WO2006074678A1 - Differentialgetriebe mit integrierten gleichlaufdrehgelenken - Google Patents

Differentialgetriebe mit integrierten gleichlaufdrehgelenken Download PDF

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WO2006074678A1
WO2006074678A1 PCT/EP2004/014705 EP2004014705W WO2006074678A1 WO 2006074678 A1 WO2006074678 A1 WO 2006074678A1 EP 2004014705 W EP2004014705 W EP 2004014705W WO 2006074678 A1 WO2006074678 A1 WO 2006074678A1
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differential carrier
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PCT/EP2004/014705
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Werner Krude
Ralf Leuschen
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Gkn Driveline International Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a differential assembly with integrated constant velocity universal joints for use in the drive train of a motor vehicle.
  • DE 101 25 795 C1 shows a differential gear with integrated constant velocity joints.
  • the differential carrier is cup-shaped and closed with a lid part.
  • the outer joint parts are designed integrally with the side shaft gears, are arranged completely within the differential carrier.
  • Axial adjacent to the constant velocity joints of the differential carrier has two reduced in diameter bearing lugs for receiving bearings.
  • Similar differential gears are known from DE 35 46 522 and US 2 187 843, in which the outer joint parts are designed integrally with the sowellenrädem.
  • the largest diameters of the differential gears are considerably larger than the largest outer diameters of the integral outer joint parts.
  • a differential assembly with integrated constant velocity universal joints for use in the drive train of a motor vehicle, comprising a differential carrier; a plurality of differential gears, which are rotatably supported in the differential carrier and rotate together with this; two mutually held in the differential carrier rotatably supported side gears, which are in meshing engagement with the differential gears; two constant velocity universal joints located inside the differential carrier, each having an outer joint part, an inner joint part and torque transmitting elements; each outer joint part facing away from the differential carrier connecting part for connecting a bellows, wherein each side shafts rad, an outer joint part and a connecting part are firmly connected and together form a structural unit, wherein the differential carrier is designed such that both units axially from one side of the differential cage can be mounted.
  • the advantage of the differential arrangement according to the invention is that it is simple in construction and takes up little space. Characterized that each form a Thiswellenrad, an outer joint part and a connection part of a structural unit, the assembly can be simplified. The said items are preferably welded together to form the assembly.
  • the differential carrier in the form that both units can be mounted from one side, the number of parts of the differential assembly is reduced, which has a positive effect on the cost of manufacturing and assembly.
  • the sowellenrad and the outer joint part are designed such that the basket interior of the differential carrier and the inner joint space of the constant velocity joint for receiving different lubricants are separated from each other.
  • the constant velocity universal joints can be lubricated with joint grease, while the basket interior is filled with gear oil for lubrication of the side shaft toothing.
  • the use of application-specific lubricants has a positive effect on the life of the entire differential assembly. So that lubricant can penetrate into the differential carrier, at least one radial opening is provided in this.
  • the torque-transmitting elements of a constant velocity universal joint are each located radially between an inner diameter D1 and an outer diameter D2 of the soradverzahnung each of the sowel- lenzier.
  • the constant velocity universal joints are designed in particular in the form of fixed joints, wherein the ball centers of the torque transmitting balls are preferably in radial overlap with the Soradverzahnung the associated Sowellenrads. But it can - depending on the application - also other joints are used, such as DO-Verschegelegelenke or tripod joints.
  • the differential carrier In the receiving area for the constant velocity universal joints has the differential carrier each cylindrical inner surfaces and in the intermediate region of the differential gears a spherical contact surface against which the differential gears are supported. It is provided that the axial extent of the spherical contact surface is smaller than half the axial extent of each of the cylindrical inner surfaces. Furthermore, it is particularly favorable in view of the size of the differential assembly, when the largest outer diameter D3 of the outer joint parts corresponds approximately to a smallest inner diameter d4 of the cylindrical inner surfaces of the differential carrier. In each case, between the outer joint part and the differential carrier, at least over the major part of the axial extension, a radial gap is formed. forms. The radial gap is bounded axially inwardly by a bearing collar on the outer joint part, which serves to rest against the inner surface of the differential carrier, so that the assembly is radially supported in each differential cage.
  • each of the differential gears has an outer surface with a largest radius R1 and a radially inside the outer surface spherical support surface with a largest radius R2 for supporting against the spherical contact surface of the differential carrier.
  • the largest radius R2 of the spherical support surface is in particular smaller than half of the largest radius R1 of the outer surface.
  • a side gear with the associated outer joint part are made in one piece, which in turn reduces the number of parts. Furthermore, it is particularly favorable with regard to the number of parts to provide only two differential gears, which are rotatably supported on a common support member. This is supported by the fact that the side shaft gears are supported with the outer joint parts radially in the cylindrical portion of the differential carrier by means of bearing collars. But it can also support elements with more than two pins and thus correspondingly more differential gears are used.
  • the differential carrier preferably has a cup part and a detachable lid part, wherein the cup part and the lid part each comprise a bearing lug for supporting the differential carrier in a stationary housing.
  • the cover part may have a thread and be screwed to the cup part. This has the advantage that no additional components are required for connection.
  • the cover part can also be connected by means of a locking ring with the cup part.
  • each of the bearing lugs on an inner surface for receiving in each case one of the connecting parts.
  • each of the connecting parts is preferably designed in the form of a sleeve which is slidably mounted in the associated bearing lug of the differential carrier.
  • the connecting parts each have an annular groove for fastening a Faltenbalgan eleven, the inner joint seals off to the outside.
  • each of the connecting parts has a collar for axially supporting the assembly against a radial surface of the differential carrier. This has the advantage that the spreading forces are introduced directly into the differential carrier and the bearings, the differential carrier in the
  • the differential assembly may be a bevel gear differential, wherein the side gear wheels i and the differential gears are configured as bevel gears, or a crown gear differential, wherein the side gear wheels are designed as crown gears and the differential gears as spur gears.
  • Figure 1 shows a differential assembly according to the invention with integrated constant velocity universal joints in a first embodiment a) in longitudinal section; ) b) the cover-side part of the differential assembly of Figure 1a) in
  • FIG. 2 shows a differential arrangement according to the invention with integrated equalization
  • Figure 3 shows a detail of a differential assembly according to the invention with integrated constant velocity universal joints in a third embodiment in longitudinal section;
  • Figure 4 shows a differential assembly according to the invention with integrated constant velocity universal joints in a fourth embodiment in longitudinal section;
  • Figure 1 shows a differential assembly 2, which is part of a differential gear in the drive train of a motor vehicle and for torque transmission from a drive shaft, not shown, via two side gears 3, 4 on each associated side shaft 5, 6 is used.
  • the differential assembly 2 includes a differential carrier 7, which is to be stored in a gear housing, not shown here by means of bearings 8, 9.
  • the differential carrier 7 essentially consists of a cup part 10 and a cover part 11 fixedly connected thereto.
  • a ring gear 12 is formed on the cup part 10 and is to be brought into engagement with a drive pinion mounted in the gear housing for the introduction of a torque.
  • the lid part 11 is fixedly connected to the cup part 10, wherein in the present embodiment, the lid part 11 is screwed with a thread 13 in a corresponding mating thread of the cup portion 10.
  • a support member 24 is arranged, which rotates together with the differential carrier 7 about the longitudinal axis A.
  • the differential gears 27, which are held axially floating on the associated pin 25, are in meshing engagement with the side shaft gears 3, 4.
  • the differential gears 27 have thrust washers with an outer surface 28 having a largest radius R1 and a radially inside the outer surface 28 spherical support surface 29 with a largest radius R2 for supporting against a spherical contact surface 30 of the differential carrier 7.
  • the largest radius R2 of the spherical support surface Each axially adjacent to the spherical bearing surface 30 of the differential carrier 7 has cylindrical inner surfaces 59, 60 for receiving constant velocity universal joints 17, 18.
  • the proportions are chosen so that the largest outer diameter D3 each of the Constant rotation joints 17, 18 in approximately the smallest inner diameter d4 of the cylindrical inner surfaces 59, 60 of the differential carrier 7 corresponds.
  • the drive assembly 2 is a bevel gear differential, wherein the differential gears 27 and the side shaft gears 3, 4 are each designed as bevel gears.
  • the constant velocity universal joints 17, 18, which are arranged completely within the differential carrier 7, comprise inner joint parts 14, 15 with inner webs 16, outer joint parts 19, 20 with outer webs 21, ball cages 22, 23 and balls 41 as torque-transmitting elements.
  • the inner webs 16, the outer webs 21 and the balls 41 are visible only in the tellerrad alleviaten constant velocity joint 18, while the cutting plane in the lid-side constant velocity joint 17 extends between two adjacent track pairs.
  • the balls 41 which engage in pairs of webs of an inner web 16 and an outer web 21, are held by the ball cage 22, 23 in flexion of the joint in the bisecting plane.
  • the outer joint parts 19, 20 each have an annular bearing collar 57, 58, with which they are slidably mounted relative to the cylindrical inner surface 59, 60.
  • the outer joint parts 19, 20 each have a cylindrical outer surface with a smaller diameter, so that between the inner surface 59, 60 of the differential carrier 7 and the outer surface of the outer joint part 19, 20 each have a radial gap 61, 62 is formed.
  • a connecting part 39, 40 fixedly connected, in particular welded, which is sleeve-shaped and preferably made as a sheet metal forming part.
  • the connecting parts 39, 40 each have a collar 42, 43 which can start against an associated radial surface 44, 45 on the differential carrier 7.
  • bearing shoulder 46 is integrally formed with the cover part 11 and the oppositely directed bearing lug 47 is at the cup part 10 is formed.
  • Each of the bearing lugs 46, 47 has an inner surface 48, 49 for receiving in each case one of the connecting parts 39, 40, wherein the connecting parts 39, 40 are slidably mounted relative to the associated bearing lug 46, 47.
  • Each of the side shaft gears 3, 4 is fixedly connected to an associated outer joint part 19, 20, wherein in the present embodiment, in each case a seewellen- wheel 3, 4 and an associated outer joint part 19, 20 are made in one piece.
  • the Sowellenrad 3, 4 and the outer joint part 19, 20 are designed such that the basket interior 35 of the differential carrier 7 and the joint interior 36, 37 of the constant velocity joint 17, 18 are separated from each other for receiving different lubricants.
  • conventional joint grease can be used, whereby a long life of the constant velocity joints 17, 18 is ensured.
  • a radial breakthrough 38 is provided in the differential carrier 7, which can penetrate into the differential carrier 7 through lubricant present in the transmission housing.
  • a lubricant for the differential assembly is usually a gear oil used.
  • the joint inner spaces 36, 37 are sealed relative to the associated side shaft 5, 6 by means of bellows 51, 52 which engage with a first collar 53, 54 in an annular groove 55, 56 of the connecting part 39, 40 and with a second collar not shown here on the Side shaft 5, 6 are attached.
  • the differential assembly 2 shown in Figure 2 corresponds in terms of their construction and operation of that of Figure 1. Therefore, reference is made to the above description, in which the same components with the same reference numerals and different components are designated by reference numerals by one as in Figure 1.
  • the embodiment of Figure 2 differs only in that the cover part 11 'has an internal thread, with which it is screwed onto a corresponding external thread of the NapfteilsiO'.
  • the assembly consisting of This is very wellenrad 3, 4, constant velocity joint 17, 18 and connector 39, 40 is axially supported relative to the cup member 10 'by means of a locking ring 63, which is in a corresponding annular groove of the cup portion 10' is seated.
  • an intermediate disc 64 is provided for friction reduction and better support.
  • the stationary housing 67 is also partially shown, in which the differential carrier 7 is mounted by means of the bearings 8, 9.
  • the housing 67 is outwardly by means of sealing rings 68, 69 are sealed, each of which is located radially between the housing 67 and the connecting parts 39, 40.
  • the bellows are to be engaged with their collars in the annular grooves 55, 56 to seal the joint spaces 37 to the outside, are not shown in the present Figure 2.
  • the differential assembly 2 shown in Figure 3 corresponds in terms of their structure and operation to those of Figure 1 and 2. Therefore, reference is made to the above description, in which the same components with the same reference numerals and different components are designated by two reference numerals.
  • the embodiment according to Figure 3 is characterized in that the cover part 11 "is inserted into a recess 66 of the cup part 10" and axially fixed by means of a circlip 63.
  • the collar 42 is axially supported against a radial surface 44 "of the lid part 11".
  • the Deckelteii 11 "further has on its outer surface a radial shoulder 65, against which the bearing 8 comes to rest.
  • the differential assembly 2 shown in Figure 4 corresponds largely in terms of their structure and operation to those of Figures 1 to 3. Therefore, reference is made to the above description, in which the same components with the same reference numerals and different components are designated by three primed reference numerals.
  • the present differential assembly 2 is designed in the form of a crown gear differential, wherein the side shaft gears 3 "', 4'" in the form of crown wheels and the differential gears 27 '"are designed as spur gears. ", the outer joint parts 19 '", 20'”and the connecting parts 39, 40 form an integral structural unit in this embodiment.
  • the side shaft gears 3, 4 each have a central opening 70, 71 through which the respective inner joint part 14, 15, the ball cage 22 and the balls 41.
  • the openings 70, 71 are each closed by means of a cap 72, 73.
  • the cup part 10 '"and the lid part 11'" of the The differential cage 7 is connected to one another by means of a screw connection, in which case the cup part 10 "'has a recess 75 into which the cover part 11'" with a cylindrical projection 75 engages for centering.
  • To mount the thrust washers 76, 77 are first selected taking into account a necessary backlash. Subsequently, the cup member 10 '"and the cover part 11'" braced against each other, so that the opposing end faces 78, 79 abut.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Differentialkorb (7); mehrere Ausgleichsräder (27), die im Differentialkorb (7) drehbar gehalten sind und gemeinsam mit diesem umlaufen; zwei einander im Differentialkorb (7) gegenüberliegende drehbar gehaltene Seitenwellenräder (3, 4), die mit den Ausgleichsrädern (27) in Verzahnungseingriff sind; zwei innerhalb des Differentialkorbs (7) liegende Gleichlaufdrehgelenke (17, 18), die jeweils ein Gelenkaußenteil (19, 20), ein Gelenkinnenteil (14, 15) sowie drehmomentübertragende Elemente (24) aufweisen und einen Gelenkinnenraum (36, 37) einschließen; und je Gelenkaußenteil (19, 20) ein vom Differentialkorb (7) weg weisendes Anschlußteil (39, 40) zum Anschließen eines Faltenbalgs (51, 52). Jeweils ein Seitenwellenrad (3, 4), ein Gelenkaußenteil (19, 20) und ein Anschlußteil (39, 40) sind fest miteinander verbunden und bilden gemeinsam eine Baueinheit, wobei der Differentialkorb (7) derart gestaltet ist, daß beide Baueinheiten axial von einer Seite montierbar sind.

Description

Differentialgetriebe mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 102 34 035 A1 ist eine Differentialanordnung mit integrierten Gleichlaufgelenken bekannt, wobei jeweils eine Baueinheit bestehend aus Seitenwellenrad, Lager und Gelenkaußenteil bei der Montage als vormontiertes Modul in den Differentialkorb eingesetzt wird. Die Seitenwellenräder sind außen ummittelbar im Getriebe- gehäuse gelagert und innen auf einem die Ausgleichräder tragenden Differentialträger drehbar gelagert.
Die DE 1 015 322 Offenlegungsschrift zeigt eine ähnliche Differentialanordnung, bei dem die Seitenwellenräder zweiteilig gestaltet sind und jeweils einen Teil eines Kar- dangelenks bilden. Dabei sind jeweils eines der Seitenwellenräder und ein zugehöriges Verbindungsteil miteinander verschraubt, um ein Kardangelenk zu bilden.
Die DE 101 25 795 C1 zeigt ein Differentialgetriebe mit integrierten Gleichlaufgelenken. Der Differentialkorb ist topfförmig gestaltet und mit einem Deckelteil verschlos- sen. Um den axialen Bauraum der Differentialanordnung gering zu halten, sind die Gleichlaufgelenke, deren Gelenkaußenteile integral mit den Seitenwellenrädern gestaltet sind, vollständig innerhalb des Differentialkorbs angeordnet. Axial benachbart zu den Gleichlaufgelenken hat der Differentialkorb zwei im Durchmesser reduzierte Lageransätze zur Aufnahme von Lagern. Ähnliche Differentialgetriebe sind aus der DE 35 46 522 und der US 2 187 843 bekannt, bei denen die Gelenkaußenteile integral mit den Seitenwellenrädem gestaltet sind. Die größten Durchmesser der Ausgleichsräder sind beträchtlich größer als die größten Außendurchmesser der integralen Gelenkaußenteile.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Differentialanordnung mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, das einfach aufgebaut ist und einen geringen Bauraum in Anspruch nimmt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Differentialanordnung mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gelöst, umfassend einen Differentialkorb; mehrere Ausgleichsräder, die im Differentialkorb drehbar gehalten sind und gemeinsam mit diesem umlaufen; zwei einander im Differentialkorb gegenüberliegende drehbar gehaltene Seitenwellenräder, die mit den Ausgleichsrädern in Verzahnungseingriff sind; zwei innerhalb des Differentialkorbs liegende Gleichlaufdrehgelenke, die jeweils ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil sowie drehmomentübertragende Elemente aufweisen; je Gelenkaußenteil ein vom Differentialkorb weg weisendes Anschlußteil zum Anschließen eines Faltenbalgs, wobei jeweils ein Seitenwellen rad, ein Gelenkaußenteil und ein Anschlußteil fest miteinander verbunden sind und gemeinsam eine Baueinheit bilden, wobei der Differentialkorb derart gestaltet ist, daß beide Baueinheiten axial von einer Seite des Differentialkorbes montierbar sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Differentialanordnung besteht darin, daß diese einfach aufgebaut ist und einen geringen Bauraum in Anspruch nimmt. Dadurch daß jeweils ein Seitenwellenrad, ein Gelenkaußenteil und ein Anschlußteil eine Baueinheit bilden, kann die Montage vereinfacht werden. Dabei werden die genannten Einzelteile vorzugsweise miteinander verschweißt, um die Baueinheit zu bilden. Durch Gestaltung des Differentialkorbs in der Form, daß beide Baueinheiten von einer Seite montiert werden können, ist die Teileanzahl der Differentialanordnung reduziert, was sich positiv auf die Kosten für Fertigung und Montage auswirkt. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind das Seitenwellenrad und das Gelenkaußenteil derart gestaltet, daß der Korbinnenraum des Differentialkorbs und der Gelenkinnenraum des Gleichlaufdrehgelenks zur Aufnahme von unterschiedlichen Schmiermitteln voneinander getrennt sind. So können die Gleichlaufdrehgelenke mit Gelenkfett geschmiert werden, während der Korbinnenraum zur Schmierung der Sei- tenwellenverzahnung mit Getriebeöl gefüllt ist. Die Verwendung von anwendungsspezifischen Schmiermitteln wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der gesamten Differentialanordnung aus. Damit Schmiermittel in den Differentialkorb eindringen kann, ist in diesem zumindest ein radialer Durchbruch vorgesehen.
Nach einer bevorzugten Ausführung liegen die drehmomentübertragenden Elemente eines Gleichlaufdrehgelenks jeweils radial zwischen einem inneren Durchmesser D1 und einem äußeren Durchmesser D2 der Seitenradverzahnung jedes der Seitenwel- lenräder. Auf diese Weise ergibt sich für die Differentialanordnung insgesamt eine kompakte Bauweise, was sich positiv auf das Gewicht auswirkt. Dies gilt insbesondere für Differentialanordnungen, die als Kegelraddifferentiale gestaltet sind. Die Gleichlaufdrehgelenke sind insbesondere in Form von Festgelenken gestaltet, wobei die Kugelmittelpunkte der drehmomentübertragenden Kugeln vorzugsweise in radialer Überdeckung mit der Seitenradverzahnung des zugehörigen Seitenwellenrads liegen. Es können aber - je nach Anwendungsfall - auch andere Gelenke zum Einsatz kommen, wie beispielsweise DO-Verschiebegelenke oder Tripodegelenke.
Im Aufnahmebereich für die Gleichlaufdrehgelenke hat der Differentialkorb jeweils zylindrische Innenflächen und im dazwischenliegenden Bereich der Ausgleichsräder eine sphärische Anlagefläche, gegen die die Ausgleichräder abgestützt sind. Dabei ist vorgesehen, daß die axiale Erstreckung der sphärischen Anlagefläche jeweils kleiner ist als die halbe axiale Erstreckung jeweils einer der zylindrischen Innenflächen. Weiterhin ist es im Hinblick auf die Baugröße der Differentialanordnung besonders günstig, wenn der größte Außendurchmesser D3 der Gelenkaußenteile etwa einem kleinsten Innendurchmesser d4 der zylindrischen Innenflächen des Differentialkorbs entspricht. Dabei ist jeweils zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Differentialkorb zumindest über den größten Teil der Axialerstreckung ein Radialspalt ge- bildet. Der Radialspalt wird axial innen durch einen Lagerbund am Gelenkaußenteil begrenzt, der zur Anlage gegen die Innenfläche des Differentialkorbs dient, so daß die Baueinheit jeweils im Differentialkorb radial abgestützt ist.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung hat jedes der Ausgleichsräder eine Außenfläche mit einem größten Radius R1 und eine radial innerhalb der Außenfläche liegende sphärische Stützfläche mit einem größten Radius R2 zum Abstützen gegen die sphärische Anlagefläche des Differentialkorbs. Dabei ist der größte Radius R2 der sphärischen Stützfläche insbesondere kleiner als die Hälfte des größten Radius R1 der Außenfläche. Auf diese Weise kann der Differentialkorb über seine Länge nahezu einen gleichbleiben Querschnitt haben, was sich positiv auf die Baugröße, Fertigung und Montage auswirkt.
Vorzugsweise sind jeweils ein Seitenwellenrad mit dem zugehörigen Gelenkaußenteil einstückig hergestellt, was wiederum die Teilezahl reduziert. Weiterhin ist es im Hinblick auf die Teilezahl besonders günstig, nur zwei Ausgleichsräder vorzusehen, die auf einem gemeinsamen Trägerelement drehbar gehalten sind. Dies wird dadurch unterstützt, daß die Seitenwellenräder mit den Gelenkaußenteilen radial im zylindrischen Abschnitt des Differentialkorbs mittels Lagerbunden abgestützt sind. Es können aber auch Trägerelemente mit mehr als zwei Zapfen und somit entsprechend mehrere Ausgleichsräder zur Anwendung kommen. Der Differentialkorb weist vorzugsweise ein Napfteil und ein lösbares Deckelteil auf, wobei das Napfteil und das Deckelteil jeweils einen Lageransatz zum Lagern des Differentialkorbs in einem stehenden Gehäuse umfassen. Dabei kann das Deckelteil ein Gewinde aufweisen und mit dem Napfteil verschraubt werden. Dies hat den Vorteil, daß keine zusätzlichen Bauteile zur Verbindung erforderlich sind. Alternativ hierzu kann das Deckelteil auch mittels eines Sicherungsrings mit dem Napfteil verbunden werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weist jeder der Lageransätze eine Innenfläche zur Aufnahme jeweils eines der Anschlußteile auf. Weiterhin ist jedes der Anschlußteile vorzugsweise in Form einer Hülse gestaltet ist, die in dem zugehörigen Lageransatz des Differentialkorbs gleitend gelagert ist. Die Anschlußteile haben jeweils eine Ringnut zum Befestigen einer Faltenbalganordnung, die den Gelenkinnen- räum nach außen hin abdichtet. Nach einer bevorzugten Weiterbildung hat jedes der Anschlußteile einen Kragen zum axialen Abstützen der Baueinheit gegen eine Radialfläche des Differentialkorbs. Dies hat den Vorteil, daß die Spreizkräfte unmittelbar in den Differentialkorb eingeleitet werden und die Lager, die den Differentialkorb im
> Getriebegehäuse aufnehmen, hiervon unbelastet bleiben. In bestimmten Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, zwischen den Kragen der Anschlußteile und dem Differentialkorb reibmindernde Gleitscheiben einzusetzen.
Die Differentialanordnung kann ein Kegelraddifferential, wobei die Seitenwellenräder i und die Ausgleichsräder als Kegelräder gestaltet sind, oder ein Kronenraddifferential, wobei die Seitenwellenräder als Kronenräder und die Ausgleichsräder als Stirnräder gestaltet sind, sein.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der
> Zeichnung erläutert. Hierin zeigt
Figur 1 eine erfindungsgemäße Differentialanordnung mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken in einer ersten Ausführungsform a) im Längsschnitt; ) b) den deckelseitigen Teil der Differentialanordnung aus Figur 1a) im
Detail; c) in Draufsicht;
Figur 2 eine erfindungsgemäße Differentialanordnung mit integrierten Gleich-
> laufdrehgelenken in einer zweiten Ausführungsform im Längsschnitt;
Figur 3 ein Detail einer erfindungsgemäßen Differentialanordnung mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken in einer dritten Ausführungsform im Längsschnitt; )
Figur 4 eine erfindungsgemäße Differentialanordnung mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken in einer vierten Ausführungsform im Längsschnitt; Figur 1 zeigt eine Differentialanordnung 2, die Teil eines Differentialgetriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist und zur Drehmomentübertragung von einer nicht dargestellten Antriebswelle über zwei Seitenwellenräder 3, 4 auf je eine zugehörige Seitenwelle 5, 6 dient. Die Differentialanordnung 2 umfaßt einen Differentialkorb 7, der in einem hier nicht dargestellten Getriebegehäuse mittels Lagern 8, 9 zu lagern ist. Der Differentialkorb 7 besteht im wesentlichen aus einem Napfteil 10 und einem hiermit fest verbundenen Deckelteil 11. An das Napfteil 10 ist ein Tellerrad 12 angeformt, das zur Einleitung eines Drehmoments mit einem in dem Getriebegehäuse gelagerten Antriebsritzel in Eingriff zu bringen ist. Das Deckelteil 11 ist mit dem Napfteil 10 fest verbunden, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Deckelteil 11 mit einem Gewinde 13 in ein entsprechendes Gegengewinde des Napfteils 10 eingedreht ist.
In dem Differentialkorb 7 ist ein Trägerelement 24 angeordnet, das gemeinsam mit dem Differentialkorb 7 um die Längsachse A dreht. Das Trägerelement 24, das zwei integrale Zapfen 25 mit zur Drehachse A senkrechten Zapfenachsen B umfaßt, ist in radialen Bohrungen 26 im Differentialkorb 7 eingesteckt. Auf jedem der Zapfen 25 ist jeweils ein Ausgleichsrad 27 drehbar gelagert. Die Ausgleichsräder 27, die auf dem zugehörigen Zapfen 25 axial schwimmend gehalten sind, sind mit den Seitenwellen- rädern 3, 4 in Verzahnungseingriff. Die Ausgleichsräder 27 haben Anlaufscheiben mit einer Außenfläche 28 mit einem größten Radius R1 und eine radial innerhalb der Außenfläche 28 liegende sphärische Stützfläche 29 mit einem größten Radius R2 zum Abstützen gegen eine sphärische Anlagefläche 30 des Differentialkorbs 7. Dabei ist der größte Radius R2 der sphärischen Stützfläche 29 kleiner als die Hälfte des größten Radius R1 der Außenfläche 28. Jeweils axial benachbart zur sphärischen Anlagefläche 30 hat der Differentialkorb 7 zylindrische Innenflächen 59, 60 zur Aufnahme von Gleichlaufdrehgelenken 17, 18. Die Größenverhältnisse sind so gewählt, daß der größte Außendurchmesser D3 jedes der Gleichlaufdrehgelenke 17, 18 in etwa dem kleinsten Innendurchmesser d4 der zylindrischen Innenflächen 59, 60 des Differentialkorbs 7 entspricht. Die Antriebsanordnung 2 ist ein Kegelraddifferential, wobei die Ausgleichsräder 27 und die Seitenwellenräder 3, 4 jeweils als Kegelräder gestaltet sind. Die Gleichlaufdrehgelenke 17, 18, die vollständig innerhalb des Differentialkorbs 7 angeordnet sind, umfassen Gelenkinnenteile 14, 15 mit Innenbahnen 16, Gelenkaußenteile 19, 20 mit Außenbahnen 21 , Kugelkäfige 22, 23 sowie Kugeln 41 als drehmomentübertragende Elemente. Dabei sind die Innenbahnen 16, die Außenbahnen 21 und die Kugeln 41 nur bei dem tellerradseitigen Gleichlaufdrehgelenk 18 sichtbar, während die Schnittebene bei dem deckelseitigen Gleichlaufdrehgelenk 17 zwischen zwei benachbarten Bahnpaaren verläuft. Die Kugeln 41 , die jeweils in Bahnpaare aus einer Innenbahn 16 und einer Außenbahn 21 eingreifen, werden von dem Kugelkäfig 22, 23 bei Beugung des Gelenks in der Winkelhalbierenden Ebene gehalten. Mit den Gelenkinnenteilen 15, 16 sind die Seitenwellen 5, 6 mittels einer Längsverzahnung 31, 32 drehfest verbunden und mittels Sicherungsringen 33, 34 axial gesichert. Die Gelenkaußenteile 19, 20 haben jeweils einen ringförmigen Lagerbund 57, 58, mit dem sie gegenüber der zylindrischen Innenfläche 59, 60 gleitend gelagert sind. Axial benachbart zum Lagerbund 57, 58 haben die Gelenkaußenteile 19, 20 jeweils eine zylindrische Außenfläche mit einem kleineren Durchmesser, so daß zwischen der Innenfläche 59, 60 des Differentialkorbs 7 und der Außenfläche des Gelenkaußenteils 19, 20 jeweils ein Radialspalt 61 , 62 gebildet ist.
Mit den Gelenkaußenteilen 19, 20 ist jeweils ein Anschlußteil 39, 40 fest verbunden, insbesondere verschweißt, das hülsenförmig gestaltet und vorzugsweise als Blechumformteil hergestellt ist. Die Anschlußteile 39, 40 haben jeweils einen Kragen 42, 43, der gegen eine zugehörige Radialfläche 44, 45 am Differentialkorb 7 anlaufen kann. So werden die über die Seitenwellenverzahnung in jeweils eine Baueinheit bestehend aus Seitenwellenrad 3, 4, Gleichlaufgelenk 17, 18 und Anschlußteil 39, 40 eingeleiteten Spreizkräfte unmittelbar im Differentialkorb 7 abgestützt. Der Differentialkorb 7 hat zwei von der Mittelebene der Differentialanordnung wegweisende Lageransätze 46, 47 zum Lagern des Differentialkorbs 7 in dem Getriebegehäuse mittels der Lager 8, 9. Dabei ist der eine Lageransatz 46 einstückig mit dem Deckelteil 11 gestaltet und der entgegengesetzt gerichtete Lageransatz 47 ist an das Napfteil 10 angeformt. Jeder der Lageransätze 46, 47 hat eine Innenfläche 48, 49 zur Aufnahme jeweils eines der Anschlußteile 39, 40, wobei die Anschlußteile 39, 40 gleitend gegenüber dem zugehörigen Lageransatz 46, 47 gelagert sind. Jedes der Seitenwellenräder 3, 4 ist mit einem zugehörigen Gelenkaußenteil 19, 20 fest verbunden, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils ein Seitenwellen- rad 3, 4 und ein zugehöriges Gelenkaußenteil 19, 20 einstückig hergestellt sind. Das Seitenwellenrad 3, 4 und das Gelenkaußenteil 19, 20 sind derart gestaltet, daß der Korbinnenraum 35 des Differentialkorbs 7 und der Gelenkinnenraum 36, 37 des Gleichlaufdrehgelenks 17, 18 zur Aufnahme von unterschiedlichen Schmiermitteln voneinander getrennt sind. So kann für das Gleichlaufdrehgelenk 17, 18 herkömmliches Gelenkfett verwendet werden, wodurch eine lange Lebensdauer der Gleichlaufgelenke 17, 18 sichergestellt ist. Wie insbesondere aus Figur 1 c) hervorgeht, ist in dem Differentialkorb 7 ein radialer Durchbruch 38 vorgesehen, durch im Getriebegehäuse befindliches Schmiermittel in den Differentialkorb 7 eindringen kann. Als Schmiermittel für die Differentialanordnung kommt dabei üblicherweise ein Getriebeöl zum Einsatz.
Die Gelenkinnenräume 36, 37 sind gegenüber der zugehörigen Seitenwelle 5, 6 mittels Faltenbälgen 51 , 52 abgedichtet, die mit einem ersten Bund 53, 54 in eine Ringnut 55, 56 des Anschlußteils 39, 40 eingreifen und mit einem hier nicht dargestellten zweiten Bund auf der Seitenwelle 5, 6 befestigt sind.
Die in Figur 2 gezeigte Differentialanordnung 2 entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise derjenigen aus Figur 1. Daher wird auf die obige Beschreibung bezug genommen, wobei hier gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern und unterschiedliche Bauteile mit um eins gestrichenen Bezugsziffern bezeichnet sind wie in Figur 1. Die Ausführungsform nach Figur 2 unterscheidet sich lediglich dadurch, daß das Deckelteil 11' ein Innengewinde aufweist, mit dem es auf ein entsprechendes Außengewinde des NapfteilsiO' aufgeschraubt ist. Die Baueinheit bestehend aus Seitenwellenrad 3, 4, Gleichlaufgelenk 17, 18 und Anschlußteil 39, 40 ist gegenüber dem Napfteil 10' mittels eines Sicherungsrings 63 axial abgestützt, der in einer entsprechenden Ringnut des Napfteils 10' einsitzt. Dabei ist zwischen dem Kragen 42 und dem Sicherungsring 63 eine Zwischenscheibe 64 zur Reibminderung und zur besseren Abstützung vorgesehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auch das stehende Gehäuse 67 teilweise gezeigt, in dem der Differentialkorb 7 mittels der Lager 8, 9 gelagert ist. Das Gehäuse 67 ist nach außen hin mittels Dich- tungsringen 68, 69 abgedichtet, die jeweils radial zwischen dem Gehäuse 67 und den Anschlußteilen 39, 40 einsitzen. Die Faltenbälge, mit ihren Bunden in die Ringnuten 55, 56 in Eingriff zu bringen sind, um die Gelenkräume 37 nach außen hin abzudichten, sind in der vorliegenden Figur 2 nicht gezeigt.
Die in Figur 3 gezeigte Differentialanordnung 2 entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise denjenigen aus Figur 1 und 2. Daher wird auf die obige Beschreibung bezug genommen, wobei hier gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern und unterschiedliche Bauteile mit um zwei gestrichenen Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform nach Figur 3 kennzeichnet sich dadurch, daß das Deckelteil 11" in eine Eindrehung 66 des Napfteils 10" eingesetzt ist und mittels eines Sicherungsring 63" axial fixiert ist. Der Kragen 42 ist gegen eine Radialfläche 44" des Deckelteils 11" axial abgestützt. Das Deckelteii 11" hat an seiner Außenfläche weiterhin eine radiale Schulter 65, gegen die das Lager 8 zur Anlage kommt.
Die in Figur 4 gezeigte Differentialanordnung 2 entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise weitestgehend denjenigen aus den Figuren 1 bis 3. Daher wird auf die obige Beschreibung bezug genommen, wobei hier gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern und unterschiedliche Bauteile mit um drei gestrichenen Bezugsziffern bezeichnet sind. Im Unterschied zu den obigen Differentialanordnungen ist die vorliegende Differentialanordnung 2 in Form eines Kronenraddifferentials gestaltet, wobei die Seitenwellenräder 3"', 4'" in Form von Kronenrädern und die Ausgleichsräder 27'" als Stirnräder gestaltet sind. Die Seitenwellenräder 3'", 4'", die Gelenkaußenteile 19'", 20'" und die Anschlußteile 39, 40 bilden in dieser Ausführungsform eine integrale Baueinheit. Die Seitenwellenräder 3, 4 haben zur Montage jeweils eine zentrale Öffnung 70, 71 , durch die das jeweilige Gelenkinnenteil 14, 15, der Kugelkäfig 22 und die Kugeln 41 montiert werden. Um die Gelenkinnenräume 36, 37 von dem Korbinnenraum 35 zu trennen, sind die Öffnungen 70, 71 jeweils mittels einer Kappe 72, 73 verschlossen. Das Napfteil 10'" und das Deckelteil 11'" des Differentialkorbs 7 sind mittels einer Schraubverbindung miteinander verbunden. Dabei hat das Napfteil 10"' eine Eindrehung 75, in die das Deckelteil 11'" mit einem zylinderförmigen Ansatz 75 zur Zentrierung eingreift. Zur Montage werden zunächst die Anlaufscheiben 76, 77 unter Berücksichtigung eines nötigen Zahnspiels ausgewählt. Anschließend werden das Napfteil 10'" und das Deckelteil 11'" gegeneinander verspannt, so daß die einander gegenüberliegenden Stirnflächen 78, 79 aneinanderstoßen.
Bezugszeichenliste
2 Differentialanordnung
3 Seitenwellenrad
4 Seitenwellenrad
5 Seitenwelle
6 Seitenwelle
7 Differentialkorb
8 Lager
9 Lager
10 Napfteil
11 Deckelteil
12 Tellerrad
13 Gewinde
14 Gelenkinnenteil
15 Gelenkinnenteil
16 Innenbahn
17 Gleichlaufdrehgelenk
18 Gleichlaufdrehgelenk
19 Gelenkaußenteil
20 Gelenkaußenteil
21 Außenbahn
22 Kugelkäfig
23 Kugelkäfig
24 Trägerelement
25 Zapfen
26 Bohrung Ausgleichsrad
Außenfläche
Stützfläche
Anlagefläche
Längsverzahnung
Längsverzahnung
Sicherungsring
Sicherungsring
Korbinnenraum
Gelenkinnenraum
Gelenkinnenraum
Durchbruch
Anschlußteil
Anschlußteil
Kugel
Kragen
Kragen
Radialfläche
Radialfläche
Lageransatz
Lageransatz
Innenfläche
Innenfläche
Faltenbalg
Faltenbalg
Bund
Bund
Ringnut
Ringnut
Lagerbund
Lagerbund
Innenfläche
Innenfläche
Radialspalt 62 Radialspalt
63 Sicherungsring
64 Zwischenscheibe
65 Vorsprung
66 Eindrehung
67 Gehäuse
68 Dichtungsring
69 Dichtungsring
70 Öffnung
71 Öffnung
72 Kappe
73 Kappe
74 Eindrehung
75 Zylinderansatz
76 Anlaufscheibe
77 Anlaufscheibe
78 Stirnfläche
79 Stirnfläche
A Längsachse
B Zapfenachse d1 Innendurchmesser
D2 Außendurchmesser
D3 Au ßend urchmesser d4 Innendurchmesser
R1 Radius
R2 Radius

Claims

Patentansprüche
1. Differentialanordnung zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Differentialkorb (7), mehrere Ausgleichsräder (27), die im Differentialkorb (7) drehbar gehalten sind und gemeinsam mit diesem umlaufen, zwei einander im Differentialkorb (7) gegenüberliegende drehbar gehaltene Seitenwellenräder (3, 4), die mit den Ausgleichsrädern (27) in Verzahnungseingriff sind, zwei innerhalb des Differentialkorbs (7) liegende Gleichlaufdrehgelenke (17, 18), die jeweils ein Gelenkaußenteil (19, 20), ein Gelenkinnenteil (14, 15) sowie drehmomentübertragende Elemente (24) aufweisen, je Gelenkaußenteil (19, 20) ein vom Differentialkorb (7) weg weisendes Anschlußteil (39, 40) zum Anschließen eines Faltenbalgs (51 , 52), wobei jeweils ein Seitenwellenrad (3, 4), ein Gelenkaußenteil (19, 20) und ein Anschlußteil (39, 40) fest miteinander verbunden sind und gemeinsam eine Baueinheit bilden, wobei der Differentialkorb (7) derart gestaltet ist, daß beide Baueinheiten axial von einer Seite montierbar sind.
2. Differentialanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Differentialkorb (7) einen Korbinnenraum (35) bildet und daß die Gleichlaufdrehgelenke (17,18) jeweils einen Gelenkinnenraum (36,37) ein- schließen, wobei das Seitenwellenrad (3, 4) und das Gelenkaußenteil (19, 20) jeweils derart gestaltet sind, daß der Korbinnenraum (35) des Differentialkorbs (7) und der Gelenkinnenraum (36, 37) des Gleichlaufdrehgelenks (17, 18) zur Aufnahme von unterschiedlichen Schmiermitteln voneinander getrennt sind.
3. Differentialanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Differentialkorb (7) zumindest ein radialer Durchbruch (38) zum Eintritt von Schmiermittel vorgesehen ist.
4. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenradverzahnung jedes der Seitenwellenräder (3, 4) einen inneren Durchmesser D1 und einen äußeren Durchmesser D2 aufweisen, wobei die drehmomentübertragenden Elemente (24) des zugehörigen Gleichlaufdrehgelenks (17, 18) zwischen dem inneren Durchmesser D1 und dem äußeren Durchmesser D2 liegen.
5. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Differentialkorb (7) im Aufnahmebereich für die Gleichlaufdrehgelenke (17, 18) jeweils zylindrische Innenflächen (59, 60) aufweist und im dazwischenliegenden Bereich der Ausgleichsräder (27) eine sphärische Anlagefläche (30) aufweist, gegen die die Ausgleichräder (27) abgestützt sind.
6. Differentialanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Erstreckung der sphärischen Anlagefläche (30) kleiner ist als die halbe axiale Erstreckung jeweils einer der zylindrischen Innenflächen (59, 60).
7. Differentialanordnung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes der Gelenkaußenteile (19, 20) einen größten Außendurchmesser D3 aufweist, der etwa einem kleinsten Innendurchmesser d4 der zylindrischen Innenflächen (59, 60) des Differentialkorbs (7) entspricht.
8. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes der Ausgleichsräder (27) eine Außenfläche (28) mit einem größten Radius R1 und eine radial innerhalb der Außenfläche (28) liegende sphärische Stützfläche (29) mit einem größten Radius R2 zum Abstützen gegen die sphärische Anlagefläche (30) des Differentialkorbs (7) aufweist.
9. Differentialanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der größte Radius R2 der sphärischen Stützfläche (29) kleiner ist als die Hälfte des größten Radius R1 der Außenfläche (28).
10. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils ein Seitenwellenrad (3, 4) mit dem zugehörigen Gelenkaußenteil (19, 20) einstückig hergestellt ist.
11. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Ausgleichsräder (27) vorgesehen sind, die auf einem gemeinsamen Trägerelement (24) drehbar gehalten sind.
12. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Differentialkorb (7) ein Napfteil (10) und ein lösbares Deckelteil (11) aufweist, wobei das Napfteil (10) und das Deckelteil (11) jeweils einen Lageransatz (46, 47) zum Lagern des Differentialkorbs (7) in einem stehenden Gehäuse umfassen.
13. Differentialanordnung nach einem Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Lageransätze (46, 47) eine Innenfläche (48, 49) zur Aufnahme jeweils eines der Anschlußteile (39, 40) aufweist.
14. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Anschlußteile (39, 40) in Form einer Hülse gestaltet ist, die in dem zugehörigen Lageransatz (46, 47) des Differentialkorbs (7) gleitend gelagert ist.
15. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Deckelteil (11) ein Gewinde aufweist und mit dem Napfteil (10) verschraubt ist.
16. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Deckelteil (11) mittels eines Sicherungsrings (63) mit dem Napfteil (10) verbunden ist.
17. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes der Anschlußteile (39, 40) eine Ringnut (55, 56) zum Befestigen eines Faltenbalgs (51 , 52) aufweist.
18. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes der Anschlußteile (39, 40) einen Kragen (42, 43) zum axialen Abstützen der Baueinheit gegen den Differentialkorb (7) aufweist.
19. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwischen dem Gelenkaußenteil (19, 20) und dem Differentialkorb (7) zumindest über den größten Teil der Axialerstreckung ein Radialspalt (61, 62) gebildet ist.
20. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes der Gelenkaußenteile (19, 20) einen Lagerbund (57, 58) zur Anlage gegen den Differentialkorb (7) aufweist.
21. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwellenräder (3, 4) und die Ausgleichsräder (27) als Kegelräder gestaltet sind.
22. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenwellenräder (3, 4) als Kronenräder und die Ausgleichsräder (27) als Stirnräder gestaltet sind.
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