DE202021101183U1

DE202021101183U1 - Differentialbaugruppe

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Publication number: DE202021101183U1
Application number: DE202021101183.1U
Authority: DE
Original assignee: Dana Italia SRL
Current assignee: Dana Italia SRL
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2022-06-13
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: CN217977259U; US11959537B2; US20220290751A1

Abstract

Differentialbaugruppe (10), umfassend:
ein Differentialgehäuse (20),
ein Antriebszahnrad (30) zum Antreiben des Differentialgehäuses (20),
einen ersten Differentialbolzen (80) und
ein Verbindungselement (100),
wobei das Verbindungselement (100) das Antriebszahnrad (30) und den ersten Differentialbolzen (80) fest mit dem Differentialgehäuse (20) verbindet.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Differentialbaugruppe. Genauer betrifft die vorliegende Offenbarung eine Differentialquerverbindung. Differentiale der hier vorgeschlagenen Art können unter anderem in Geländefahrzeugen, wie etwa Radladern, Muldenfahrzeugen, Kippern, Baggern, Gabelstaplern, Zugmaschinen, Erntemaschinen oder dergleichen verwendet werden.
Im Stand der Technik sind verschiedene Arten von Differentialen bekannt. Differentiale werden verwendet, um ein Drehmoment von einer Leistungsquelle, wie etwa einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Maschine, auf zwei Abtriebswellen zu übertragen, typischerweise auf zwei Antriebsachsen-Halbwellen, wodurch sich die beiden Abtriebswellen mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen können, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Typischerweise umfassen Differentialbaugruppen ein Antriebszahnrad oder Kronenzahnrad, das fest an einem Differentialgehäuse montiert ist und das eine Drehachse des Differentials definiert. Üblicherweise ist das Antriebszahnrad dafür ausgelegt, ein Eingangsdrehmoment über eine Antriebswelle von einer Maschine zu empfangen und das Differentialgehäuse anzutreiben. In manchen Differentialen ist ein Paar von Differentialbolzen innerhalb des Differentialgehäuses montiert und senkrecht zu der Drehachse angeordnet, senkrecht in Bezug aufeinander und drehmäßig an dem Differentialgehäuse gesichert oder fixiert, wobei die Differentialbolzen eine Querverbindung bilden oder über eine Querverbindung verbunden sind. Üblicherweise sind Planetenräder drehmäßig an den Differentialbolzen angeordnet und stehen in Antriebseingriff mit einem Paar Achswellenrädern, von denen jedes mit einer der beiden Abtriebswellen verbunden ist.
Aufgrund des begrenzten Raums innerhalb des Differentialgehäuses und des häufig komplexen Designs der Differentialbolzen-Querverbindung und der verzahnten Zahnräder kann der Prozess des Zusammenbauens des Differentials schwierig, zeitaufwändig und somit fehleranfällig sein. Außerdem müssen die Differentialbolzen und das Differentialgehäuse üblicherweise einem großen Maß an mechanischer Belastung standhalten.
Daher geht die vorliegende Offenbarung das Problem des Gestaltens einer Differentialbaugruppe an, die ein Differentialgehäuse und einen Differentialbolzen aufweist, wobei die Differentialbaugruppe vorzugsweise leicht zusammenzubauen ist und vorzugsweise ein hohes Maß an Stabilität bereitstellt.
Diese Aufgabe wird durch eine Differentialbaugruppe nach Anspruch 1 gelöst. Spezielle Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Zusätzliche Aspekte, die ein Verfahren zum Zusammenbauen der vorgeschlagenen Differentialbaugruppe betreffen, sind ebenfalls offenbart.
Die hier vorgeschlagene Differentialbaugruppe umfasst:

ein Differenzialgehäuse,
ein Antriebszahnrad zum Antreiben des Differentialgehäuses,
einen ersten Differentialbolzen und
ein Verbindungselement,
wobei das Verbindungselement das Antriebszahnrad und den ersten Differentialbolzen fest mit dem Differentialgehäuse verbindet.

Die Verbindung des Antriebszahnrads und des ersten Differentialbolzens mit dem Differentialgehäuse mittels desselben Verbindungselements erleichtert den Zusammenbau und stellt eine stabile Verbindung zwischen dem Differentialgehäuse, dem Antriebszahnrad und dem ersten Differentialbolzen bereit.
Das Verbindungselement kann sich zumindest zum Teil durch den ersten Differentialbolzen hindurch erstrecken. Das Verbindungselement kann formschlüssig, d.h. positiv verriegelt, in dem ersten Differentialbolzen aufgenommen werden. Genauer kann das Verbindungselement formschlüssig mit dem ersten Differentialbolzen in Eingriff gebracht werden.
Das Antriebszahnrad kann eine Drehachse definieren. Das Verbindungselement kann ein längliches Element sein. Genauer kann sich das Verbindungselement parallel zu der Drehachse erstrecken. Außerdem kann der erste Differentialbolzen eine Bohrung umfassen, die sich durch oder zumindest zum Teil durch den ersten Differentialbolzen erstreckt. Ein Abschnitt des Verbindungselements kann in der Bohrung des ersten Differentialbolzens aufgenommen sein.
Das Verbindungselement der vorgeschlagenen Differentialbaugruppe kann sich durch das Antriebszahnrad erstrecken. Außerdem kann sich das Verbindungselement durch das Differentialgehäuse erstrecken.
Das Verbindungselement kann formschlüssig in dem Differentialgehäuse aufgenommen sein. Genauer kann das Verbindungselement formschlüssig mit dem Differentialgehäuse in Eingriff stehen.
Genauer kann das Verbindungselement in einer Bohrung aufgenommen sein, die sich durch das Differentialgehäuse erstreckt. Die Bohrung in dem Differentialgehäuse kann ein erstes Teilstück, das an das Antriebszahnrad angrenzt, und ein zweites Teilstück umfassen. Das zweite Teilstück kann zwischen dem ersten Teilstück und dem ersten Differentialbolzen angeordnet sein. Ein Durchmesser des ersten Teilstücks kann größer sein als ein Durchmesser des zweiten Teilstücks. Jedoch kann ein Durchmesser des ersten Teilstücks auch kleiner sein als ein Durchmesser des zweiten Teilstücks, abhängig von der Reihenfolge beim Zusammenbauen des Differentialgehäuses, des Verbindungselements und des Antriebszahnrads. Infolgedessen kann die Bohrung in dem Differentialgehäuse ein „Poka Yoke“ für das Verbindungselement bereitstellen. Genauer kann dies den Zusammenbau des Antriebszahnrads und des Differentialgehäuses erleichtern, da das Antriebszahnrad typischerweise durch Antriebszahnrad-Montagemittel durch zusätzliche Bohrungen in dem Antriebszahnrad und zusätzliche Teilbohrungen in dem Differentialgehäuse hindurch an dem Differentialgehäuse montiert wird, wobei die zusätzlichen Bohrungen den gleichen Durchmesser aufweisen. Wegen der anderen Länge und/oder Form der zusätzlichen Bohrungen, die die Antriebszahnrad-Montagemittel aufnehmen, in Bezug auf die Bohrung, die das Verbindungselement aufnimmt, sind somit die Antriebszahnrad-Montagemittel und das Verbindungselement während des Zusammenbauens üblicherweise nicht gegenseitig austauschbar, wodurch der Prozess des Zusammenbauens erleichtert ist.
Ferner kann das Differentialgehäuse der vorgeschlagenen Differentialbaugruppe einen ersten sich axial erstreckenden Abschnitt, der das erste Teilstück der Bohrung in dem Differentialgehäuse umfasst, und einen zweiten sich axial erstreckenden Abschnitt, der das zweite Teilstück der Bohrung in dem Differentialgehäuse umfasst, aufweisen. Abhängig davon, ob das erste Teilstück der Bohrung einen Durchmesser aufweist, der größer oder kleiner ist als ein Durchmesser des zweiten Teilstücks der Bohrung, kann eine erste radiale Dicke des ersten sich axial erstreckenden Abschnitts des Differentialgehäuses in einer radialen Richtung, die senkrecht ist zu der Drehachse, die durch das Antriebszahnrad definiert ist, größer bzw. kleiner sein als eine zweite radiale Dicke des zweiten sich axial erstreckenden Abschnitts des Differentialgehäuses in einer radialen Richtung, die senkrecht ist zu der Drehachse. Infolgedessen können Material und somit Gewicht des Differentialgehäuses verringert werden, ohne die Stabilität der Differentialbaugruppe zu schmälern oder übermäßig zu schmälern.
Das Verbindungselement der vorgeschlagenen Differentialbaugruppe kann mit einem oder mehreren von dem Antriebszahnrad, dem Differentialgehäuse und dem Differentialbolzen über eine Schraubverbindung in Eingriff stehen. Die Bohrung des Differentialgehäuses kann zumindest zum Teil einen Innengewindeabschnitt umfassen, und das Verbindungselement kann zumindest zum Teil einen entsprechenden Außengewindeabschnitt umfassen.
Die vorgeschlagene Differentialbaugruppe kann ein weiteres Verbindungselement umfassen, welches das Antriebszahnrad und den ersten Differentialbolzen fest mit dem Differentialgehäuse verbindet. Es sei klargestellt, dass die Verbindungselemente in der Differentialbaugruppe im Wesentlichen auf die gleiche Weise gestaltet sein können. Das Verbindungselement und das weitere Verbindungselement können den ersten Differentialbolzen an einander entgegengesetzten Enden des ersten Differentialbolzens fest mit dem Differentialgehäuse verbinden.
Der erste Differentialbolzen kann einen ersten Differential-Halbbolzen und einen zweiten Differential-Halbbolzen umfassen. Es sei klargestellt, dass der erste und der zweite Differential-Halbbolzen in der Differentialbaugruppe im Wesentlichen auf die gleiche Weise gestaltet sein können. Das Verbindungselement kann das Antriebszahnrad und den ersten Differential-Halbbolzen fest mit dem Differentialgehäuse verbinden. Das weitere Verbindungselement kann das Antriebszahnrad und den zweiten Differential-Halbbolzen fest mit dem Differentialgehäuse verbinden.
Die vorgeschlagene Differentialbaugruppe kann ferner einen zweiten Differentialbolzen umfassen. Der zweite Differentialbolzen kann senkrecht zu dem ersten Differentialbolzen angeordnet sein. Der erste Differential-Halbbolzen und der zweite Differential-Halbbolzen können jeweils in einer Aussparung oder einem Durchgangsloch in dem zweiten Differentialbolzen aufgenommen sein. Der erste Differentialbolzen und der zweite Differentialbolzen können mit Hilfe eines Formschlusses zwischen dem ersten Differentialbolzen und dem zweiten Differentialbolzen verbunden sein. Infolgedessen verriegeln oder fixieren die zwei Differential-Halbbolzen des ersten Differentialbolzens den zweiten Differentialbolzen an dem oder in Bezug auf das Differentialgehäuse. Der erste Differentialbolzen und der zweite Differentialbolzen können sich senkrecht zu der Drehachse erstrecken, die durch das Antriebszahnrad definiert ist.
Außerdem kann der erste Differentialbolzen eine den Zusammenbau erleichternde Struktur aufweisen. Zum Beispiel kann die den Zusammenbau erleichternde Struktur eine Nut umfassen. Die Nut kann beispielsweise an oder in einer Stirnfläche des ersten Differentialbolzens bereitgestellt sein.
Der zweite Differentialbolzen der vorgeschlagenen Differentialbaugruppe kann zumindest zum Teil in dem Differentialgehäuse aufgenommen sein oder sich durch dieses hindurch erstrecken. Genauer kann der zweite Differentialbolzen in einem Durchgangsloch aufgenommen sein, das sich durch das Differentialgehäuse erstreckt. Der erste Differentialbolzen der vorgeschlagenen Differentialbaugruppe kann zumindest zum Teil in dem Differentialgehäuse aufgenommen sein oder sich durch dieses hindurch erstrecken. Genauer kann der erste Differentialbolzen in einem Durchgangsloch aufgenommen sein, das sich durch das Differentialgehäuse erstreckt. Außerdem kann das Durchgangsloch ein Endstück mit vergrößertem Durchmesser aufweisen, und der erste Differentialbolzen kann einen Endabschnitt mit vergrößertem Durchmesser aufweisen, wobei das Endstück des Durchgangslochs mit dem vergrößerten Durchmesser einen Sitz für den Endabschnitt des ersten Differentialbolzens mit dem vergrößerten Durchmesser bildet und der Endabschnitt des ersten Differentialbolzens mit dem vergrößerten Durchmesser in dem Endstück des Durchgangslochs mit dem vergrößerten Durchmesser aufgenommen ist. Außerdem oder alternativ dazu kann das Durchgangsloch, das sich durch das Differentialgehäuse erstreckt, einen nicht-kreisförmigen Querschnitt aufweisen, und ein Endabschnitt des ersten Differentialbolzens, der in dem Durchgangsloch aufgenommen ist, kann einen entsprechend geformten nicht-kreisförmigen Querschnitt aufweisen, so dass der erste Differentialbolzen nicht-drehfähig in dem Durchgangsloch aufgenommen ist. Infolgedessen kann die geplante Ausrichtung des ersten Differentialbolzens während des Zusammenbaus erleichtert werden.
Ein oder mehrere Planetenräder können drehfähig an dem ersten Differentialbolzen und/oder dem zweiten Differentialbolzen angeordnet sein. Genauer kann ein Planetenrad drehfähig an sowohl dem ersten Differential-Halbbolzen als auch dem zweiten Differential-Halbbolzen angeordnet werden.
Die vorgeschlagene Differentialbaugruppe kann ein offenes Differential, ein Limited-Slip-Differential oder ein Sperrdifferential aufweisen oder als ein solches gestaltet sein.
Außerdem kann die vorliegende Offenbarung auch ein Verfahren zum Zusammenbauen der hier vorgeschlagenen Differentialbaugruppe betreffen.
Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen:

a. Bereitstellen eines Differentialgehäuses, eines Antriebszahnrads zum Antreiben des Differentialgehäuses, eines ersten Differentialbolzens, wobei der erste Differentialbolzen vorzugsweise zumindest einen ersten Differential-Halbbolzen umfasst, eines Verbindungselements, welches das Antriebszahnrad und den ersten Differentialbolzen fest mit dem Differentialgehäuse verbindet, und/oder eines zweiten Differentialbolzens und/oder mindestens zweier Planetenradbaugruppen und/oder einer Mehrzahl von Antriebszahnrad-Montageelementen.

Außerdem kann das Verfahren einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:

b. Einführen des zweiten Differentialbolzens in das Differentialgehäuse durch ein erstes Durchgangsloch in dem Differentialgehäuse, wobei der zweite Differentialbolzen senkrecht zu einer Drehachse ausgerichtet ist, die durch das Antriebszahnrad definiert ist;
c. Anbauen mindestens einer von den mindestens zwei Planetenradbaugruppen an dem zweiten Differentialbolzen, wenn sich der zweite Differentialbolzen durch das erste Durchgangsloch erstreckt;
d. Einführen des ersten Differential-Halbbolzens in das Differentialgehäuse durch ein zweites Durchgangsloch in dem Differentialgehäuse, wobei der erste Differential-Halbbolzen senkrecht zu einer Drehachse, die durch das Antriebszahnrad definiert ist, und/oder senkrecht zu dem zweiten Differentialbolzen ausgerichtet ist;
e. Anbauen mindestens eines von den mindestens zwei Planetenradbaugruppen an dem ersten Differential-Halbbolzen, wenn sich der erste Differential-Halbbolzen durch das zweite Durchgangsloch erstreckt;
f. Wiederholen der Schritte d und e mit einem zweiten Differential-Halbbolzen, der durch ein drittes Durchgangsloch in dem Differentialgehäuse und einer weiteren Planetenradbaugruppe eingeführt wird;
g. Festmontieren des Antriebszahnrads an dem Differentialgehäuse durch Ineingriffbringen des Verbindungselements mit dem Antriebszahnrad, dem Differentialgehäuse und/oder dem ersten Differential-Halbbolzen und/oder dem zweiten Differential-Halbbolzen;
h. Festspannen des Antriebszahnrads an dem Differentialgehäuse durch Montieren der Antriebszahnrad-Montageelemente durch das Antriebszahnrad hindurch an dem Differentialgehäuse.

Eine Differentialbaugruppe gemäß dem Stand der Technik und eine Ausführungsform der hier vorgeschlagenen Differentialbaugruppe werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung beschrieben und sind in den beigefügten Figuren dargestellt, in denen:

1a eine Schnittansicht einer typischen Differentialbaugruppe zeigt, die aus dem Stand der Technik bekannt ist,
1b eine beschnittene Ansicht der in 1a gezeigten Differentialbaugruppe zeigt,
1c eine zweite Schnittansicht der in 1a gezeigten Differentialbaugruppe zeigt, die Planetenräder aufweist,
2a eine Schnittansicht einer Differentialbaugruppe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt,
2b eine beschnittene Ansicht der in 2a gezeigten Differentialbaugruppe zeigt,
2c ein vergrößertes Teilstück von 2a zeigt, und
2d eine zweite Schnittansicht der in 2a gezeigten Differentialbaugruppe zeigt, die Planetenräder aufweist.

In 1a und 1b ist eine Differentialbaugruppe 10' gezeigt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hier und nachfolgend sind wiederkehrende Merkmale in unterschiedlichen Figuren immer mit den gleichen Bezugszeichen benannt. Genauer zeigt 1a eine Schnittansicht der Differentialbaugruppe 10' entlang einer Schnittebene, die eine Drehachse R einschließt, die durch ein Kronenzahnrad oder Antriebszahnrad 30 oder durch ein Differenzialgehäuse 20' definiert ist, und die eine Symmetrieachse eines ersten Differentialbolzens 80' der Differentialbaugruppe 10' einschließt. 1b zeigt eine beschnittene Ansicht der Differentialbaugruppe 10' von 1a. Das Antriebszahnrad 30 ist mittels einer Mehrzahl von Montagemitteln 60 fest an dem Differentialgehäuse 20' gesichert. Zum Beispiel können die Montagemittel 60 Schrauben einschließen, die das Antriebszahnrad 30 mittels einer Schraubverbindung zwischen den Schrauben und dem Differentialgehäuse 20' an dem Differentialgehäuse 20' sichern oder fixieren. Ein erster Ausgangsflansch 40 und ein zweiter Ausgangsflansch 50 sind koaxial mit der Drehachse R bereitgestellt und sind dafür ausgelegt, eine erste Abtriebswelle oder eine erste Achshalbwelle (nicht gezeigt) bzw. eine zweite Abtriebswelle oder eine erste Achshalbwelle (nicht gezeigt) aufzunehmen. Typischerweise ist das Antriebszahnrad 30 über eine Antriebswelle (nicht gezeigt) antriebsmäßig mit einer Maschine, wie etwa einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Maschine, gekoppelt. Die Montagemittel 60 werden formschlüssig in entsprechenden Bohrungen 70a, 70b in dem Antriebszahnrad 30 bzw. in dem Differentialgehäuse 20' aufgenommen. Die Bohrungen 70a, 70b erstrecken sich durch das Antriebszahnrad 30 und zum Teil durch das Differentialgehäuse 20'. Hier weisen die Bohrungen 70a, 70b gleiche Durchmesser auf. Typischerweise weisen die Bohrungen 70a, 70b einen Innengewindeabschnitt auf, und die Montagemittel 60 weisen einen Außengewindeabschnitt auf, der dafür ausgelegt ist, mit dem Innengewindeabschnitt der Bohrungen 70a, 70b in Eingriff zu kommen.
Ein erster Differentialbolzen 80' und ein zweiter Differentialbolzen 90' werden an dem Differentialgehäuse 20' montiert. Der erste Differentialbolzen 80' erstreckt sich durch das Differentialgehäuse 20'. Der erste Differentialbolzen 80' ist ein längliches Element mit einer Längsachse A', und der zweite Differentialbolzen 90' ist ein längliches Element mit einer Längsachse B'. Der erste Differentialbolzen 80' umfasst einen ersten Differential-Halbbolzen 81' und einen zweiten Differential-Halbbolzen 82'. Die Differentialbolzen 80', 90' sind in Bezug auf das Differentialgehäuse 20' angeordnet oder sind auf solche Weise an dem Differentialgehäuse 20' montiert, dass die drei Achsen A', B' und R in Bezug aufeinander gegenseitig senkrecht verlaufen. Jedes von den zwei Enden des ersten Differentialbolzens 80' und des zweiten Differentialbolzens 90' wird zumindest zum Teil in einem von einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 170' aufgenommen, die sich in einer Richtung, die senkrecht ist zu der Drehachse R, durch das Differentialgehäuse 20' erstrecken. Der erste Differentialbolzen 80' und der zweite Differentialbolzen 90' werden jeweils formschlüssig in einem von den Durchgangslöchern 170' des Differentialgehäuses 20' aufgenommen. Dadurch werden der erste Differentialbolzen 80' und der zweite Differentialbolzen 90' an dem Differentialgehäuse 20' gesichert oder fixiert. Der erste Differentialbolzen 80' und der zweite Differentialbolzen 90' werden jeweils an einer Drehung in Bezug auf ihre Längsachsen A', B' gehindert.
Der erste Differentialbolzen 80' und der zweite Differentialbolzen 90' sind über eine Querverbindung miteinander verbunden. Genauer umfasst die Querverbindung zwischen den Differentialbolzen 80', 90' eine zylindrische Differentialbolzenmuffe 150, die sich entlang der Längsachse A' des ersten Differentialbolzens 80' erstreckt. Die Differentialbolzenmuffe 150 ist an oder nahe an einem Punkt positioniert, wo die Achse A', die durch den ersten Differentialbolzen 80' definiert ist, die Achse B', die durch den zweiten Differentialbolzen 90' definiert ist, und die Drehachse R, die zueinander senkrecht sind, einander schneiden. Sowohl der erste Differential-Halbbolzen 81' als auch der zweite Differential-Halbbolzen 82' sind an einander entgegengesetzten Enden der Differentialbolzenmuffe 150 entlang ihrer Längsachse in der Differentialbolzenmuffe 150 aufgenommen oder zumindest zum Teil aufgenommen. Der zweite Differentialbolzen 90' erstreckt sich senkrecht zu dem ersten Differentialbolzen 80' durch die Differentialbolzenmuffe 150. Drei Federstifte 151 sind im Inneren der Differentialbolzenmuffe 150 bereitgestellt. Die drei Federstifte 151 erstrecken sich durch den ersten Differential-Halbbolzen 81', durch den zweiten Differential-Halbbolzen 82' bzw. durch den zweiten Differentialbolzen 90'. Die drei Federstifte 151 sind an der Differentialbolzenmuffe 150 gesichert oder fixiert.
1c zeigt eine Schnittansicht der Differentialbaugruppe 10' von 1a und 1b entlang der R-B'-Schnittebene. Gemäß 1c kann mindestens eine Planetenradbaugruppe 200 an dem ersten und/oder an dem zweiten Differentialbolzen 80', 90' bereitgestellt sein. Typischerweise ist jede Planetenradbaugruppe 200 drehfähig an einem Teilstück von einem der Differentialbolzen 80', 90' angeordnet, das sich zwischen der Differentialbolzenmuffe 150 und dem Differentialgehäuse 20' erstreckt. Zum Beispiel kann jede Planetenradbaugruppe 200 ein Planetenrad und mindestens eine Beilagscheibe, wie eine Anlaufscheibe, umfassen.
2a-d zeigen eine Ausführungsform einer Differentialbaugruppe 10 des hier vorgeschlagenen Typs. Im Folgenden werden nur Unterschiede zwischen der Differentialbaugruppe 10 von 2a-d und der Differentialbaugruppe 10' von 1a-c mit einiger Ausführlichkeit beschrieben. So zeigen 2a und 2c eine Schnittansicht der Differentialbaugruppe 10 entlang einer Schnittebene, die eine Drehachse R, die von einem Kronenzahnrad oder Antriebszahnrad 30 oder durch ein Differenzialgehäuse 20 definiert ist, und eine Symmetrieachse eines ersten Differentialbolzens 80 der Differentialbaugruppe 10 einschließt. 2b zeigt eine beschnittene Ansicht der Differentialbaugruppe 10. 2c zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Details von 2a. Ähnlich wie 1c bildet 2d eine mögliche Anordnung von Planetenradbaugruppen 200 ab.
In der Ausführungsform, die in 2a-d abgebildet ist, sind ein erster Differentialbolzen 80 und ein zweiter Differentialbolzen 90 an dem Differentialgehäuse 20 montiert und erstrecken sich durch das Differentialgehäuse 20. Der erste Differentialbolzen 80 umfasst einen ersten Differential-Halbbolzen 81 und einen zweiten Differential-Halbbolzen 82. Der erste und der zweite Differential-Halbbolzen 81, 82 können beispielsweise das gleiche Design aufweisen. Der erste Differentialbolzen 80 ist ein längliches Element mit einer Längsachse A, und der zweite Differentialbolzen 90 ist ein längliches Element mit einer Längsachse B. Die Differentialbolzen 80, 90 sind auf solche Weise in Bezug auf das Differentialgehäuse 20 angeordnet oder an dem Differentialgehäuse 20 montiert, dass die Achsen A und B und die Drehachse R, die durch das Antriebszahnrad 30 oder durch das Differentialgehäuse 20 definiert ist, in Bezug aufeinander gegenseitig senkrecht sind. Jedes von den zwei Enden des ersten Differentialbolzens 80 und des zweiten Differentialbolzens 90 ist zumindest zum Teil in einem von einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 170 aufgenommen, die sich durch das Differentialgehäuse 20 erstrecken. Die Durchgangslöcher 170 erstrecken sich senkrecht zu der Drehachse R durch das Differentialgehäuse 20. Die Enden des ersten und des zweiten Differentialbolzens 80, 90 sind jeweils formschlüssig in einem von den Durchgangslöchern 170 des Differentialgehäuses 20 aufgenommen. Dadurch werden der erste und der zweite Differentialbolzen 80, 90 an einer Drehung in Bezug auf das Differentialgehäuse 20 gehindert.
Der erste Differentialbolzen 80 und der zweite Differentialbolzen 90 sind über eine Querverbindung miteinander verbunden. Genauer sind sowohl der erste Differential-Halbbolzen 81 als auch der zweite Differential-Halbbolzen 82 zum Teil in einem Durchgangsloch aufgenommen, das sich durch den zweiten Differentialbolzen 90 hindurch erstreckt. Der erste und der zweite Differential-Halbbolzen 81, 82 sind formschlüssig in dem Durchgangsloch aufgenommen, das sich durch den zweiten Differentialbolzen 90 erstreckt. Der erste Differential-Halbbolzen 81 und der zweite Differential-Halbbolzen 82 stoßen aneinander an. Genauer ist die Querverbindung zwischen dem ersten Differentialbolzen 80 und dem zweiten Differentialbolzen 90 in einer Region oder an einem Punkt lokalisiert oder positioniert, wo sich die Längsachse A, die durch den ersten Differentialbolzen 80 definiert ist, die Längsachse B, die durch den zweiten Differentialbolzen 90 definiert ist, und die Drehachse R schneiden. Um zu verhindern, dass sich der zweite Differentialbolzen 90 relativ zum Differentialgehäuse 20 in Bezug auf seine Längsachse B dreht, kann außerdem der Formschluss zwischen den Differential-Halbbolzen 81, 82 und dem zweiten Differentialbolzen 90 in Bezug auf die Längsachse B des zweiten Differentialbolzens 90 asymmetrisch sein. Zum Beispiel können der erste Differential-Halbbolzen 81 und der zweite Differential-Halbbolzen 82 komplementäre Gestaltungen oder Formen an ihren einander benachbarten Enden aufweisen, wie etwa komplementäre gestufte Abschnitte, komplementäre Einkerbungen und Vorsprünge oder dergleichen.
Die Differentialbaugruppe 10 weist Verbindungselemente 100 auf, die den ersten Differential-Halbbolzen 81, den zweiten Differential-Halbbolzen 82 und das Antriebszahnrad 30 mit dem Differentialgehäuse 20 verbinden. Die Verbindungselemente 100 sind längliche Elemente, die sich in einer Richtung erstrecken, die parallel ist zu der Drehachse R, die durch das Antriebszahnrad 30 oder durch das Differentialgehäuse 20 definiert ist.
Das Antriebszahnrad 30 umfasst Bohrungen 110a. Jede von den Bohrungen 110a erstreckt sich parallel zu der Drehachse R durch das Antriebszahnrad 30. Ebenso weist das Differentialgehäuse 20 Bohrungen 110b auf. Jede von den Bohrungen 110b erstreckt sich parallel zur Drehachse R zumindest zum Teil durch das Differentialgehäuse 20. Genauer endet jede von den Bohrungen 110b, die sich durch das Differentialgehäuse 20 erstrecken, in einem von den Durchgangslöchern 170, die sich in einer Richtung durch das Differentialgehäuse 20 erstrecken, die senkrecht ist zur Drehachse R, und die dafür ausgelegt sind, die Differential-Halbbolzen 81, 82 unterzubringen oder aufzunehmen, oder steht mit diesen in Verbindung. Schließlich umfasst jeder von den Differential-Halbbolzen 81, 82 eine Bohrung 110c. Die Bohrungen 110c erstrecken sich jeweils parallel zur Drehachse R durch die Differential-Halbbolzen 81, 82. In alternativen Ausführungsformen können sich die Bohrungen 110c nur zum Teil durch die Differential-Halbbolzen 81, 82 erstrecken. Jede von den Bohrungen 110a ist an einer von den Bohrungen 110b und einer von den Bohrungen 110c ausgerichtet, um eines von den Verbindungselementen 100 in den Bohrungen 110a-c aufzunehmen. Genauer wird jedes von den Verbindungselementen 100 formschlüssig in den ausgerichteten Bohrungen 110a-c aufgenommen. Auf diese Weise verbinden die Verbindungselemente 100 das Antriebszahnrad 30 und den Differentialbolzen 80 oder die Differential-Halbbolzen 81, 82 des Differentialbolzens 80 fest mit dem Differentialgehäuse 20. Eine oder mehrere von den Bohrungen 110a-c kann einen Innengewindeabschnitt aufweisen, und die Verbindungselemente 100 können einen Außengewindeabschnitt aufweisen, der dafür ausgelegt ist, mit dem Innengewindeabschnitt der einen oder der mehreren Bohrungen 110a-c in Eingriff zu kommen.
Die Bohrungen 110b, die sich parallel zur Drehachse R durch das Differentialgehäuse 20 erstrecken, umfassen jeweils ein erstes sich axial erstreckendes Teilstück 110b' und ein zweites sich axial erstreckendes Teilstück 110b''. Das erste sich axial erstreckende Teilstück 110b' kann benachbart zum Antriebszahnrad 30 angeordnet sein. Das zweite sich axial erstreckende Teilstück 110b'' kann zwischen dem ersten sich axial erstreckenden Teilstück 110b' und dem Durchgangsloch 170, mit dem die Bohrung 110b in Verbindung steht, oder zwischen dem ersten sich axial erstreckenden Teilstück 110b' und dem ersten Differentialbolzen 80 angeordnet sein.
Das erste sich axial erstreckende Teilstück 110b' der Bohrung 110b weist einen größeren Durchmesser auf als das zweite sich axial erstreckende Teilstück 110b'' der Bohrung 110b, wobei der Durchmesser der Bohrung 110b in einer Ebene bestimmt wird, die senkrecht ist zu der Drehachse R. Demgemäß umfassen die Verbindungselemente 100 jeweils einen sich axial erstreckenden Abschnitt 100' mit vergrößertem Durchmesser und einen sich axial erstreckenden Abschnitt 100" mit verkleinertem Durchmesser. Ein Durchmesser des Abschnitts 100' mit dem vergrößerten Durchmesser ist größer als ein Durchmesser des Abschnitts 100" mit dem verkleinerten Durchmesser, wobei der Durchmesser des Verbindungselements 100 in jedem Fall in einer Ebene bestimmt wird, die senkrecht ist zur Drehachse R. Wie aus 2a-c ersichtlich ist, wird in jedem Fall der Abschnitt 100' mit dem vergrößerten Durchmesser des Verbindungselements 100 in dem ersten sich axial erstreckenden Teilstück 100b' der Bohrung 100b formschlüssig aufgenommen oder zumindest zum Teil aufgenommen, und der Abschnitt 100" mit dem verkleinerten Durchmesser des Verbindungselements 100 wird formschlüssig innerhalb des zweiten sich axial erstreckenden Teilstücks 100b'' der Bohrung 100b und innerhalb der Bohrung 100c, die sich durch einen von den Differential-Halbbolzen 81, 82 erstreckt oder zumindest zum Teil erstreckt, aufgenommen oder zumindest zum Teil aufgenommen. Außerdem ist eine radiale Dicke eines ersten sich axial erstreckenden Abschnitts 20' des Differentialgehäuses 20, der das erste sich axial erstreckende Teilstück 110b' der Bohrung 110b umfasst, größer als eine radiale Dicke eines zweiten sich axial erstreckenden Abschnitts 20" des Differentialgehäuses 20, der das zweite sich axial erstreckende Teilstück 110b'' der Bohrung 110b umfasst, wobei die radiale Dicke des Differentialgehäuses 20 senkrecht zur Drehachse R bestimmt wird.
Um die Bewegung des ersten Differential-Halbbolzens 81 und des zweiten Differential-Halbbolzens 82 in Bezug auf das Differentialgehäuse 20 zusätzlich zu hemmen, können die Durchgangslöcher 170 in dem Differentialgehäuse 20, in denen die Differential-Halbbolzen 81, 82 aufgenommen werden, jeweils einen Endabschnitt 170a mit vergrößertem Durchmesser umfassen, und der erste und der zweite Differential-Halbbolzen 81, 82 können jeweils einen entsprechenden Endabschnitt 81a, 82a mit vergrößertem Durchmesser aufweisen, wobei die Endabschnitte 170a mit dem vergrößerten Durchmesser der Durchgangslöcher 170 einen Sitz für die Endabschnitte 81a, 82a mit dem vergrößerten Durchmesser des ersten bzw. des zweiten Differential-Halbbolzens 81, 82 bilden. Zum Beispiel können die Endabschnitte 170a mit dem vergrößerten Durchmesser der Durchgangslöcher 170 an einem Ende der sich radial erstreckenden Durchgangslöcher 170 angeordnet sein, das von der Drehachse R abgewendet ist. Zum Beispiel können die Endabschnitte 170a mit dem vergrößerten Durchmesser der Durchgangslöcher 170 einen konischen Abschnitt aufweisen. Zum Beispiel kann sich der konische Abschnitt zur Drehachse R hin verjüngen. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Durchgangslöcher 170 einen nicht-kreisförmigen Querschnitt aufweisen, und die Endabschnitte der Differential-Halbbolzen 81, 82, die in den Durchgangslöchern 170 aufgenommen werden, können jeweils entsprechend geformte nicht-kreisförmige Querschnitte aufweisen, so dass die Differential-Halbbolzen 81, 82 nicht-drehfähig in den Durchgangslöchern 170 aufgenommen werden.
Ein Verfahren zum Zusammenbauen der hier vorgeschlagenen Differentialbaugruppe 10 kann die folgenden Schritte umfassen:

a. Bereitstellen eines Differentialgehäuses 20, eines Antriebszahnrads 30 zum Antreiben des Differentialgehäuses 20, eines ersten Differentialbolzens 80, wobei der erste Differentialbolzen 80 vorzugsweise zumindest einen ersten Differential-Halbbolzen 81 umfasst, eines Verbindungselements 100, welches das Antriebszahnrad 30 und den ersten Differentialbolzen 80 fest mit dem Differentialgehäuse 20 verbindet, eines zweiten Differentialbolzens 90, mindestens zweier Planetenradbaugruppen 200, einer Mehrzahl von Montagemitteln 60 für das Antriebszahnrad 30.

Das Verfahren kann ferner einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen:

b. Einführen des zweiten Differentialbolzens 90 in das Differentialgehäuse 20 durch ein erstes Durchgangsloch 170 in dem Differentialgehäuse 20, wobei der zweite Differentialbolzen 90 senkrecht zu einer Drehachse R ausgerichtet ist, die durch das Antriebszahnrad 30 definiert ist;
c. Anbauen mindestens einer von den mindestens zwei Planetenradbaugruppen 200 an dem zweiten Differentialbolzen 90, wenn sich der zweite Differentialbolzen 90 durch das erste Durchgangsloch 170 erstreckt;
d. Einführen des ersten Differential-Halbbolzens 81 in das Differentialgehäuse 20 durch ein zweites Durchgangsloch 170 in dem Differentialgehäuse 20, wobei der erste Differential-Halbbolzen 81 senkrecht zu einer Drehachse R, die durch das Antriebszahnrad 30 definiert ist, und senkrecht zu dem zweiten Differentialbolzen 90 ausgerichtet ist;
e. Anbauen mindestens eines von den mindestens zwei Planetenradbaugruppen 200 an dem ersten Differential-Halbbolzen 81, wenn sich der erste Differential-Halbbolzen 81 durch das zweite Durchgangsloch 170 erstreckt;
f. Wiederholen der Schritte d und e mit einem zweiten Differential-Halbbolzen 82, der durch ein drittes Durchgangsloch 170 in dem Differentialgehäuse 20 und einer weiteren Planetenradbaugruppe 200 eingeführt wird;
g. Festmontieren des Antriebszahnrads 30 an dem Differentialgehäuse 20 durch Ineingriffbringen des Verbindungselements 100 mit dem Antriebszahnrad 30, dem Differentialgehäuse 20, dem ersten Differential-Halbbolzen 81 und dem zweiten Differential-Halbbolzen 82;
h. Festspannen des Antriebszahnrads 30 an dem Differentialgehäuse 20 durch Montieren der Montageelemente 60 für das Antriebszahnrad 30 durch das Antriebszahnrad 30 hindurch an dem Differentialgehäuse 20.

Claims

Differentialbaugruppe (10), umfassend: ein Differentialgehäuse (20), ein Antriebszahnrad (30) zum Antreiben des Differentialgehäuses (20), einen ersten Differentialbolzen (80) und ein Verbindungselement (100), wobei das Verbindungselement (100) das Antriebszahnrad (30) und den ersten Differentialbolzen (80) fest mit dem Differentialgehäuse (20) verbindet.
Differentialbaugruppe (10) nach Anspruch 1, wobei sich das Verbindungselement (100) zumindest zum Teil durch den ersten Differentialbolzen (80) hindurch erstreckt.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (100) formschlüssig in dem ersten Differentialbolzen (80) aufgenommen oder mit diesem in Eingriff ist.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Antriebszahnrad (30) eine Drehachse R definiert, und wobei das Verbindungselement (100) ein längliches Element ist und sich parallel zu der Drehachse R erstreckt.
Differentialbaugruppe (10) nach den Ansprüchen 3 und 4, wobei der erste Differentialbolzen (80) eine Bohrung (110c) umfasst, die sich durch oder zumindest zum Teil durch den ersten Differentialbolzen (80) erstreckt, wobei ein Abschnitt des Verbindungselements (100) in der Bohrung (110c) in dem ersten Differentialbolzen (80) aufgenommen ist.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich das Verbindungselement (100) durch das Antriebszahnrad (30) und durch das Differentialgehäuse (20) erstreckt.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (100) formschlüssig in dem Differentialgehäuse (20) aufgenommen oder mit diesem in Eingriff ist.
Differentialbaugruppe (10) nach Anspruch 7, wobei das Verbindungselement (100) in einer Bohrung (110b) aufgenommen wird, die sich durch das Differentialgehäuse (20) erstreckt, wobei die Bohrung (110b) in dem Differentialgehäuse (20) ein erstes Teilstück (110b') angrenzend an das Antriebszahnrad (30) und ein zweites Teilstück (110b'') umfasst, wobei ein Durchmesser des ersten Teilstücks (110b') größer ist als ein Durchmesser des zweiten Teilstücks (110b'').
Differentialbaugruppe (10) nach Anspruch 8, wobei das Antriebszahnrad (30) eine Drehachse R definiert, wobei das Differentialgehäuse (20) einen ersten sich axial erstreckenden Abschnitt aufweist, der das erste Teilstück (110b') der Bohrung (110b) in dem Differentialgehäuse (20) umfasst, und wobei das Differentialgehäuse (20) einen zweiten sich axial erstreckenden Abschnitt aufweist, der das zweite Teilstück (110b'') der Bohrung (110b) in dem Differentialgehäuse (20) umfasst, wobei eine erste radiale Dicke des ersten sich axial erstreckenden Abschnitts des Differentialgehäuses (20) in einer radialen Richtung senkrecht zu der Drehachse R größer ist als eine zweite radiale Dicke des zweiten sich axial erstreckenden Abschnitts des Differentialgehäuses (20) in einer radialen Richtung senkrecht zu der Drehachse R.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (100) mit einem oder mehreren von dem Antriebszahnrad(30), dem Differentialgehäuse (20) und dem ersten Differentialbolzen (80) über eine Schraubverbindung in Eingriff steht.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ein weiteres Verbindungselement (100) umfassend, welches das Antriebszahnrad (30) und den ersten Differentialbolzen (80) fest mit dem Differentialgehäuse (20) verbindet, wobei das Verbindungselement (100) und das weitere Verbindungselement (100) vorzugsweise den ersten Differentialbolzen (80) an einander entgegengesetzten Enden des ersten Differentialbolzens (80) fest mit dem Differentialgehäuse (20) verbinden.
Differentialbaugruppe (10) nach Anspruch 11, wobei der erste Differentialbolzen (80) einen ersten Differential-Halbbolzen (81) und einen zweiten Differential-Halbbolzen (82) umfasst, wobei das Verbindungselement (100) das Antriebszahnrad (30) und den ersten Differential-Halbbolzen (81) fest mit dem Differentialgehäuse (20) verbindet und wobei das weitere Verbindungselement (100) das Antriebszahnrad (30) und den zweiten Differential-Halbbolzen (82) fest mit dem Differentialgehäuse (20) verbindet.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner einen zweiten Differentialbolzen (90) umfassend, der senkrecht zu dem ersten Differentialbolzen (80) angeordnet ist.
Differentialbaugruppe (10) nach den Ansprüchen 12 und 13, wobei der erste Differential-Halbbolzen (81) und der zweite Differential-Halbbolzen (82) jeweils in einer Aussparung oder einem Durchgangsloch in dem zweiten Differentialbolzen (90) aufgenommen sind.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der Ansprüche 13 und 14, wobei der erste Differentialbolzen (80) und der zweite Differentialbolzen (90) mit Hilfe eines Formschlusses zwischen dem ersten Differentialbolzen (80) und dem zweiten Differentialbolzen (90) verbunden sind.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Antriebszahnrad (30) eine Drehachse R definiert, und wobei sich der erste Differentialbolzen (80) und der zweite Differentialbolzen (90) senkrecht zu der Drehachse R erstrecken.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Differentialbolzen (80) eine Anbauhilfsstruktur aufweist, wobei die Anbauhilfsstruktur vorzugsweise eine Nut umfasst und stärker bevorzugt eine Nut an einer Stirnfläche des ersten Differentialbolzens (80) umfasst.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Differentialbolzen (80) zumindest zum Teil in dem Differentialgehäuse (20) aufgenommen ist oder sich durch dieses hindurch erstreckt.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Differentialbolzen (80) in einem Durchgangsloch (170) aufgenommen ist, das sich durch das Differentialgehäuse (20) erstreckt, wobei das Durchgangsloch (170) ein Endstück (170a) mit einem vergrößerten Durchmesser aufweist und der erste Differentialbolzen (80) einen Endabschnitt (81a, 82a) mit vergrößertem Durchmesser aufweist, wobei das Endstück (170a) mit dem vergrößerten Durchmesser des Durchgangslochs (170) einen Sitz für den Endabschnitt (81a, 82a) mit dem vergrößerten Durchmesser des ersten Differentialbolzens (80) bildet und der Endabschnitt (81a, 82a) mit dem vergrößerten Durchmesser des ersten Differentialbolzens (80) in dem Endstück (170a) mit dem vergrößerten Durchmesser des Durchgangslochs (170) aufgenommen ist.
Differentialbaugruppe nach Anspruch 19, wobei das Durchgangsloch (170), das sich durch das Differentialgehäuse (20) erstreckt, einen nicht-kreisförmigen Querschnitt aufweist und ein Endabschnitt des ersten Differentialbolzens (80), der in dem Durchgangsloch (170) aufgenommen wird, einen entsprechend geformten nicht-kreisförmigen Querschnitt aufweist, so dass der erste Differentialbolzen (80) nicht-drehfähig in dem Durchgangsloch (170) aufgenommen ist.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Planetenrad, vorzugsweise zwei Planetenräder, drehfähig an dem ersten Differentialbolzen (80) und/oder dem zweiten Differentialbolzen (90) angeordnet ist bzw. sind.
Differentialbaugruppe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Differentialbaugruppe ein offenes Differential, ein Limited-Slip-Differential oder ein Sperrdifferential einschließt.