DE19637120C1

DE19637120C1 - Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19637120C1
Application number: DE1996137120
Authority: DE
Inventors: Erwin Mauritz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2016-09-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach der Gattung des Hauptanspruches.

Aus der US 4 513 635 ist ein Differentialgetriebe bekannt, dessen Gehäuse mit einem Antriebsritzel verbunden ist. In das Gehäuse ist ein Bolzen eingesetzt, auf dem zwei gegenüberliegende Ausgleichskegelräder gelagert sind. Diese stehen mit zwei Achswellenkegelrädern im Eingriff, die drehfest mit jeweils einer Antriebswelle verbunden sind. Diese Antriebswellen sind drehbar im Gehäuse des Differentialgetriebes gelagert. Die Ausgleichskegelräder stützen sich mit ihrer gewölbten Oberfläche unter Zwischenlage jeweils einer gewölbten Anlaufscheibe am Gehäuse ab. Durch diese Anlaufscheiben wird das Reibverhalten des Differentialgetriebes verbessert. Gleichzeitig kann durch Vorsehen dieser Anlaufscheiben auf eine aufwendige Oberflächenbehandlung bzw. eine Wärmebehandlung des Gehäuses verzichtet werden. Die Achswellenkegelräder stützen sich ebenfalls im Gehäuse ab und haben dazu ebene Anlageflächen, die sich unter Zwischenlage von tellerförmigen Federscheiben an ebenen Anlageflächen des Gehäuses abstützen. Durch die Vorspannung dieser Federscheiben soll das Zahnflankenspiel der miteinander in Eingriff stehenden Kegelzahnräder reduziert werden. Durch diesen Spielausgleich sollen gleichzeitig Lastwechselgeräusche vermieden werden. Eine derartige Ausbildung von Anlaufscheiben und Federscheiben hat den Nachteil, daß durch die ebenen Anlageflächen ein ungünstiger Spannungsverlauf im Gehäuse verursacht wird, so daß in diesem Bereich das Gehäuse mit relativ großer Wandstärke ausgebildet werden muß. Durch diese große Wandstärke wird ein hohes Gewicht des Gehäuses verursacht. Darüber hinaus führt die Ausbildung einer ebenen Anlagefläche zu großen Bauteildurchmessern der Kegelräder und der entsprechenden Gehäuseabschnitte, so daß eine einteilige Gehäuseausbildung aufgrund der erforderlichen Montageöffnungen oftmals nicht ausführbar ist oder zu deutlich höheren Aufwendungen, insbesondere höheren Gewichten führt. Große Montageöffnungen führen dazu, daß im Ausgleich die Wandstärken des Gehäuses besonders groß werden müssen, um eine ausreichende Festigkeit zu erzielen. Bei einteiligen Gehäusen sind darüber hinaus ebene Anlageflächen aufwendiger zu fertigen, da eine durchgehende Bearbeitung der ansonsten kugelförmigen Innenseite nicht möglich ist. Zweiteilige Gehäuse sind dagegen aufwendiger in der Fertigung und der Montage.

Aus der US 4 959 043 ist weiterhin ein Differentialgetriebe bekannt, bei dem jeweils eine gewölbte Anlaufscheibe zwischen einem Ausgleichskegelrad und dem Gehäuse liegt. Diese gewölbte Anlaufscheibe ist mit einem etwa radial abgewinkelten Fortsatz versehen, der als Verdrehsicherung dient.

Aus der DE 44 17 373 A1 ist weiterhin ein Differentialgetriebe bekannt, bei dem zwischen den Ausgleichsrädern und einem diesen jeweils zugeordneten Stützring ein Führungsring angeordnet ist, dessen Ringfläche als Lauffläche zwischen Ausgleichsrad und Stützring dient. Dieser Führungsring hat mehrere vom Außenumfang abgewinkelte Federarme. Neben der Wirkung als Lauf bzw. Gleitfläche zwischen Ausgleichskegelrad und dem Stützring dient die Anlaufscheibe außerdem als Führungs- und Zentrierelement für die lagerichtige Montage des Achsbolzens und eines Käfigs.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Differentialgetriebe dahingehend zu verbessern, daß das Zahnflankenspiel der miteinander in Eingriff stehenden Kegelzahnräder so ausgeglichen wird, daß auftretende Lastwechselgeräusche verhindert bzw. reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.

Durch die Ausbildung von gewölbten Anlaufscheiben, die mit radialen Fortsätzen versehen sind, die federnd am Gehäuse anliegen, kann ein Spielausgleich der in Eingriff stehenden Kegelräder ermöglicht werden, um damit Lastwechselgeräusche wirksam zu verhindern. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Anlaufscheiben können die anliegenden Kegelräder und das Gehäuse jeweils mit einer für den Spannungsverlauf und die Bauteilabmessungen günstigen Kugelform ausgebildet werden. Die Ausbildung von ebenen Anlageflächen ist nicht erforderlich, dadurch kann das Gehäuse spannungsoptimiert bei geringem Gewicht ausgebildet werden. Dadurch wird die Verwendung von einteiligen Gehäusen ermöglicht, deren Innenraum kugelförmig ohne Absätze bearbeitet werden kann.

Die Federwirkung der Anlaufscheiben läßt sich auf besonders vorteilhafte Weise erreichen, wenn diese einen ringförmigen Grundkörper in Form einer Kugelkalotte haben, von dem die federnden Fortsätze tangential abstehen. Dadurch wird eine progressive Federkennlinie ermöglicht. Gleichzeitig ergeben sich durch die radialen Fortsätze relativ große für die Federwirkung maßgebliche Durchmesser. Das hat den Vorteil, daß insbesondere zu Beginn der Federverformung die Federkräfte gering sind und somit bei ausreichendem Federweg eine Montage der Kegelräder von Hand möglich ist. Durch diese Ausbildung der Anlaufscheiben wird eine gute Federwirkung erzielt, gleichzeitig ist eine großflächige Anlagefläche vorhanden.

Die Federwirkung der Anlaufscheiben kann dabei bei geringem Bauteilgewicht erzielt werden, wenn die federnden Fortsätze als radial abstehende, gleichmäßig über den Umfang verteilte Finger ausgebildet sind.

Die Montage des Differentialgetriebegehäuses wird auf vorteilhafte Weise vereinfacht, wenn die Anlaufscheiben mit den federnden Fortsätzen zwischen den Achswellenkegelrädern und dem Gehäuse angeordnet sind.

Das Reibungsverhalten des Gesamtdifferentialgetriebes läßt sich darüber hinaus weiter verbessern, wenn zusätzlich weitere, ungefederte Anlaufscheiben zwischen den Ausgleichskegelrädern und dem Gehäuse angeordnet sind.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht des Längsschnittes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht einer Anlaufscheibe und

Fig. 4 einen Schnitt durch diese Anlaufscheibe entlang der Linie IV-IV nach Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Differentialgetriebe 1 hat ein Gehäuse 2, das an seiner Außenseite mit einem nicht näher dargestellten Antriebsritzel verbunden ist. Das Gehäuse 2 wird von zwei sich rechtwinkelig kreuzenden Bohrungen 3, 4 durchdrungen, von denen die Bohrung 3 zur Aufnahme eines Bolzens 5 und die Bohrung 4 zur Aufnahme von nicht dargestellten Antriebswellen dient. Der Bolzen 5 wird durch einen Sicherungsstift 6 im Gehäuse fixiert. Auf dem Bolzen 5 sind zwei Ausgleichskegelräder 7, 8 drehbar gelagert, die im kugelförmigen Innenraum 9 angeordnet sind. Die beiden Ausgleichskegelräder 7 und 8 liegen sich gegenüber und stehen mit zwei Achswellenkegelrädern 10, 11 im Eingriff, die drehfest mit jeweils einer nicht näher dargestellten Antriebswelle verbunden sind und durch diese im jeweiligen Abschnitt der Bohrung 4 des Gehäuses 2 gelagert sind. Die Ausgleichskegelräder 7 und 8 und die Achswellenkegelräder 10 und 11 haben jeweils eine gewölbte Außenfläche in Form eines Kugelabschnittes und stützen sich, wie nachfolgend näher beschrieben, über ihre Außenflächen 12 bis 15 jeweils an der Innenseite des Gehäuses 2 ab.

Die Abstützung der Ausgleichskegelräder 7 und 8 und der Achswellenkegelräder 10, 11 wird hier nur am Beispiel des in fig. 2 dargestellten Ausgleichskegelrades 7 und Achswellenkegelrades 11 erläutert und gilt in analoger Weise für die gegenüberliegenden Kegelräder 8 und 10. Zwischen dem Ausgleichskegelrad 7 und der Innenseite 16 des Gehäuses 2 ist eine gewölbte Anlaufscheibe 17 angeordnet, die die Form einer Kugelkalotte aufweist und eine Öffnung 18 mit eingezogenem Rand zur Lagesicherung und Durchführung des Bolzens 5 hat. Die Wölbung der Anlaufscheibe 17 ist an die Außenwölbung des Ausgleichskegelrades 7 einerseits und an die Innenwölbung der Innenseite 16 des Gehäuses 2 angepaßt. Diese Anlaufscheibe ist aus einem relativ dünnen Blechmaterial gefertigt, dessen Härte und Oberflächeneigenschaften auf die Reibpaarung mit der Außenfläche 12 des Ausgleichskegelrades 7 angepaßt ist.

Zwischen dem Achswellenkegelrad 11 und dem angrenzenden Bereich der Innenseite 16 des Gehäuses 2 ist die in Fig. 3 und 4 näher dargestellte Anlaufscheibe 18 angeordnet. Die Anlaufscheibe 18 hat einen ringförmigen Grundkörper 19, der eine gleichmäßige kugelige Wölbung aufweist. Der innere Kugelradius des Grundkörpers 19 entspricht zumindest annähernd dem äußeren Kugelradius des Achswellenkegelrades 11. Vom Außenumfang des Grundkörpers 19 gehen in diesem Ausführungsbeispiel zwölf gleichmäßig über den Umfang verteilte federnde Fortsätze 20 aus. Diese federnden Fortsätze 20 erstrecken sich bezogen auf die Ringform des Grundkörpers in radialer Richtung. In Bezug auf die gewölbte Formgebung des Grundkörper verlaufen die Fortsätze 20 tangential. Die Innenseite des ringförmigen Grundkörpers 19 ist mit einem eingezogenen Rand 21 versehen, der zur Lagesicherung bei der Montage dient und durch den im eingebauten Zustand die nicht dargestellte Antriebswelle durchgeführt ist. Die Anlaufscheibe 18 ist im zusammengebauten Differentialgetriebe so angeordnet, daß der Grundkörper 19 mit seiner gewölbten Innenseite an der Außenfläche 15 des Achswellenkegelrades anliegt. Die vom Grundkörper radial bzw. tangential abstehenden federnden Fortsätze 20 liegen im unbelasteten Zustand des Differentialgetriebe mit ihren äußeren Enden an der Innenseite des Gehäuses 16 an. Durch die federnde Wirkung der Fortsätze 20 wird das Achswellenkegelrad 11 nach innen gedrückt, so daß eventuell vorhandenes Zahnflankenspiel verringert wird. Im Betrieb des Differentialgetriebes wird durch die Vorspannung der federnden Fortsätze 20 das Zahnflankenspiel der miteinander in Eingriff stehenden Kegelräder auch bei auftretenden axialen Verschiebungen minimiert. Die Anlaufscheibe 18 ist dabei so ausgebildet, daß sie eine progressive Federkennlinie aufweist. Bei Belastung durch das nach außen drückende Achswellenkegelrad 11 rollen die federnden Fortsätze 20 über die Außenfläche 15 ab so daß sich damit die wirksame Hebellänge über den axialen Weg des Achswellenkegelrades progressiv verringert.

Claims

1. Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse (2), in dem Ausgleichskegelräder (7, 8) drehbar gelagert sind, die sich in axialer Richtung am Gehäuse abstützen und die mit Achswellenkegelrädern (10, 11) im Eingriff stehen, die sich ebenfalls am Gehäuse abstützen, mit mindestens einer gewölbten Anlaufscheibe (18) zwischen einem der Kegelräder und dem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheibe (18) mit radialen Fortsätzen (20) versehen ist, die federnd am Gehäuse (2) anliegen.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheibe (18) einen ringförmigen Grundkörper (19) hat, der die Form einer Kugelkalotte aufweist und von der die Fortsätze (20) tangential abstehen.

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (20) als gleichmäßig über den Umfang verteilte radial abstehende Finger ausgebildet sind.

4. Differentialgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheibe (18) jeweils zwischen dem Gehäuse (2) und den Achswellenkegelrädern (10, 11) angeordnet ist.

5. Differentialgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgleichkegelrädern (7, 8) und dem Gehäuse (2) weitere, ungefederte Anlaufscheiben (17) angeordnet sind.