WO2025002864A1 - Verfahren zur herstellung einer differentialbaugruppe - Google Patents

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WO2025002864A1
WO2025002864A1 PCT/EP2024/066717 EP2024066717W WO2025002864A1 WO 2025002864 A1 WO2025002864 A1 WO 2025002864A1 EP 2024066717 W EP2024066717 W EP 2024066717W WO 2025002864 A1 WO2025002864 A1 WO 2025002864A1
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Erich Huber
Helmuth Sachsenmaier
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Magna Powertrain GmbH and Co KG
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Magna Powertrain GmbH and Co KG
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    • F16H48/38Constructional details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16HGEARING
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    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears

Definitions

  • the present invention relates to methods for producing a differential assembly with a ring gear and a two-part differential carrier, wherein the two parts of the differential carrier define a chamber for receiving differential gears in a finished state of the differential assembly, and wherein the ring gear is designed for mounting on an outer circumference of the differential carrier.
  • differential assemblies when driving around a curve, the wheels on the outside of a motor vehicle are known to have to cover a greater distance and thus rotate faster than the wheels on the inside. Likewise, uneven road surfaces cause different rolling paths and therefore different rotational speeds of the wheels on a vehicle axle. In order to enable different rotational speeds of the wheels with as little slippage and tension as possible, the wheels on a drive axle are usually connected to a drive element and to each other via an axle differential assembly.
  • the drive connection between the drive element and the differential assembly is made on the differential assembly side via a gear ring with corresponding teeth.
  • the gear ring is manufactured by first forming the teeth of the gearing and then subjecting these to at least fine and/or final machining.
  • concentricity deviations arise in the previously machined gear ring.
  • a differential assembly manufactured by means of the method according to the invention comprises a ring gear and a two-part differential carrier.
  • the two parts of the differential carrier define a chamber for receiving differential gears.
  • the ring gear of the differential assembly is designed for mounting on an outer circumference of the differential carrier.
  • the method according to the invention for producing the differential assembly comprises at least the following, essentially sequential steps Steps:
  • the method according to the invention for producing the differential assembly also includes at least one cleaning step and an assembly step for introducing differential gears into the chamber defined by the differential cage. These steps can be integrated into the timing of the method according to the invention at any point, taking the design of the differential assembly into account.
  • the respective fixed connection can be made by welding or screwing. Other types of connection that lead to a respective fixed connection are also conceivable.
  • the respective firm connection is carried out by welding, namely by welding using a laser welding process.
  • the welding preferably forms a ring-shaped weld seam that is concentric to a central longitudinal axis of the differential assembly.
  • a segmented weld seam i.e. one that is not continuous all the way around, is also conceivable. Welding can still be carried out at any angle that conforms to the process.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of a differential assembly.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of a differential assembly.
  • Fig. 1 and Fig. 2 each show an exemplary embodiment of a differential assembly 1, 1′ in a sectional view.
  • a first embodiment of a differential assembly 1 is shown schematically in a sectional view.
  • a second embodiment of a differential assembly 1 ' is shown schematically in a sectional view.
  • the two versions of the differential assembly 1 , 1 ' are essentially identical - they only differ in their respective design. formation of a ring gear 2.
  • the respective differential assembly 1, 1' comprises the ring gear 2 and a two-part differential cage 3 - the differential cage 3 has a housing 4 that is open on one side axially and a housing cover 5.
  • the direction indication “axial” essentially describes a direction along or parallel to a central longitudinal axis 9 of the respective differential assembly 1, 1’.
  • the housing 4 and the housing cover 5 represent the two parts of the differential carrier 3 and, in a finished state of the respective differential assembly 1, T, define a chamber 6 for receiving differential gears.
  • the ring gear 2 of the respective differential assembly 1, 1′ is designed for mounting on an outer circumference of the differential carrier 3.
  • the ring gear 2 is designed such that it completely axially covers a bolt opening 10 in the housing 4 of the differential carrier 3.
  • the ring gear 2 is designed such that the bolt opening 10 in the housing 4 of the differential carrier 3 is not axially covered.
  • the method for producing the respective differential assembly 1, 1' comprises at least the following steps, which essentially take place one after the other:
  • a weld seam is formed, namely a first weld seam 7 when welding the housing cover 5 to the gear ring 2 and a second weld seam 8 when welding the housing 4 to the intermediate assembly “housing cover 5/gear ring 2”.
  • the first weld seam 7 and the second weld seam 8 are each annular and concentric to the central longitudinal axis 9 of the differential assembly 1.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Differentialbaugruppe (1, 1') mit einem Zahnkranz (2) und einem zweiteiligen Differentialkorb (3, 4, 5), wobei die beiden Teile (4, 5) des Differentialkorbs (3) in einem endgefertigten Zustand der Differentialbaugruppe (1, 1') eine Kammer (6) zur Aufnahme von Differentialzahnrädern definieren, und wobei der Zahnkranz (2) zur Montage an einem Außenumfang des Differentialkorbs (3) ausgebildet ist, wobei das Verfahren zunächst ein Verpressen und anschließend ein festes Verbinden eines Teils (4, 5) des Differentialkorbs (3) mit dem Zahnkranz (2) zu einer Zwischenbaugruppe, anschließend eine Endbearbeitung einer Verzahnung des Zahnkranzes (2) und schließlich ein Verpressen und anschließend ein festes Verbinden des weiteren Teils (4, 5) des Differentialkorbs (3) mit der Zwischenbaugruppe umfasst.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Differentialbauqruppe
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer Differentialbaugruppe mit einem Zahnkranz und einem zweiteiligen Differentialkorb, wobei die beiden Teile des Differentialkorbs in einem endgefertigten Zustand der Differentialbaugruppe eine Kammer zur Aufnahme von Differentialzahnrädern definieren, und wobei der Zahnkranz zur Montage an einem Außenumfang des Differentialkorbs ausgebildet ist.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist der Aufbau und die Funktionsweise von Differentialbaugruppen bekannt: beim Befahren einer Kurve müssen die kurvenäußeren Räder eines Kraftfahrzeugs bekanntermaßen einen größeren Weg zurücklegen und sich somit schneller drehen als die kurveninneren Räder. Ebenso bewirken Fahrbahnunebenheiten unterschiedliche Abrollwege und demzufolge unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der Räder einer Fahrzeugachse. Um unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der Räder weitgehend schlupf- und verspannungsfrei zu ermöglichen, stehen die Räder einer Antriebsachse üblicherweise über eine Achsdifferenzialbaugruppe mit einem Antriebselement und miteinander in Antriebsverbindung.
Die Antriebsverbindung zwischen Antriebselement und Differentialbaugruppe erfolgt Differentialbaugruppenseitig über einen Zahnkranz mit einer entsprechenden Verzahnung. In der Regel wird der Zahnkranz hergestellt indem zunächst die Zähne der Verzahnung ausgebildet werden und diese in weiterer Folge zumindest einer Fein- und/oder Endbearbeitung unterzogen werden. Im Zuge des Fügens der einzelnen Komponenten einer Differentialbaugruppe ergeben sich jedoch Rundlaufabweichungen im zuvor bearbeiteten Zahnkranz.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Differentialbaugruppe anzugeben, das sich insbesondere durch eine geringe Verzahnungsabweichung aufgrund von Rundlaufabweichungen im Zahnkranz auszeichnet.
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Differentialbaugruppe umfasst einen Zahnkranz und einen zweiteiligen Differentialkorb.
Die beiden Teile des Differentialkorbs definieren in einem endgefertigten Zustand der Differentialbaugruppe eine Kammer zur Aufnahme von Differentialzahnrädern.
Der Zahnkranz der Differentialbaugruppe ist zur Montage an einem Außenumfang des Differentialkorbs ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Differentialbaugruppe umfasst zumindest die folgenden, zeitlich im Wesentlichen nacheinander ablaufenden Schritte:
Verpressen eines Teils des Differentialkorbs mit dem Zahnkranz, Festes Verbinden des mit dem Zahnkranz verpressten Teils des Differentialkorbs mit dem Zahnkranz zu einer Zwischenbaugruppe, Endbearbeitung einer Verzahnung des Zahnkranzes,
Verpressen des weiteren Teils des Differentialkorbs mit der Zwischenbaugruppe,
Festes Verbinden des mit der Zwischenbaugruppe verpressten weiteren Teils des Differentialkorbs mit der Zwischenbaugruppe.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Differentialbaugruppe, abhängig vom Design der Differentialbaugruppe, zumindest auch einen Reinigungsschritt sowie einen Assemblierungsschritt zum Einbringen von Differentialzahnrädern in die Kammer, die über den Differential korb definiert ist, umfasst. Diese Schritte können, dem Design der Differentialbaugruppe Rechnung tragend, in den zeitlichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens an beliebiger Stelle integriert werden.
Das jeweilige feste Verbinden kann über eine Verschweißung oder eine Verschraubung erfolgen. Es sind auch andere Verbindungsarten, die zu einer jeweiligen festen Verbindung führen denkbar.
Bevorzugt erfolgt das jeweilige feste Verbinden über eine Verschweißung, nämlich über eine Verschweißung mittels eines Laserschweißverfahrens.
Weiterhin bevorzugt wird über das Verschweißen jeweils eine ringförmige Schweißnaht gebildet, die konzentrisch zu einer zentralen Längsachse der Differentialbaugruppe ist. Die Bildung einer segmentierten, also umlaufend nicht durchgängigen, Schweißnaht ist ebenso denkbar. Die Verschweißung kann weiterhin in jedem beliebigen, prozesskonformen Winkel erfolgen.
Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Differentialbaugruppe kann ein prozessstabiler Rundlauf in der Verzahnung des Zahnkranzes realisiert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsvariante einer Differentialbaugruppe.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsvariante einer Differentialbaugruppe.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen jeweils eine beispielhafte Ausführungsvariante einer Differentialbaugruppe 1 , 1 ‘ in einer Schnittansicht.
In Fig. 1 ist schematisch eine erste Ausführungsvariante einer Differentialbaugruppe 1 in einer Schnittansicht dargestellt. In Fig. 2 ist schematisch eine zweite Ausführungsvariante einer Differentialbaugruppe 1 ' in einer Schnittansicht dargestellt.
Die beiden Ausführungsvarianten der Differentialbaugruppe 1 , 1 ' sind im Wesentlichen ident ausgeführt - sie unterscheiden sich lediglich durch die jeweilige Ausbil- dung eines Zahnkranzes 2. Die jeweilige Differentialbaugruppe 1 , 1 ' umfasst den Zahnkranz 2 und einen zweiteiligen Differentialkorb 3 - der Differentialkorb 3 weist ein axial einseitig offenes Gehäuse 4 und einen Gehäusedeckel 5 auf.
Die Richtungsangabe „axial“ beschreibt im Wesentlichen eine Richtung entlang oder parallel zu einer zentralen Längsachse 9 der jeweiligen Differentialbaugruppe 1 , 1 ‘.
Das Gehäuse 4 und der Gehäusedeckel 5 stellen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die beiden Teile des Differentialkorbs 3 dar und definieren in einem endgefertigten Zustand der jeweiligen Differentialbaugruppe 1 , T eine Kammer 6 zur Aufnahme von Differentialzahnrädern.
Der Zahnkranz 2 der jeweiligen Differentialbaugruppe 1 , 1 ‘ ist zur Montage an einem Außenumfang des Differentialkorbs 3 ausgebildet.
In der ersten Ausführungsvariante der Differentialbaugruppe 1 ist der Zahnkranz 2 derart ausgeführt, dass er eine Bolzenöffnung 10 in dem Gehäuse 4 des Differentialkorbs 3 vollständig axial überdeckt.
In der zweiten Ausführungsvariante der Differentialbaugruppe 1 ‘ ist der Zahnkranz 2 derart ausgeführt, dass die Bolzenöffnung 10 in dem Gehäuse 4 des Differentialkorbs 3 axial nicht überdeckt ist.
Das Verfahren zur Herstellung der jeweiligen Differentialbaugruppe 1 , 1' umfasst zumindest die folgenden, zeitlich im Wesentlichen nacheinander ablaufenden Schritte:
Verpressen des Gehäusedeckels 5 mit dem Zahnkranz 2, Verschweißen des Gehäusedeckels 5 mit dem Zahnkranz 2 zu einer Zwischenbaugruppe „Gehäusedeckel 5/Zahnkranz 2“, Endbearbeitung einer Verzahnung des Zahnkranzes 2,
Verpressen des Gehäuses 4 mit der Zwischenbaugruppe „Gehäusedeckel 5/Zahnkranz 2“,
Verschweißen des Gehäuses 4 mit der Zwischenbaugruppe „Gehäusedeckel 5/Zahnkranz 2“.
Über das Verschweißen wird jeweils eine Schweißnaht, nämlich beim Verschweißen des Gehäusedeckels 5 mit dem Zahnkranz 2 eine erste Schweißnaht 7 und beim Verschweißen des Gehäuses 4 mit der Zwischenbaugruppe „Gehäusedeckel 5/Zahnkranz 2“ eine zweite Schweißnaht 8, gebildet.
Die erste Schweißnaht 7 und die zweite Schweißnaht 8 sind jeweils ringförmig und konzentrisch zu der zentralen Längsachse 9 der Differentialbaugruppe 1 ausgebildet.
Bei der zweiten Ausführungsvariante der Differentialbaugruppe 1 ‘ erlaubt deren Design auch ein „umgekehrtes“ Verfahren, nämlich ein Verfahren mit den folgenden, zeitlich im Wesentlichen nacheinander ablaufenden Schritten:
Verpressen des Gehäuses 4 mit dem Zahnkranz 2,
Verschweißen des Gehäuses 4 mit dem Zahnkranz 2 zu einer Zwischenbaugruppe „Gehäuse 4/Zahnkranz 2“, Endbearbeitung einer Verzahnung des Zahnkranzes 2,
Verpressen des Gehäusedeckels 5 mit der Zwischenbaugruppe „Gehäuse 4/Zahnkranz 2“,
Verschweißen des Gehäusedeckels mit der Zwischenbaugruppe „Gehäuse 4/Zahnkranz 2“. Bezuqszeichenliste , 1‘ Differentialbaugruppe
Zahnkranz
Differentialkorb
Gehäuse
Gehäusedeckel
Kammer
Erste Schweißnaht
Zweite Schweißnaht
Zentrale Längsachse 0 Bolzenöffnung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Differentialbaugruppe (1 , T) mit einem Zahnkranz (2) und einem zweiteiligen Differentialkorb (3, 4, 5), wobei die beiden Teile (4, 5) des Differentialkorbs (3) in einem endgefertigten Zustand der Differentialbaugruppe (1 , T) eine Kammer (6) zur Aufnahme von Differentialzahnrädern definieren, und wobei der Zahnkranz (2) zur Montage an einem Außenumfang des Differentialkorbs (3) ausgebildet ist, wobei das Verfahren zunächst ein Verpressen und anschließend ein festes Verbinden eines Teils (4, 5) des Differentialkorbs (3) mit dem Zahnkranz (2) zu einer Zwischenbaugruppe, anschließend eine Endbearbeitung einer Verzahnung des Zahnkranzes (2) und schließlich ein Verpressen und anschließend ein festes Verbinden des weiteren Teils (4, 5) des Differentialkorbs (3) mit der Zwischenbaugruppe umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das jeweilige feste Verbinden über eine Verschweißung oder eine Verschraubung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verschweißung jeweils mittels eines Laserschweißverfahrens erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass über die Verschweißung jeweils eine ringförmige Schweißnaht (7, 8) gebildet wird, die konzentrisch zu einer zentralen Längsachse (9) der Differentialbaugruppe (1, 1‘) ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verschweißung in einem beliebigen Winkel erfolgt.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050090358A1 (en) * 2003-10-27 2005-04-28 Phelan Perry E. Planetary differential
US20120264559A1 (en) * 2009-11-30 2012-10-18 Nikolaus Mayr Connecting assembly and method of producing a connecting assembly
JP2015137706A (ja) * 2014-01-22 2015-07-30 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 差動歯車装置及びその製造方法

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