WO2020069692A1 - Differenzial mit ausgleichsrädern, einem antriebsrad und mit wenigstens einem deckel - Google Patents

Differenzial mit ausgleichsrädern, einem antriebsrad und mit wenigstens einem deckel

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WO2020069692A1
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WO
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differential
drive wheel
cover
flange
gears
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Jochen Loeffelmann
Florian Reinle
Peter WELKER
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a differential with differential gears, a drive wheel and with at least one cover, the drive wheel having a toothing running around the outside on the outer circumference around an axis of rotation and being provided with bearing points on the inside, the differential wheels being mounted at the bearing points in the drive wheel and the differential is closed on one side with the lid.
  • the differential has two covers, with which the differential is locked on the left and right.
  • the covers are attached to the drive wheel by means of riveted connections.
  • the drive wheel is provided with a flange which is provided with through-holes for a rivet connection.
  • the covers have a hole pattern that corresponds to that of the flange and are axially opposite one another on the flange. The respective rivet reaches through the hole in the flange and lies with the rivet heads pressed against the cover.
  • the object of the invention is to create a differential that can be manufactured and assembled in a simple, inexpensive manner.
  • the differential gears are held in the bearings in the flange and with the aid of the cover in the drive wheel.
  • the lid is attached to the drive wheel by at least one integral connection without any action or action by further fastening means.
  • the differential formed at least from the differential gears, the drive wheel and the cover is thereby a self-retaining unit.
  • the drive wheel is the sum wave of the differential, via which power is introduced into the differential from a vehicle drive and is distributed from there to the vehicle wheels, or on which the retrospective power is summed up via the vehicle wheels.
  • differential speeds on the vehicle wheels are compensated for via the differential gears, for which purpose they mesh with the driven wheels and are rotatably mounted on the drive wheel about their own axis of rotation.
  • the drive wheel has a flange.
  • the drive wheel has an external toothing which is designed either as a spur toothing or alternatively as a bevel gear toothing.
  • the flange adjoins this external toothing radially inwards and extends in the form of segments or disks radially inwards in the direction of the axis of rotation.
  • the flange has some bearing points. The bearing points are completely formed by recesses in the flange and sections of the cover or the cover. In every depository one of the differential gears is mounted.
  • the advantage of the embodiment of the invention is that no separate components such as webs or cages are required for mounting the differential gears.
  • An embodiment of the invention provides that the differential is closed by two covers.
  • One cover connects to the flange on the left and the other on the right.
  • the embodiment of the invention is particularly advantageous if the covers are designed as identical parts - that is, identical in design. Such covers can preferably be made from sheet metal as drawn parts. Due to the identical design, the lids can be manufactured in larger batch sizes and thus inexpensively.
  • the design of the differential permits the use of different materials, in particular metals, different alloys and processing conditions. It is conceivable, for example, that the drive wheel is on
  • Forged part made of steel or a cast part. If only one cover is used, it is also conceivable that a “cover” or one half of a differential cage is integrated in the drive wheel in one piece and in one material. The other side is closed according to the invention with the lid, which is preferably attached to the drive wheel by welding. It is advantageous that the cohesive connection is preferably a welded connection between metallic materials, preferably iron materials and their alloys.
  • the differential gears are each rotatably supported by a pin in the drive wheel.
  • the pin can be formed in one piece with the respective differential wheel or is inserted in the differential wheel.
  • the pin is rotatably seated in the bearing or is supported there by a slide bearing or roller bearing in the bearing of the drive wheel.
  • Such storage is simple and robust.
  • one embodiment of the invention provides that the differential gears are seated on a common pin, which is accordingly provided with the pins and which is mounted at opposite radial positions in a bearing point of the drive wheel. Such an arrangement is simple and can be produced inexpensively.
  • the differential has at least one or preferably two driven wheels which are integrated in the self-holding unit.
  • Each of the driven wheels is connected to an driven shaft which leads, for example, to a driven vehicle wheel.
  • the embodiment of the invention is advantageous because the driven wheels, which arise in meshing with the differential wheels, can be easily integrated into the structural unit.
  • the output shafts are then preferably connected to the output wheels via thru-axle connections.
  • Figure 1 shows a differential 1 in an overall view. From the differential 1, a drive wheel 4 with a toothing 7 designed as a front helical toothing, a cover 5 and the shafts 18 and 19 of two driven wheels 16 can be seen. In addition, fragments of an output gear 16 can be seen through holes 20.
  • the drive wheel 4, the cover 5 and the driven wheels 16 are arranged coaxially with an axis of rotation 6 of the differential 1. Between the cover 5 and a flange 10 of the drive wheel 4, several cohesive connections 11 symbolized by the crosses are formed. Alternatively, the crosses symbolize the course of a weld connection between the cover 5 and the drive wheel 4 that runs partially around the axis of rotation, alternatively in sections or closed on the circumference.
  • FIG. 2 shows a view of the differential 1 without a cover 13 of the two covers 5 and 13.
  • the cover or covers 5 and 13 are connected to the drive wheel 4 according to the invention by means of a material connection, that is to say in a non-detachable manner.
  • the cover or covers 5 can therefore only be removed by force by separation.
  • FIG. 2 is only intended to show the inner design of the differential 1.
  • the disk-shaped flange 10 is circumferentially On the catch side, it is surrounded by a base body 21 of the drive wheel 4 which has the toothing 7 and extends radially inwards from the base body 21. Openings 22 are formed on the flange 10 radially inwards and in the two axial longitudinal directions.
  • the recesses 22 form bearing points 8 and 9.
  • two differential gears 2 and 3 are accommodated.
  • the differential gears 2 and 3 are seated on a pin 15 such that the pins 12 and 14 of the pin 15 protrude radially.
  • Each of the pins 14 and 15 is seated in a recess 22 in such a way that the pin 15 is supported in the circumferential direction about the axis of rotation in the bearing points 8 and 9.
  • An output gear 16 meshes with both differential gears 1 and 2.
  • FIG. 3 shows a detailed illustration of a longitudinal section through the differential 1 in a longitudinal plane in which the axis of rotation 6 of the differential 1 also extends axially longitudinally.
  • the base body 21 of the drive wheel 4 and a section of the pin 12 as well as flange sections 23 and 24 of the covers 5 and 13 can be seen. From the drive wheel 4 the teeth 7 protrude radially outwards and the flange 10 radially inwards.
  • the pin 12 sits in a recess 22 which forms the bearing for the differential gear 2 of the differential gears 2 and 3.
  • the recess 22 is closed in the axial directions by one of the flange sections 23 and 24 of the respective cover 5 and 13, so that the pin 12 is held and guided axially in the flange 10.
  • the covers 5 and 13 with the flange sections 23 and 24 lie flat against the flange 10 and are welded to the drive wheel 4 via the integral connections 11.
  • the recesses 22 and the parts of the flange sections 23 and 24, which cover the respective recesses 22, each form one of the bearing points 8 and 9, respectively.
  • the fully assembled differential 1 is a unit 25 comprising the drive wheel 4, the differential gears 2 and 3, the covers 5 and 13, the pin 15 and two driven wheels 16, which are connected only via the integral connection (s) without the aid of other fastening means held together in itself.
  • Reference character list differential differential

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Abstract

Differenzial (1) mit Ausgleichsrädern (2, 3), einem Antriebsrad (4) und mit wenigstens einem Deckel (5, 13), wobei das Antriebsrad (4) eine außen umfangsseitig um eine Rotationsachse (6) verlaufende Verzahnung (7) aufweist sowie innen mit Lagerstellen (8, 9) versehen ist, die Ausgleichsräder (2, 3) an den Lagerstellen (8, 9) in dem Antriebsrad (4) gelagert sind und das Differenzial (1) an einer Seite mit dem Deckel (5, 13) verschlossen ist.

Description

Differenzial mit Ausgleichsrädern, einem Antriebsrad und mit wenigstens einem
Deckel
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Differenzial mit Ausgleichsrädern, einem Antriebsrad und mit wenigstens einem Deckel, wobei das Antriebsrad eine außen umfangsseitig um eine Rotationsachse verlaufende Verzahnung aufweist sowie innen mit Lagerstellen verse- hen ist, die Ausgleichsräder an den Lagerstellen in dem Antriebsrad gelagert sind und das Differenzial an einer Seite mit dem Deckel verschlossen ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Differenzial ist in DE 10 2007 040 479 A1 beschrieben. Das Differenzial weist zwei Deckel auf, mit denen das Differenzial links und rechts jeweils verschlos- sen ist. Die Deckel sind mittels Nietverbindungen an dem Antriebsrad befestigt. Das Antriebsrad ist dafür mit einem Flansch versehen, der mit Durchgangslöchern für eine Nietverbindung versehen ist. Die Deckel weisen ein Lochbild auf, das dem des Flan- sches entspricht und liegen sich an dem Flansch axial einander gegenüber. Der jewei- lige Niet greift jeweils durch das Loch des Flansches und liegt mit den Nietköpfen ge- gen die Deckel gepresst an.
Ein weiteres Differenzial der Gattung ist in US 6,616,565 A beschrieben. Die Aus- gleichsräder sitzen auf einem gemeinsamen Bolzen, welcher über eine Passstift- Verbindung mit dem Flansch des Antriebsrades verbunden ist. Die Deckel des Diffe- renzials sind mittels Schraubverbindungen auch an dem Flansch befestigt, der für die Schraubverbindungen Durchgangslöchern versehen ist. Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Differenzial zu schaffen, das sich einfachen kosten- günstig hersteilen und montieren lässt.
Die Aufgabe ist nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Die Ausgleichsräder sind in den Lagerstellen im Flansch und unter Zuhilfenahme des Deckels in dem Antriebsrad gehalten. Der Deckel ist dabei ohne Zutun und Wirkung weiterer Befestigungsmittel durch wenigstens eine stoffschlüssige Verbindung an dem Antriebsrad befestigt. Das mindestens aus den Ausgleichsrädern, dem Antriebsrad und dem Deckel gebildete Differenzial ist dadurch eine in sich selbsthaltende Einheit. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass keine Befestigungsmittel wie Niete oder Schrauben benutzt werden und damit die Kosten dieser Bauteile eingespart werden. Außerdem werden die Montagekosten verringert, da das Einfädeln und Verschrauben bzw. Pressen der Nietköpfe entfällt. Darüber hinaus wird die Genauigkeit der Bauein- heit erhöht, was sich insbesondere auf die Präzision des Zahnkontakts der Aus- gleichs-mit den Abtriebsrädern positiv auswirkt. Das Antriebsrad ist Summenwelle des Differenzials, über die Leistung von einem Fahrzeugantrieb in das Differenzial einge- bracht und von dort auf die Fahrzeugräder verteilt wird bzw. an der über die Fahrzeug- räder rückwirkende Leistung summiert wird. Über die Ausgleichsräder werden im Zu- sammenwirken mit den Abtriebsrädern Differenzdrehzahlen an den Fahrzeugrädern ausgeglichen, wozu diese mit den Abtriebsrädern im Zahneingriff stehen und an dem Antriebsrad um ihre eigene Rotationsachse rotierbar gelagert sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Antriebsrad einen Flansch auf- weist. Das Antriebsrad weist eine Außenverzahnung auf, die entweder als eine Stirn- verzahnung oder alternativ als eine Kegelradverzahnung ausgebildet ist. Der Flansch schließt sich dieser Außenverzahnung radial nach innen an und erstreckt sich seg- ment-oder scheibenförmig radial nach innen in Richtung Rotationsachse. Der Flansch weist anteilig Lagerstellen auf. Die Lagerstellen sind vollständig durch Ausnehmungen im Flansch und Abschnitte des Deckels oder der Deckel gebildet. In jeder Lagerstelle ist eines der Ausgleichsräder gelagert. Der Vorteil der Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass keine separaten Bauteile wie Stege oder Käfige zur Lagerung der Ausgleichsräder benötigt werden.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Differenzial durch zwei Deckel verschlossen ist. Der eine Deckel schließt sich linksseitig an den Flansch an und der andere rechtsseitig. Die Ausgestaltung der Erfindung ist besonders von Vorteil, wenn die Deckel als Gleichteile ausgebildet sind - also gestalterisch identisch. Derartige Deckel lassen sich vorzugsweise als Ziehteile aus Blech hersteilen. Durch die identi- sche Ausbildung können die Deckel in größeren Losgrößen und damit kostengünstig hergestellt werden. Generell lässt das Design des Differenzials die Verwendung ver- schiedener Materialien, insbesondere Metalle verschiedene Legierungen und Verar- beitungszustände zu. Es ist beispielsweise denkbar, dass das Antriebsrad ein
Schmiedeteil aus Stahl oder ein Gussteil ist. Bei der Verwendung von nur einem De- ckel ist es außerdem denkbar, dass in das Antriebsrad einteilig-einmaterialig zugleich einen„Deckel“ oder die eine Hälfte eines Differenzial korbs integriert ist. Die andere Seite ist erfindungsgemäß mit dem Deckel verschlossen, der an dem Antriebsrad vor- zugsweise durch Schweißen befestigt ist. Es ergibt sich vorteilhaft, dass die stoff- schlüssige Verbindung bevorzugt eine Schweißverbindung zwischen metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Eisenwerkstoffen und deren Legierungen ist.
Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgleichs- räder jeweils mit einem Zapfen in dem Antriebsrad drehbar gelagert sind. Der Zapfen kann mit dem jeweiligen Ausgleichsrad einteilig ausgebildet sein oder steckt in demje- nigen Ausgleichsrad. Der Zapfen sitzt drehbar in der Lagerstelle oder ist dort über ein Gleitlager bzw. Wälzlager in der Lagerstelle des Antriebsrades gelagert. Eine derarti- ge Lagerung ist einfach und robust. Alternativ ist mit einer Ausgestaltung der Erfin- dung vorgesehen, dass die Ausgleichsräder auf einem gemeinsamen Bolzen sitzen, welcher dementsprechend mit den Zapfen versehen ist und welcher an einander ge- genüberliegenden radialen Positionen jeweils in einer Lagerstelle des Antriebsrades gelagert ist. Eine derartige Anordnung ist einfach und lässt sich kostengünstig herstel- len. Mit einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Differenzial wenigstens ein bzw. vorzugsweise zwei Abtriebsräder aufweist, die in die selbsthal- tende Einheit integriert sind. Jedes der Abtriebsräder ist mit einer Abtriebswelle ver- bunden, die zum Beispiel zu einem angetriebenen Fahrzeugrad führt. Die Ausgestal- tung der Erfindung ist deshalb von Vorteil, weil die Abtriebsräder, die im Zahneingriff mit den Ausgleichsrädern entstehen, auf einfache Weise in die Baueinheit integriert werden können. Die Verbindung der Abtriebswellen mit den Abtriebsrädern erfolgt dann vorzugsweise über Steckachsenverbindungen.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein Differenzial 1 in einer Gesamtansicht. Von dem Differenzial 1 sind ein Antriebsrad 4 mit einer als Stirn-Schrägverzahnung ausgebildeten Verzahnung 7, ein Deckel 5 und die Schäfte 18 und 19 von zwei Abtriebsrädern 16 zu erkennen. Au- ßerdem sind durch Löcher 20 hindurch Fragmente eines Abtriebsrades 16 zu erken- nen. Das Antriebsrad 4, der Deckel 5 und die Abtriebsräder 16 sind koaxial zu einer Rotationsachse 6 des Differenzials 1 angeordnet. Zwischen dem Deckel 5 und einem Flansch 10 des Antriebsrades 4 sind mehrere mit den Kreuzen symbolisierte stoff- schlüssigen Verbindungen 11 ausgebildet. Alternativ die symbolisieren die Kreuze den Verlauf einer um die Rotationsachse umfangsseitig teilweise, alternativ abschnittswei- se oder umfangsseitig geschlossen verlaufenden Schweißverbindung zwischen dem Deckel 5 und dem Antriebsrad 4.
Figur 2 zeigt eine Ansicht des Differenzials 1 ohne einen Deckel 13 der beiden Deckel 5 und 13. Hierzu sei angemerkt, dass der oder die Deckel 5 und 13 erfindungsgemäß mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, also unlösbar, mit dem Antriebsrad 4 ver- bunden sind. Der oder die Deckel 5 können deshalb nur mit Gewalt durch Trennen entfernt werden. Demzufolge ist Figur 2 nur zur Darstellung des inneren Designs des Differenzials 1 gedacht. Der scheibenförmig ausgebildete Flansch 10 ist außen um- fangsseitig von einem die Verzahnung 7 aufweisenden Grundkörper 21 des Antriebs- rades 4 umgeben und erstreckt sich von dem Grundkörper 21 aus radial nach innen. An dem Flansch 10 sind radial nach innen und in die beiden axialen Längsrichtungen offene Ausnehmungen 22 ausgebildet. Die Ausnehmungen 22 bilden Lagerstellen 8 und 9. In dem Antriebsrad 4 sind 2 Ausgleichsräder 2 und 3 aufgenommen. Dazu sit- zen die Ausgleichsräder 2 und 3 so auf einem Bolzen 15, dass radial Zapfen 12 und 14 des Bolzens 15 überstehen. Jeder der Zapfen 14 und 15 sitzt so in einer Ausneh- mung 22, dass der Bolzen 15 in Umfangsrichtung um die Rotationsachse in den La- gerstellen 8 und 9 gestützt ist. Ein Abtriebsrad 16 steht mit beiden Ausgleichsrädern 1 und 2 im Zahneingriff.
Figur 3 zeigt eine Detaildarstellung eines Längsschnitts durch das Differenzial 1 in ei- ner Längsebene, in der sich auch die Rotationsachse 6 des Differenzials 1 axial längs erstreckt. Zu erkennen sind der Grundkörper 21 des Antriebsrads 4 und ein Abschnitt des Zapfens 12 sowie Flanschabschnitte 23 und 24 der Deckel 5 und 13. Aus dem Antriebsrad 4 stehen radial nach außen die Verzahnung 7 und radial nach innen der Flansch 10 ab. Der Zapfen 12 sitzt in einer Ausnehmung 22, die die Lagerstelle für das Ausgleichsrad 2 der Ausgleichsräder 2 und 3 bildet. Die Ausnehmung 22 ist in axiale Richtungen jeweils durch eine der Flanschabschnitte 23 bzw. 24 des jeweiligen Deckels 5 bzw. 13 verschlossen, so dass der Zapfen 12 axial in dem Flansch 10 ge- halten und geführt ist. Dazu liegen die Deckel 5 und 13 mit den Flanschabschnitten 23 und 24 flach an dem Flansch 10 an und sind über die stoffschlüssigen Verbindungen 11 mit dem Antriebsrad 4 geschweißt-verbunden. Die Ausnehmungen 22 und die Tei- le der Flanschabschnitte 23 und 24, die die jeweilige Ausnehmungen 22 abdecken, bilden jeweils eine der Lagerstellen 8 bzw. 9.
Das fertig montierte Differenzial 1 ist eine Einheit 25 aus dem Antriebsrad 4, den Aus- gleichsrädern 2 und 3, den Deckeln 5 und 13, dem Bolzen 15 und zwei Abtriebsrädern 16, die nur über die stoffschlüssige Verbindung(en) ohne Zuhilfenahme von anderen Befestigungsmitteln in sich selbst haltend zusammengehalten ist. Bezuqszeichenliste Differenzial
Ausgleichsrad
Ausgleichsrad
Antriebsrad
Deckel
Rotationsachse des Differenzials
Verzahnung
Lagerstelle
Lagerstelle
Flansch
stoffschlüssige Verbindung
Zapfen
Deckel
Zapfen
Bolzen
Abtriebsrad
Rotationsachse des Ausgleichsrades
Schaft
Schaft
Loch
Grundkörper
Ausnehmung
Flanschabschnitt des Deckels 5
Flanschabschnitt eines Deckels 13
Einheit

Claims

Patentansprüche
1. Differenzial (1 ) mit Ausgleichsrädern (2, 3), einem Antriebsrad (4) und mit we nigstens einem Deckel (5, 13), wobei
- das Antriebsrad (4) eine außen umfangsseitig um eine Rotationsachse (6) verlaufende Verzahnung (7) aufweist sowie innen mit Lagerstellen (8, 9) versehen ist,
- die Ausgleichsräder (2, 3) an den Lagerstellen (8, 9) in dem Antriebsrad (4) gelagert sind und
- das Differenzial (1 ) an einer Seite mit dem Deckel (5, 13) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsräder (2, 3) mittels des Deckels (5, 13) in dem Antriebsrad (4) gehalten sind und dass der Deckel (5, 13) und das Antriebsrad (4) ohne Wirkung weiterer Befestigungsmittel nur durch we nigstens eine stoffschlüssige Verbindung (11 ) so aneinander befestigt sind, dass zumindest das aus den Ausgleichsrädern (2, 3), dem Antriebsrad (4) und dem Deckel (5, 13) gebildete Differenzial (1 ) eine in sich selbst haltende Einheit (25) ist.
2. Differenzial (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das An- triebsrad (4) einen Flansch (10) aufweist, wobei der Flansch (10) mit den La- gerstellen (8, 9) versehen ist und dass der Deckel (5, 13) an dem Flansch (10) anliegt.
3. Differenzial (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Diffe- renzial (1 ) durch zwei der Deckel (5, 13) verschlossen ist.
4. Differenzial (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckel (5, 13) Gleichteile sind.
5. Differenzial (1 ) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (11 ) wenigstens eine Schweißverbindung zwischen zwei metallischen Werkstoffen ist.
6. Differenzial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aus- gleichsräder (2, 3) jeweils mit einem Zapfen (12, 14) in dem Antriebsrad (4) drehbar gelagert sind.
7. Differenzial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (12, 14) an einem für die Ausgleichsräder (2, 3) gemeinsamen Bolzen (15) ausge- bildet sind, wobei der Bolzen (15) mittels der Zapfen (12, 14) in den Lagerstel- len (2, 3) abgestützt ist.
8. Differenzial (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (1 ) wenigstens ein Abtriebsrad (16) aufweist, welches mit den Ausgleichsrädern (2, 3) im Zahneingriff steht, wobei das Ab- triebsrad (16) Bestandteil der in sich selbst haltenden Einheit (20) ist.
9. Differenzial (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 , 2, 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzial (1 ) wenigstens ein Abtriebsrad (16) aufweist, welches mit den Ausgleichsrädern (2, 3) im Zahneingriff steht und in dem Deckel (5) gelagert ist.
PCT/DE2019/100818 2018-10-04 2019-09-17 Differenzial mit ausgleichsrädern, einem antriebsrad und mit wenigstens einem deckel WO2020069692A1 (de)

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