehrzahl sphärischer Sicherungsscheiben 48. Jeweils eine sphärische Sicherungsscheibe 48 ist zwischen jedem Ausgleichskegelrad 37 und dem Hypoidtellerrad 26 angeordnet. Wie in den 6a, 6b und 6c gezeigt wird, weisen die sphärischen Sicherungsscheiben 48 vorzugsweise eine zylindrische Oberseite 50 und eine sphärische Unterseite 52 auf. Der Radius der zylindrischen Oberseite 50 jeder sphärischen Sicherungsscheibe 48 entspricht dem Radius der zylindrischen Innenfläche 28 des Hypoidtellerrads 26, so dass die Oberseite 50 jeder sphärischen Sicherungsscheibe 48 glatt auf der zylindrischen Innenfläche 28 des Hypoidtellerrads 26 aufliegt. Der Radius der sphärischen Unterseite 52 jeder sphärischen Sicherungsscheibe 48 entspricht dem Radius der nach außen weisenden ersten Seite 38 der Ausgleichskegelräder 37, so dass die Unterseite 52 jeder sphärischen Sicherungsscheibe 48 glatt auf der nach außen weisenden ersten Seite 38 der Ausgleichskegelräder 37 aufliegt.
Darüber hinaus weist jede sphärische Sicherungsscheibe 48 vorzugsweise eine Außenfläche 54 mit zwei Abflachungen 56 auf. Wie in 2 gezeigt wird, weist das Achsgehäuse 12 Abflachungen 58 auf, die mit den Abflachungen 56 der sphärischen Sicherungsscheibe 48 korrespondieren.
Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, umfasst das Achsgehäuse 12 ein Antriebsgehäuse 60. Im Antriebsgehäuse 60 ist das Antriebskegelrad 30 gelagert, das an einem ersten Ende 62 in das Hypoidtellerrad 26 greift und an einem zweiten Ende 64, das dem ersten Ende 62 gegenüberliegt, so gestaltet ist, dass die Antriebswelle des Fahrzeugs darin eingreift. Das Antriebsmoment wird von der Antriebswelle des Fahrzeugs zum Antriebskegelrad 30 r übertragen und von dort über das Hypoidtellerrad 26 und den Differentialstift 44 auf die Ausgleichskegelräder 37 und die Achswellenkegelräder 16.
Die obige Darlegung beschreibt die bevorzugten Ausführungsformen. Der Fachmann erkennt aus einer derartigen Darlegung und aus den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen ohne weiteres, dass Änderungen und Modifikationen an den bevorzugten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist. Die bevorzugten Ausführungsformen wurden in illustrativer Weise beschrieben, und es wird darauf hingewiesen, dass die verwendete Terminologie im Sinne beschreibender Wörter und nicht im Sinne einer Einschränkung zu verstehen ist.

Claims

Differentialachsbaugruppe (10) mit den folgenden Merkmalen: a. ein Achsgehäuse (12), welches dazu ausgebildet ist, zwei Achshalbwellen aufzunehmen, und b. ein Differentialgetriebe (14), das direkt vom Achsgehäuse getragen wird, wobei vom Achsgehäuse (12) aufgenommenen Achshalbwellen in Eingriff mit dem Differentialgetriebe (14) gelangen.
Differentialachsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Differentialgetriebe (14) weiterhin folgendes umfasst: a. zwei Achswellenkegelräder (16), die i. im Wesentlichen axial zueinander ausgerichtet und mit einem axialen Zwischenraum angeordnet sind, ii. vom Achsgehäuse (12) getragen werden, und iii. so gestaltet sind, dass sie jeweils mit einem Ende einer Achshalbwelle in Eingriff gelangen können; b. zumindest zwei Ausgleichskegelräder (37), die axial zueinander ausgerichtet und mit einem axialen Zwischenraum angeordnet sind, wobei jedes Ausgleichskegelrad (37) in zumindest eines der Achswellenkegelräder (16) eingreift; c. ein im Achsgehäuse (12) gehaltenes Hypoidtellerrad (26); und d. ein vom Hypoidtellerrad (26) getragener und diametral durch das Hypoidtellerrad (26) verlaufender Differentialstift (44), auf dem die in Eingriff mit den Achswellenkegelrädern (16) stehenden Ausgleichskegelräder (37) drehbar gelagert sind.
Differentialachsbaugruppe (10) nach Anspruch 2, wobei das Achsgehäuse (12) zwei gegenüberliegende axial zueinander ausgerichtete Öffnungen (18) umfasst, in denen jeweils eines der Achswellenkegelräder (16) gelagert ist.
Differentialachsbaugruppe (10) nach Anspruch 3, wobei jede der gegenüberliegenden axial ausgerichteten Öffnungen (18) eine Stufe (20) aufweist und wobei die Differentialachsbaugruppe (10) zumindest zwei Sicherungsscheiben (22) aufweist, die jeweils zwischen einem Achswellenkegelrad (16) und einer Stufe (20) angeordnet sind und dabei eine axiale Abstützung für die Achswellenkegelräder (16) ausbilden.
Differentialachsbaugruppe (10) nach Anspruch 4, wobei zwischen jedem Achswellenkegelrad (16) und jeder Sicherungsscheibe (22) jeweils ein Drucklager (24) angeordnet ist, um eine Drehung der Achswellenkegelräder (16) relativ zum Achsgehäuse (12) zu ermöglichen.
Differentialachsbaugruppe (10) nach Anspruch 2, wobei a. das Hypoidtellerrad (26) eine zylindrische Innenfläche (28) aufweist, die zwei ringförmige, mit einem axialen Zwischenraum angeordnete und nach innen weisende Flächen (32) umfasst, b. das Achsgehäuse (12) zwei ringförmige, mit einem axialen Zwischenraum angeordnete und nach außen weisende Flächen (34) aufweist, und c. das Hypoidtellerrad (26) im Achsgehäuse (12) drehbar in zwei Wälzlagern (36) gelagert ist, die zwischen den ringförmigen, nach innen weisenden Flächen (32) und den ringförmigen, nach außen weisenden Flächen (34) angeordnet sind.
Differentialachsbaugruppe (10) nach Anspruch 6, wobei es sich bei den Wälzlagern (36) um Kugellager handelt.
Differentialachsbaugruppe (10) nach Anspruch 6, wobei es sich bei den Wälzlagern (36) um Schräglager handelt.
Differentialachsbaugruppe (10) nach Anspruch 6, wobei die zylindrische Innenfläche (28) des Hypoidtellerrads (26) Ausnehmungen (46) aufweist, die sich zwischen den ringförmigen, mit einem axialen Zwischenraum angeordneten und nach innen weisenden Flächen (32) befinden, und wobei der Differentialstift (44) in die Ausnehmungen (46) eingreift, so dass er vom Hypoidtellerrad (26) getragen wird.