DE10059684A1 - Differenzialgetriebe für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Bei einem Differenzialgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit in einem Getriebegehäuse drehbar gelagertem Ausgleichsgehäuse, das ein Antriebszahnrad trägt und mehrteilig aus Blech gefertigt ist, mit einer senkrecht zur Drehachse des Ausgleichsgehäuses angeordneten Trennebene, wobei in dem Ausgleichsgehäuse Achskegelräder und Ausgleichskegelräder aufgenommen sind, die Ausgleichskegelräder auf zumindest einem gehäusefesten Bolzen gelagert sind und die Achskegelräder mit Abtriebswellen kommunizieren, sind zur Schaffung einer robusten und gewichtsgünstigen Konstruktion folgende Merkmale verwirklicht: DOLLAR A - die Trennebene der Abschnitte des Ausgleichsgehäuses liegt im Bereich des zumindest einen Bolzens; DOLLAR A - der eine Abschnitt des Ausgleichsgehäuses trägt das Antriebszahnrad; und DOLLAR A - der andere Abschnitt weist eine materialbedingte geringere Festigkeit als der das Antriebszahnrad tragende Abschnitt auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Differenzialgetriebe für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Differenzialgetriebe zeigt beispielsweise die DE 195 46 330, bei dem das die Kegelräder aufnehmende Ausgleichsgehäuse mehrteilig ausgebildet und aus Blech gefertigt ist. Die Trennebene der beiden Ab­ schnitte des Ausgleichsgehäuses aus Blech liegt dabei im Bereich des An­ triebszahnrades, so dass der Antriebskraftfluss vornehmlich über den einen Abschnitt des Ausgleichsgehäuses, über den Bolzen und über die Kegelrä­ der auf die Abtriebswellen verläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Differenzialgetriebe der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das bei einer robusten Konstruktion fertigungstechnisch günstig herstellbar ist und eine gleichmäßige Bauteilbelastung sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Trennebene der beiden Ab­ schnitte des Ausgleichsgehäuses im Bereich des zumindest einen Bolzens für die Lagerung der Ausgleichskegelräder zu legen, wobei der eine Ab­ schnitt des Ausgleichsgehäuses das Antriebszahnrad trägt und der andere Abschnitt eine materialbedingte geringere Festigkeit als der das Antriebs­ zahnrad tragende Abschnitt aufweist. Insbesondere wenn die Trennebene durch die Mittelachse des Bolzens verläuft, können die Aufnahmen für den Bolzen unmittelbar in die Abschnitte des Ausgleichsgehäuses eingeformt werden. Da der Kraftfluss von dem Antriebszahnrad über den Bolzen auf die Achskegelräder verläuft, kann der zweite Abschnitt des Ausgleichsgehäuses mit geringerer Festigkeit ausgeführt sein, da er im wesentlichen nur Füh­ rungsfunktionen ausübt. Die geringere Festigkeit kann beispielsweise durch einen weniger festen Werkstoff, z. B. eine Aluminiumlegierung, ausgeführt sein; bevorzugt wird jedoch die Verwendung eines tiefziehfähigen Stahlble­ ches vorgeschlagen, das gegenüber den das Antriebszahnrad tragenden Ab­ schnitt eine geringere Materialstärke aufweist.

Die beiden Abschnitte des Ausgleichsgehäuses können in der Trennebene stumpf aneinander gesetzt und verschweißt werden. Bevorzugt werden je­ doch Flanschverbindungen vorgeschlagen, die durch entsprechende Umfor­ mung zugleich Nabenabschnitte für die Lagerung des Bolzens ergeben.

In den Übergangsbereichen von den Abschnitten des Ausgleichsgehäuses in Nabenabschnitte, die zur Führung der Abtriebswellen das Differenzialgetrie­ bes dienen, können doppelwandige Bereiche ausgebildet sein, die eine we­ sentliche Aussteifung des Differenzialgetriebes darstellen.

Die Verstärkungen können dabei durch außen liegende Verstärkungsringe gebildet sein, wobei der eine Verstärkungsring unmittelbar an das Antriebs­ zahnrad angeformt sein kann, um insbesondere die Zahneingriffe durch eine besonders steife Abstützung zu optimieren.

Die Verstärkungen können jedoch auch durch axiale Fortsätze an den Ab­ schnitten des Ausgleichsgehäuses gebildet sein, die mit trompetenförmigen innen liegenden Hülsen zusammenwirken. Besonders vorteilhaft können da­ bei die innen liegenden Hülsen durch entsprechendes Verschieben zu einer spielfreien Einstellung der innerhalb des Ausgleichsgehäuses angeordneten Kegelräder verwendet sein. Nach der Einstellung bei der Montage werden die trompetenförmigen Hülsen bevorzugt mit den Abschnitten des Aus­ gleichsgehäuses verschweißt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel­ heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 die obere Hälfte eines mittigen Längsschnittes durch ein Differenzial­ getriebe für Kraftfahrzeuge mit einem mehrteiligen Ausgleichsge­ häuse, wobei der Längsschnitt senkrecht zu den die Ausgleichskegel­ räder tragendem Bolzen liegt;

Fig. 2 einen Ausschnitt des Differenzialgetriebes nach Fig. 1 in einem Längs­ schnitt entlang der Mittelachse des die Ausgleichskegelräder tragen­ den Bolzen; und

Fig. 3 wiederum die obere Hälfte eines Längsschnittes wie in Fig. 2 durch ein modifiziertes Differenzialgetriebe mit inneren trompetenförmigen Hül­ sen.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Differenzialgetriebe 10 für Kraftfahrzeuge gezeigt, mit einem Ausgleichsgehäuse 12 mit angeformten Nabenabschnitten 14, 16, die über Wälzlager 18, 20 in einem nicht näher dargestellten Getriebege­ häuse 22 drehbar gelagert sind.

Innerhalb des Ausgleichsgehäuses 12 sind in bekannter Weise zwei Aus­ gleichskegelräder 24 (es ist jeweils nur ein Ausgleichskegelrad 24 ersichtlich) und zwei Achskegelräder 26 angeordnet, die miteinander in Eingriff sind.

Die Ausgleichskegelräder 24 sind auf einem gemeinsamen Bolzen 28 dreh­ bar gelagert, der in Aufnahmebohrungen 30 des Ausgleichsgehäuses 12 festgelegt ist.

Ferner sind die Achskegelräder 26 über Kerbverzahnungen mit nicht darge­ stellten Abtriebswellen zum Antrieb der Räder des Kraftfahrzeuges dreh­ schlüssig verbunden.

Schließlich trägt das Ausgleichsgehäuse 12 ein Antriebszahnrad 32, z. B. ein sogenanntes Tellerrad, das mit einem nicht dargestellten Antriebs-Kegel­ zahnrad zusammenwirkt.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Ausgleichsgehäuse 12 mehrteilig ausgebildet.

Zunächst ist das Ausgleichsgehäuse 12 in einer senkrecht zu dessen Dreh­ achse 34 liegenden Trennebene 36 in zwei Abschnitte 38, 40 unterteilt, wobei diese Abschnitte 38, 40 offensichtlich eine unterschiedliche Festigkeit bzw. Materialdicke aufweisen.

So ist der das Antriebszahnrad 32 tragende Abschnitt 38 aus dickwandige­ rem Stahlblech hergestellt als der Abschnitt 40. Sowohl der dickwandigere Abschnitt 38 als auch der dünnwandigere Abschnitt 40 sind im Tiefziehver­ fahren gefertigt.

Beide Abschnitte 38, 40 des Ausgleichsgehäuses 12 weisen doppelwandige Bereiche 42, 44, als Verstärkungen auf, die die erforderliche Steifigkeit des dargestellten Antriebszuges sicherstellen sollen.

Dazu ist in den Abschnitt 40 des Auschleichsgehäuses 12 eine nach außen auskragende Ringschulter 46 eingeformt, an der sich ein Verstärkungsring 48 ebenfalls aus Stahlblech abstützt. Der Verstärkungsring 48 liegt anderer­ seits an dem Innenring 18a des Wälzlagers 18 und an dem Außenumfang des Nabenabschnittes 14 an. Damit wird wirkungsvoll der Übergangsbereich zwischen dem Ausgleichsgehäuse-Abschnitt 40 und dem Nabenabschnitt 14 versteift, so dass in weit höherem Maße Biegemomente abstützbar sind.

Gleiches gilt für den Abschnitt 38 des Ausgleichsgehäuses 12. Hier stützt sich ein an das Antriebszahnrad 32 angeformter Ringflansch 50 an einer am Abschnitt 38 ausgebildeten Ringschulter 52 ab und ist zusätzlich ein radial nach innen gezogener Ringkragen 54 vorgesehen, der sich an dem Naben­ abschnitt 16 radial und an dem Innenring 20a des Wälzlagers 20 axial ab­ stützt. Aufgrund des Abstandes des Ringkragens 54 zur Umfangswand des Abschnittes 38 des Ausgleichsgehäuses 12 ergibt sich der doppelwandige Bereich 44 mit ebenfalls entsprechender Aussteifung gegen Biegemomente.

Bei der Fertigung der Abschnitte 38, 40 des Ausgleichsgehäuses 12 werden in der besagten Trennebene 36 ferner hülsenförmige Aufnahmen 31a, 31b (vgl. Fig. 2) eingeformt, die den Bolzen 28 aufnehmen. Der Bolzen 28 kann beispielsweise mittels eines quer eingebrachten Spannstiftes gesichert sein. Bei voneinander entfernten Abschnitten 38, 40 sind die Aufnahmen 31a, 31b jeweils halbzylindrisch ausgeführt und gehen in die Umfangswand der Ab­ schnitte 38, 40 über.

Im Bereich außerhalb der hülsenförmigen Aufnahmen 32a, 32b ist der dick­ wandige Abschnitt 38 mit einem Ringfortsatz 56 (vgl. Fig. 1) versehen, der zur Zentrierung des anderen Abschnittes 40 dient.

Zur Montage des dargestellten Differenzialgetriebes 10 werden die Aus­ gleichskegelräder 24 mit den Bolzen 28 und die Achskegelräder 26 in die Abschnitte 38, 40 eingelegt, wobei in bekannter Weise ein Anlaufscheiben­ verbund 58 aus Kunststoff für die besagten Kegelräder 24, 26 eingefügt ist.

Vorher sind an die Abschnitte 38, 40 bereits der Verstärkungsring 48 und das Antriebszahnrad 32 angeschweißt, z. B. mittels Elektronenstrahlschweißung. Die jeweils umlaufenden Schweißstellen sind mit 60 bezeichnet.

Schließlich werden die beiden Abschnitte 38,40 zusammengefügt und mit einer ebenfalls umlaufend aufgebrachten Schweißnaht 60 im Bereich der Trennebene 36 verschweißt.

Das in der Fig. 3 dargestellte Differenzialgetriebe 62 ist zur Vermeidung von Wiederholungen nur hinsichtlich der Unterschiede zu dem vorbeschriebenen Differenzialgetriebe 10 beschrieben. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

Das wiederum in der Trennebene 36 geteilte Ausgleichsgehäuse 64 mit den Abschnitten 66, 68 ist mit axialen Fortsätzen 70, 72 versehen, die in die Na­ benabschnitte 74, 76 übergehen. Dementsprechend sind nur die Ausgleichs­ kegelräder 24 in den Abschnitten 66, 68 abgestützt, während die Achskegel­ räder 26 an im wesentlichen radial verlaufenden Führungsabschnitten 76, 78 von trompetenförmigen Hülsen 80, 22 abgestützt sind. Die somit innerhalb des Ausgleichsgehäuses 64 liegenden Hülsen 80, 82 weisen zudem naben­ förmige Abschnitte 84, 86 auf, mit denen sie in den Nabenabschnitten 74, 76 der Abschnitte 38, 40 des Ausgleichsgehäuses 64 teleskopisch verschiebbar aufgenommen sind.

Die doppelwandigen Bereiche 88, 80 sind somit unmittelbar durch die Fort­ sätze 70, 72 und die innen liegenden, trompetenförmigen Hülsen 80, 82 gebil­ det. Dementsprechend ist das Antriebszahnrad 92 ohne Ringflansch 50 und ohne Ringkragen 54 ringförmig ausgeführt auf den Fortsatz 88 des dickwan­ digeren Abschnittes 66 des Ausgleichsgehäuses 64 aufgesetzt und mit die­ sem elektronenstahlverschweißt (umlaufende Schweißnähte 60).

Bei der Montage des Ausgleichsgehäuses 64 wird wie vorbeschrieben zum Ausgleichsgehäuse 12 verfahren. Abweichend dazu werden aber ebenfalls die trompetenförmigen Hülsen 80, 82 in die Abschnitte 66, 68 eingeschoben.

Nach dem Verschweißen der Ausgleichsgehäuse-Abschnitte 66, 68 werden die Hülsen 80, 82 soweit eingeschoben, bis die Kegelräder 24, 26 spielfrei ineinander eingreifen. Dann werden die Hülsen 80, 82 mit Schweißnähten 60 mit den Abschnitten 66, 68 verschweißt.

Claims (10)

1. Differenzialgetriebe für Kraftfahrzeuge, mit in einem Getriebegehäuse drehbar gelagertem Ausgleichsgehäuse, das ein Antriebszahnrad trägt und mehrteilig aus Blech gefertigt ist, mit einer senkrecht zur Drehachse des Ausgleichsgehäuses angeordneten Trennebene, wobei in dem Aus­ gleichsgehäuse Achskegelräder und Ausgleichskegelräder aufgenommen sind, wobei die Ausgleichskegelräder auf zumindest einem gehäusefes­ ten Bolzen gelagert sind und die Achskegelräder mit Abtriebswellen kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, dass
die Trennebene (36) im Bereich des zumindest einen Bolzens (28) verläuft;
der eine Abschnitt (38, 66) des Ausgleichsgehäuses (12, 64) das An­ triebszahnrad (32, 92) trägt; und
der andere Abschnitt (40, 68) eine materialbedingte geringere Festigkeit als der das Antriebszahnrad (32, 92) tragende Abschnitt (38, 66) auf­ weist.

2. Differenzialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (40) geringerer Festigkeit mit einer geringeren Wandstärke ausgebildet ist.

3. Differenzialgetriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass beide Abschnitte (38, 40 bzw. 66, 68) im Tiefziehverfahren aus Stahlblech gefertigt sind.

4. Differenzialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Trennebene (36) zwischen den beiden Abschnitten (38, 40 bzw. 66, 68) durch die Mittelachse des Bolzens (28) verläuft.

5. Differenzialgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Randbereiche der Abschnitte (38, 40 bzw. 66, 68) jeweils halbzylindri­ sche Aufnahmen (31a, 31b) eingeformt sind.

6. Differenzialgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgleichsgehäuse (12, 64) Na­ benabschnitte (14, 16 bzw. 74, 76) für die Aufnahme der Abtriebswellen angeordnet sind und dass an dem Übergangsbereichen vom Ausgleichs­ gehäuse (12, 64) zu den Nabenabschnitten (14, 16 bzw. 74, 76) doppel­ wandige Bereiche (42, 44 bzw. 88, 90) darstellende Verstärkungen ausge­ bildet sind.

7. Differenzialgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelwandigen Bereiche (42, 44) durch außen liegende Verstärkungs­ ringe (48, 54) gebildet sind, die einerseits an an der Abschnitten (38, 40) des Ausgleichsgehäuses (12) angeformten Ringschultern (46, 52) und andererseits an den Nabenabschnitten (14, 16) und an den Lagerinnen­ ringen (18a, 20a) der Wälzlager (18, 20) abgestützt sind.

8. Differenzialgetriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Verstärkungsring unmittelbar an dem Antriebszahnrad (32) ausgebildet ist, wobei dessen dem Ausgleichsgehäuse-Abschnitt (38) umschließender Ringflansch einerseits mit der Ringschulter (52) des Ab­ schnittes (38) und andererseits mit einem radial nach innen verlaufenden Ringkragen (54) an dem benachbarten Lagerinnering (20a) der Wälzlage­ rung (20) und an dem Nabenabschnitt (16) abgestützt ist.

9. Differenzialgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (66, 68) des Ausgleichsge­ häuses (64) mit axialen Fortsätzen (70, 72) versehen sind und dass inner­ halb dieser Fortsätze (70, 72) trompetenförmige Hülsen (80, 82) angeord­ net sind, die jeweils mit einem nabenförmigen Abschnitt (84, 86) die Ab­ triebswellen umfassen und mit einem radial verlaufenden Führungsab­ schnitt (76, 78) das jeweils benachbarte Achskegelrad (26) axial abstüt­ zen.

10. Differenzialgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten, im Tiefziehverfahren hergestellten Bauteile untereinander verschweißt, insbesondere laser- und/oder elektronenstrahlgeschweißt sind (Schweißnähte 60).