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Die
Erfindung betrifft eine Differentialanordnung mit integriertem Gleichlaufgelenk
zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine derartige Differentialanordnung ist aus
DE 35 36 289 A1 bekannt.
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Darüber hinaus
zeigt die
DE 101 25
793 C2 eine Differentialanordnung mit einem Differentialkorb mit
darin integrierten Gleichlaufgelenken, der in einem Getriebegehäuse drehbar
gelagert ist. Die Differentialanordnung umfaßt mehrere Ausgleichsräder und
mit diesen kämmende
Seitenwellenräder,
die zur Drehmomentübertragung
auf zugehörige
Seitenwellen dienen. Um den axialen Bauraum der Differentialanordnung
gering zu halten, sind die Gleichlaufgelenke, deren Gelenkaußenteile
mit den Seitenwellenrädern
fest verbunden sind, vollständig
innerhalb des Differentialkorbs angeordnet. Axial benachbart zu den
Gleichlaufgelenken, die in Form von Festgelenken gestaltet sind,
hat der Differentialkorb zwei im Durchmesser reduzierte Lageransätze zur
Lagerung im Getriebegehäuse.
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Die
DE 103 52 904 A1 zeigt
eine Differentialanordnung mit einem Differentialkorb mit einem
integrierten Gleichlaufgelenk, das in Form eines Verschiebegelenks
gestaltet ist. Das Verschiebegelenk hat bodenseitig einen Zapfen,
der in das zugehörige Seitenwellenrad
zur Drehmomentübertragung
eingesteckt ist. Die aufgrund Drehmomentübertragung in Richtung von
der Mittelebene weg wirkenden Spreizkräfte werden über das Seitenwellenrad gegen
eine Eindrehung im Differentialkorb axial abgestützt. Das Verschiebegelenk hat
an seiner Außenumfangsfläche einen
zylindrischen Abschnitt zur Lagerung im Differentialkorb.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Differentialanordnung
mit zumindest einem integrierten Gleichlaufgelenk vorzuschlagen,
das kompakt aufgebaut ist und gleichzeitig eine gute Abstützung der
aufgrund Drehmomentübertragung
von der Mittelebene weg wirkenden Spreizkräfte gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Differentialanordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Es
ist zumindest eines der beiden Seitenwellenräder einstückig mit einem Gelenkaußenteil
eines Gleichlaufdrehgelenks gestaltet, d. h. es kann genau ein integriertes
Gleichlaufdrehgelenk vorgesehen sein, das mit einem der beiden Seitenwellenräder verbunden
ist, oder es können
zwei integrierte Gleichlaufdrehgelenke vorgesehen sein, die jeweils mit
einem der beiden Seitenwellenräder
verbunden sind.
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Durch
die integrale Gestaltung des Seitenwellenrads und des Gelenkaußenteils
können
Fertigungs- und Montageschritte eingespart werden, so daß die Herstellungskosten
insgesamt reduziert werden können.
Außerdem
ist die Abstützung
im Bereich des Bodens besonders günstig, weil das Gelenkaußenteil
dort eine große
Wandungsdicke und hohe Steifigkeit aufweist.
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Die
Abstützmittel
umfassen vorzugsweise einen Sicherungsring, der in eine Ringnut
in einer Außenumfangsfläche des
Gelenkaußenteils
eingreift. Die Ringnut ist axial im Bereich der Verzahnung des integralen
Seitenwellenrads angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine
besonders kurze axiale Baulänge
des Gelenkaußenteils.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Abstützmittel
weiterhin einen Stützring, gegen
den der Sicherungsring axial abgestützt ist, wobei der Stützring seinerseits
im Differentialkorb axial abgestützt
ist. Die Verwendung eines Stützrings ermöglicht ein
flächiges
Anlegen des Sicherungsrings, der somit auch bei starken Spreizkräften seine Form
beibehält.
Der Stützring
hat im Längsschnitt
betrachtet ein L-förmiges
Profil. Dabei hat der Stützring vorzugsweise
einen radial außen
liegenden und sich in axialer Richtung erstreckenden Abschnitt.
Auf diese Weise wird eine hohe Verformungssteifigkeit gewährleistet,
so daß das
integrale Seitenwellenrad sicher axial abgestützt wird. Weiterhin umfassen
die Stützmittel
vorzugsweise eine reibungsmindernde Anlaufscheibe, die zwischen
dem Stützring
und dem Differentialkorb angeordnet ist.
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In
Konkretisierung ist das Gleichlaufgelenk in Form eines Verschiebegelenks,
insbesondere eines Tripodegelenks, gestaltet. Das Gelenkaußenteil
ist vorzugsweise integral mit dem Seitenwellenrad durch Massivumformen,
insbesondere durch Schmieden, hergestellt ist.
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In
bevorzugter Ausgestaltung ist der Differentialkorb zweiteilig gestaltet
und weist ein topfförmiges
Korbteil und ein deckelförmiges
Korbteil auf. Dabei sind die beiden Korbteile vorzugsweise axial
im Bereich der Abstützmittel
miteinander verbunden. Auf diese Weise lassen sich die Abstützmittel
einfach montieren. Die Abstützmittel
sind in einem Einbauraum des Differentialkorbs aufgenommen, wobei
der Einbauraum durch Eindrehungen in beiden Korbteilen gebildet
ist. Vorzugsweise sind die Abstützmittel gegen
das Korbteil axial abgestützt,
in dem das Gelenkaußenteil
aufgenommen ist. Dies dient ebenfalls einer einfachen Montage. Der
Differentialkorb kann auch dreiteilig gestaltet sein, was insbesondere
bei sternförmigen
Trägerelementen
vorteilhaft ist, wobei eine Trennung der Korbteile im Bereich der
Abstützmittel
liegen sollte.
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Vorzugsweise
hat das Getriebegehäuse,
in dem der Differentialkorb drehbar gelagert ist, einen zum Gelenkaußenteil
koaxialen Ansatz, an dem eine stehende Faltenbalganordnung anschließbar ist,
die auf einem mit dem Gelenkaußenteil
drehfest verbundenen Wellenzapfen lagerbar ist. Alternativ hierzu kann
das Gelenkaußenteil öffnungsseitig
einen Abschnitt zum Befestigen einer mitrotierenden Faltenbalganordnung
aufweisen.
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Die
Differentialanordnung kann in Form eines Kegelraddifferentials gestaltet
sein, wobei die Seitenwellenräder
und die Ausgleichsräder
in Form von Kegelrädern
gestaltet sind. Alternativ hierzu kann die Differentialanordnung
auch in Form eines Kronenraddifferentials gestaltet sein, wobei
die Seitenwellenräder
in Form von Kronenrädern
und die Ausgleichsräder
in Form von Stirnrädern
gestaltet sind. Das Kronenraddifferential bietet den Vorteil eines
axial kurzen Bauraums, was in speziellen Anwendungsfällen besonders
günstig
ist.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt
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1 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
mit einem integrierten Gleichlaufgelenk in einer ersten Ausführungsform
im Längsschnitt;
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2 eine
erfindungsgemäße Differentialanordnung
mit einem integrierten Gleichlaufgelenk in einer zweiten Ausführungsform
im Längsschnitt;
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Die
Differentialanordnung 2 ist in einem nur teilweise dargestellten
feststehenden Getriebegehäuse 3 gelagert
und dient im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung
von einer nicht dargestellten Antriebswelle über zwei Seitenwellenräder 4, 5 auf
je einen zugehörigen
Wellenzapfen 6, von denen hier nur einer dargestellt ist.
Differentialanordnungen mit einseitig integriertem Verschiebegelenk 7 kommen
insbesondere in Antriebssträngen
von Kraftfahrzeugen mit in Bezug auf eine Fahrzeuglängsachse
außermittig
versetzt angeordnete Antriebswelle zum Einsatz, wie es beispielsweise
bei vorderradangetriebenen Kraftfahrzeugen mit quer eingebautem
Motor der Fall ist.
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Der
Differentialkorb 8 ist mehrteilig ausgebildet und umfaßt ein topfförmiges erstes
Korbteil 9 mit einem Flansch 12 sowie ein deckelförmiges zweites Korbteil 10 mit
einem Flansch 13, wobei an den Flanschen ein hier nicht
dargestelltes Tellerrad zum Einleiten eines Drehmoments in die Differentialanordnung 2 befestigt
werden kann. in dem Differentialkorb 8 ist ein Trägerelement 14 angeordnet,
welches gemeinsam mit dem Differentialkorb 8 um die Längsachse
A umläuft.
Das Trägerelement 14 hat mehrere Zapfen 15 mit
zur Drehachse A senkrechten Zapfenachsen B. Die Zapfen, deren Anzahl
beliebig sein kann, sind in radialen Durchbrüchen 16 im ersten Korbteil 9 aufgenommen.
Vorliegend ist das Trägerelement 14 integral
gestaltet und umfaßt
zwei Zapfen 15, wobei das Trägerelement zur Montage durch
die radialen Durchbrüche 16 eingeschoben
wird. Auf jedem der Zapfen 15 ist jeweils ein Ausgleichsrad 17 drehbar
gelagert, wobei als Lagerung eine Gleitlagerung vorgesehen ist.
Die Ausgleichsräder 17 sind
auf dem zugehörigen
Zapfen 15 axial begrenzt beweglich, wobei sie durch den
Verzahnungseingriff mit den Seitenwellenrädern 4, 5 auf
dem Zapfen 15 axial schwimmend gehalten sind.
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Über das
Trägerelement 14 und
die Ausgleichsräder 17 werden
das erste Seitenwellenrad 4 und das zweite Seitenwellenrad 5 angetrieben.
Ausgleichsräder
und Seitenwellenräder 4, 5 sind
in Form von Kegelrädern
gestaltet. Das linke der beiden Seitenwellenräder hat eine Nabe 18 mit
einer Innenverzahnung, in die ein hier nicht dargestellter Wellenzapfen
zur Drehmomentübertragung
drehfest eingesteckt werden kann. Das Seitenwellenrad 4 ist
unter Zwischenschaltung eines reibmindernden Anlaufscheibe 22 mit
einer Radialfläche
gegen das erste Korbteil 9 axial abgestützt.
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Das
rechte der beiden Seitenwellenräder
ist integral mit einem Gelenkaußenteil
23 des
Verschiebegelenks
7 ausgebildet, das in Form eines Tripodegelenks
gestaltet ist. Tripodegelenke sind grundsätzlich bekannt und beispielsweise
in der
DE 43 14 503 C1 beschrieben,
auf die insofern Bezug genommen wird. Das Verschiebegelenk umfaßt neben
dem Gelenkaußenteil
23 ein
sternförmiges
Gelenkinnenteil
24 mit drei Zapfen
25, auf denen
jeweils eine Rolleneinheit
26 drehbar gehalten ist. Die
Rolleneinheiten
26 greifen in zur Drehachse A parallel
verlaufende Bahnen
27 des Gelenkaußenteils
23 zur Drehmomentübertragung
auf das Gelenkinnenteil
24 ein. Der Wellenzapfen
6 ist
in das Gelenkinnenteil
24 des Verschiebegelenks
7 eingesteckt
und kann gegenüber dem
Gelenkaußenteil
23,
dessen Längsachse
mit der Drehachse A des Differentialkorbs
8 zusammen fällt, Winkelbewegungen
und Axialverschiebungen ausführen.
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Das
Gelenkaußenteil 23 ist
topfförmig
gestaltet und hat einen Boden 28 sowie eine Öffnung 29,
in die der Wellenzapfen 6 mit dem Gelenkinnenteil 24 eingeschoben
ist.
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Am
Boden 28 ist die Kegelradverzahnung des Seitenwellenrads 5 angeformt,
mit der die Ausgleichsräder 17 kämmen. Bei
Drehmomentübertragung
vom Differentialkorb 8 auf die Seitenwellenräder 4, 5 entstehen
Spreizkräfte,
die die Seitenwellenräder 4, 5 von
der Mittelebene weg beaufschlagen. Um diese Kräfte abzustützen sind an einer Außenumfangsfläche des
Gelenkaußenteils 23 Abstützmittel 29 vorgesehen.
Die Abstützmittel 29 umfassen
einen Sicherungsring 30, der in einer Ringnut 32 des Gelenkaußenteils 23 einsitzt
und gegen einen Stützring 33 unter
Zwischenschaltung einer Anlaufscheibe 34 im Differentialkorb 8 axial
abgestützt
ist. Die Anlaufscheibe 34 wird dabei nach Messung der axialen Baulänge zwischen
den beiden Seitenwellenrädern 4, 5 derart
ausgewählt,
daß ein
Mindestspiel für
die Verzahnung zwischen den Ausgleichsrädern 17 und den Seitenwellenrädern 4, 5 gewährleistet
ist. Der Stützring 33 hat
ein im Längsschnitt
betrachet L-förmiges
Profil. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich der Sicherungsring 30 tellerförmig verformt.
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Axial
im Überdeckungsbereich
mit den Abstützmitteln 29 sind
das topfförmige
Korbteil 9 und das deckelförmige Korbteil 10 mittels
einer Flanschverbindung miteinander verbunden. Diese Ausgestaltung
hat den Vorteil, daß der
Differentialkorb 8 modular aufgebaut ist, wobei anstelle
des deckelförmigen
Korbteils 12 zur Aufnahme des Gelenkaußenteils 23 auch ein
Deckel zur Aufnahme eines konventionellen Seitenwellenrads mit dem
topfförmigen Korbteil
verbunden werden kann. In dem topfförmigen Korbteil 9 und
dem deckelförmigen
Korbteil 10 sind jeweils Eindrehungen 19, 20 vorgesehen,
welche gemeinsam einen Einbauraum für die Abstützmittel 29 bilden,
so daß eine
einfache Montage gewährleistet
ist.
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Der
Differentialkorb 8 hat am topfförmigen Korbteil 9 und
am deckelförmigen
Korbteil 12 jeweils hülsenfömige Ansätze 35, 36 zur
Aufnahme von Wälzlagern 37, 38.
Axial benachbart zum gelenkseitigen Wälzlager 38 hat das
Getriebegehäuse 3 koaxial
zum Gelenkaußenteil 23 einen
zylindrischen Ansatz 39. Dieser dient zur Befestigung eines
ersten Bundes 40 einer Faltenbalganordnung 41.
An ihrem entgegengesetzten Ende ist die Faltenbalganordnung 41 mit
einem zweiten Bund 42 an eine Lageranordnung 43 angeschlossen,
in der der Wellenzapfen 6 drehbar gelagert ist. Diese sogenannte
stehende Faltenbalganordnung 41 überspannt den Ringraum zwischen
dem Getriebegehäuse 3 und
dem Wellenzapfen 6, so daß das Eindringen von Schmutz
in die Differentialanordnung 2 bzw. das Austreten von Schmiermittel
aus der Differentialanordnung 2 verhindert wird.
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Die
Differentialanordnung 2' nach 2 entspricht
hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise weitestgehend derjenigen
aus 1. Insofern wir auf die obige Beschreibung bezug
genommen, wobei hier gleiche Bauteile mit um eins gestrichenen Bezugsziffern
versehen sind.
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Die
vorliegende Differentialanordnung 2' unterscheidet sich von der Differentialanordnung
aus 1 dadurch, daß anstelle
eines Kegelraddifferentials ein Kronenraddifferential zum Einsatz
kommt. Dabei sind die beiden Seitenwellenräder 4', 5' in Form von Kronenrädern gestaltet
und die mit den Seitenwellenrädern 4', 5' kämmenden
Ausgleichsräder 17' sind in Form
von Stirnrädern
gestaltet. In der vorliegenden Differentialanordnung 2' ist das Trägerelement 14' sternförmig gestaltet
und hat drei radiale Zapfen 15' und einen zentralen Durchbruch 44,
in den die Nabe 18' des
linken Seitenwellenrads 4' teilweise
eintaucht. Das sternförmige
Trägerelement 14' wird axial
in die Differentialanordnung 2' eingesetzt. Daher ist der Differentialkorb 8' insgesamt dreiteilig und
umfaßt
ein topfförmiges
Korbteil 9',
ein zylindrisches Zwischenteil 45, das in axialen Schlitzen 46 die Zapfen 15' aufnimmt und
den Flansch 12' trägt, sowie
ein deckelförmiges
Korbteil 10'.
Zur Montage wird zunächst
das Trägerelement 14' mit seinen
Ausgleichsrädern 17' in das Zwischenteil 45 eingesetzt, das
anschließend
mit dem topfförmigen
Korbteil 9' verschweißt wird.
Zuletzt wird das Zwischenteil 45 mit dem deckelförmigen Korbteil 10' über die
Flansche 12', 13' mittels hier
nicht dargestellten Schrauben verbunden. Durch Ausgestaltung in
Form eines Kronenraddifferentials kann der axiale Bauraum der Differentialanordnung 2' minimiert werden,
was in speziellen Anwendungsfällen
besonders günstig
ist.
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- 2
- Differentialanordnung
- 3
- Getriebegehäuse
- 4
- Seitenwellenrad
- 5
- Seitenwellenrad
- 6
- Wellenzapfen
- 7
- Gleichlaufgelenk/Verschiebegelenk
- 8
- Differentialkorb
- 9
- topfförmiges Korbteil
- 10
- deckelförmiges Korbteil
- 12
- Flansch
- 13
- Flansch
- 14
- Trägerelement
- 15
- Zapfen
- 16
- Durchbruch
- 17
- Ausgleichsrad
- 18
- Nabe
- 19
- Eindrehung
- 20
- Eindrehung
- 22
- Anlaufscheibe
- 23
- Gelenkaußenteil
- 24
- Gelenkinnenteil
- 25
- Zapfen
- 26
- Rolleneinheiten
- 27
- Bahnen
- 28
- Boden
- 29
- Abstützmittel
- 30
- Sicherungsring
- 31
- hülsenförmigen Abschnitt
- 32
- Ringnut
- 33
- Stützring
- 34
- Anlaufscheibe
- 35
- Ansatz
- 36
- Ansatz
- 37
- Wälzlager
- 38
- Wälzlager
- 39
- Ansatz
- 40
- erster
Bund
- 41
- Faltenbalganordnung
- 42
- zweiter
Bund
- 43
- Lageranordnung
- 44
- Durchbruch
- 45
- Zwischenteil
- 46
- Schlitz
- A
- Drehachse
- B
- Zapfenachse