DE19637120C1

DE19637120C1 - Differential gear for motor vehicle

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

Abstract

The differential bevel pinions (7,8) are rotatably mounted in a housing (2) on which they are axially supported and which engage with axle drive bevel gears (10,11) also supported on the housing. At least one arched thrust washer is positioned between one of the bevel pinions and the housing. The thrust washer has radial extensions which are spring mounted on the housing. The washer has an annular basic body in the shape of a spherical segment from the periphery of which the extension pieces in the form of radially and equidistantly spaced apart fingers.

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug nach der Gattung des Hauptanspruches.The invention relates to a differential gear for a motor vehicle of the type of the main claim.

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.From US 4,513,635 a differential gear is known, the housing with a drive pinion is connected. A bolt is inserted into the housing on which two opposite differential bevel gears are mounted. These stand with two Axle shaft bevel gears engaged, each with a drive shaft are connected. These drive shafts are rotatable in the housing of the Differential gear mounted. The differential bevel gears support themselves with their curved surface with a curved thrust washer on each Housing. The friction behavior of the Differential gear improved. At the same time, by providing this Thrust washers on an elaborate surface treatment or Heat treatment of the housing can be dispensed with. Support the axle shaft bevel gears also in the housing and have flat contact surfaces that are under Intermediate layer of plate-shaped spring washers on flat contact surfaces of the Support the housing. By prestressing these spring washers that should Backlash of the meshing bevel gears is reduced will. Through this play compensation, load change noises are intended at the same time be avoided. Such a formation of thrust washers and spring washers has the disadvantage that due to the flat contact surfaces an unfavorable Voltage curve is caused in the housing, so that the housing in this area must be formed with a relatively large wall thickness. Through this big one Wall thickness causes a heavy weight of the housing. In addition, the Formation of a flat contact surface for large component diameters of the bevel gears and the corresponding housing sections, so that a one-piece housing design is often not feasible due to the required assembly openings leads to significantly higher expenses, especially higher weights. Size Mounting openings cause the wall thicknesses of the housing to compensate must be particularly large to achieve sufficient strength. At one-piece housings are also more complex to flat contact surfaces manufacture, since a continuous processing of the otherwise spherical inside not possible. Two-part housings, however, are more complex to manufacture and assembly.

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.From US 4 959 043 a differential gear is also known, in each case a curved thrust washer between a differential bevel gear and the housing lies. This curved thrust washer has an approximately radially angled extension provided, which serves as an anti-rotation device.

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.A differential gear is also known from DE 44 17 373 A1, in which between the differential gears and a respective support ring assigned to them Guide ring is arranged, the annular surface as a tread between the differential gear and support ring serves. This guide ring has several angled from the outer circumference Spring arms. In addition to the effect as a running or sliding surface between differential bevel gear and the support ring, the thrust washer also serves as a guide and Centering element for the correct installation of the axle bolt and a cage.

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. The invention is based on the object, such Differential gear to improve that the backlash of the intermeshing bevel gears is balanced so that occurring load change noises are prevented or reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.This object is achieved with the features of Main claim solved.

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.Due to the formation of curved thrust washers with radial extensions are provided, which rest resiliently on the housing, a play compensation of the in Interlocking bevel gears are enabled to reduce load change noises prevent effectively. The inventive design of the thrust washers can the adjacent bevel gears and the housing each with one for the Stress curve and the component dimensions favorable spherical shape will. The formation of flat contact surfaces is not necessary, as a result the housing is designed to be stress-optimized and lightweight. Thereby allows the use of one-piece housings, their interior can be processed spherically without paragraphs.

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.The spring action of the thrust washers can be particularly advantageous reach if they have an annular base body in the form of a spherical cap have, from which the resilient extensions protrude tangentially. This will make one progressive spring characteristic enables. At the same time arise from the radial Extensions of relatively large diameters relevant for the spring action. That has the Advantage that the spring forces are low, especially at the beginning of the spring deformation and thus with sufficient spring travel, the bevel gears are assembled by hand is possible. This design of the thrust washers ensures good spring action achieved, at the same time there is a large contact surface.

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.The spring action of the thrust washers can be achieved with a low component weight be when the resilient projections protrude radially, evenly over the Scattered fingers are formed.

Die Montage des Differentialgetriebegehäuses wird auf vorteilhafte Weise vereinfacht, wenn die Anlaufscheiben mit den federnden Fortsätzen zwischen den Achswellenkegelrädern und dem Gehäuse angeordnet sind.The assembly of the differential gear housing is advantageously simplified, if the thrust washers with the resilient extensions between the Axle shaft bevel gears and the housing are arranged.

Das Reibungsverhalten des Gesamtdifferentialgetriebes läßt sich darüber hinaus weiter verbessern, wenn zusätzlich weitere, ungefederte Anlaufscheiben zwischen den Ausgleichskegelrädern und dem Gehäuse angeordnet sind.The friction behavior of the overall differential gear can also be further improve if additional, unsprung thrust washers between the Differential bevel gears and the housing are arranged.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Further advantages and advantageous developments of the invention result from the Subclaims and the description.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt inAn embodiment of the invention is in the following description and Drawing explained in more detail. The latter shows in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe, Fig. 1 a longitudinal section through an inventive differential gear,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht des Längsschnittes nach Fig. 1, Fig. 2 is an enlarged partial view of the longitudinal section of Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht einer Anlaufscheibe und Fig. 3 is a view of a thrust washer and

Fig. 4 einen Schnitt durch diese Anlaufscheibe entlang der Linie IV-IV nach Fig. 1. Fig. 4 shows a section through this thrust washer taken along the line IV-IV of 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.The differential gear 1 depicted in Fig. 1 has a housing 2, which is connected at its outer side with a not-shown drive pinion. The housing 2 is penetrated by two bores 3 , 4 intersecting at right angles, of which the bore 3 serves to receive a bolt 5 and the bore 4 serves to accommodate drive shafts (not shown). The bolt 5 is fixed in the housing by a locking pin 6 . On the bolt 5 , two differential bevel gears 7 , 8 are rotatably mounted, which are arranged in the spherical interior 9 . The two differential bevel gears 7 and 8 lie opposite one another and are in engagement with two axle shaft bevel gears 10 , 11 , which are non-rotatably connected to a drive shaft, not shown, and are supported by this in the respective section of the bore 4 of the housing 2 . The differential bevel gears 7 and 8 and the axle bevel gears 10 and 11 each have a curved outer surface in the form of a spherical section and, as described in more detail below, are supported on the inside of the housing 2 by their outer surfaces 12 to 15 .

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.The support of the differential bevel gears 7 and 8 and the axle bevel gears 10 , 11 is only shown here using the example of the in Fig. 2 illustrated differential bevel gear 7 and axle shaft bevel gear 11 explained and applies in an analogous manner to the opposite bevel gears 8 and 10 . Between the differential bevel gear 7 and the inside 16 of the housing 2 , a curved thrust washer 17 is arranged, which has the shape of a spherical cap and has an opening 18 with a retracted edge for securing the position and carrying out the bolt 5 . The curvature of the thrust washer 17 is adapted to the outer curvature of the differential bevel gear 7 on the one hand and to the inner curvature of the inside 16 of the housing 2 . This thrust washer is made of a relatively thin sheet material, the hardness and surface properties of which are matched to the friction pairing with the outer surface 12 of the differential bevel gear 7 .

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.The thrust washer 18, which is shown in more detail in FIGS. 3 and 4, is arranged between the axle shaft bevel gear 11 and the adjacent region of the inside 16 of the housing 2 . The thrust washer 18 has an annular base body 19 which has a uniform spherical curvature. The inner spherical radius of the base body 19 corresponds at least approximately to the outer spherical radius of the axle shaft bevel gear 11 . In this exemplary embodiment, twelve resilient projections 20 distributed uniformly over the circumference start from the outer circumference of the base body 19 . These resilient extensions 20 extend in the radial direction with respect to the ring shape of the base body. With regard to the curved shape of the base body, the extensions 20 run tangentially. The inside of the annular base body 19 is provided with a retracted edge 21 , which serves to secure the position during assembly and is carried out by the drive shaft, not shown, in the installed state. The thrust washer 18 is arranged in the assembled differential gear so that the base body 19 rests with its curved inside against the outer surface 15 of the axle shaft bevel gear. The resilient projections 20 projecting radially or tangentially from the base body rest with their outer ends on the inside of the housing 16 in the unloaded state of the differential gear. Due to the resilient action of the extensions 20 , the Achswellekegelrad 11 is pressed inwards, so that any tooth flank play is reduced. During operation of the differential gear, the backlash of the bevel gears meshing with one another is minimized by the preloading of the resilient extensions 20 even when axial displacements occur. The thrust washer 18 is designed so that it has a progressive spring characteristic. When loaded by the outwardly pressing axle shaft bevel gear 11 , the resilient projections 20 roll over the outer surface 15 , so that the effective lever length progressively reduces over the axial path of the axle shaft bevel gear.

Claims

1. Differential gear for a motor vehicle with a housing ( 2 ) in the differential bevel gears ( 7 , 8 ) are rotatably supported, which are supported in the axial direction on the housing and which are in engagement with axle bevel gears ( 10 , 11 ), which are also on Support the housing, with at least one curved thrust washer ( 18 ) between one of the bevel gears and the housing, characterized in that the thrust washer ( 18 ) is provided with radial projections ( 20 ) which bear resiliently on the housing ( 2 ).

2. Differential gear according to claim 1, characterized in that the thrust washer ( 18 ) has an annular base body ( 19 ) which has the shape of a spherical cap and from which the extensions ( 20 ) protrude tangentially.

3. Differential gear according to claim 1 or 2, characterized in that the extensions ( 20 ) are designed as evenly distributed over the circumference radially protruding fingers.

4. Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that the thrust washer ( 18 ) is arranged in each case between the housing ( 2 ) and the axle shaft bevel gears ( 10 , 11 ).

5. Differential gear according to one of the preceding claims, characterized in that between the differential bevel gears ( 7 , 8 ) and the housing ( 2 ) further, unsprung thrust washers ( 17 ) are arranged.