DE102005036362A1 - Gehäuseloses Differential - Google Patents
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Abstract
Description
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Differential für ein Kraftfahrzeug, für welches die Verwendung eines drehenden Gehäuses, in welchem die Seitendifferentialräder sowie die Ausgleichsräder angeordnet sind, nicht erforderlich ist. Solche gehäuselosen Differentiale weisen ein geringeres Gewicht sowie einen geringeren Bauraum auf und sind in der Regel kostengünstiger herzustellen als Differentiale mit Gehäuse. Auch die Dynamik des Kraftfahrzeugs, in welchem ein gehäuseloses Differential eingesetzt wird, wird positiv beeinflusst, da geringere Massen gedreht bzw. gefedert werden müssen.
- Aus dem Stand der Technik sind bereits einige Konstruktionen für gehäuselose Differentiale bekannt. So offenbart beispielsweise die
US 6,015,362 ein gehäuseloses Differential mit einem ringförmigen Tellerrad, in welchem ein Träger zur drehbaren Lagerung von zwei Ausgleichsrädern angeordnet ist. Nachteilig an dem hier offenbarten gehäuselosen Differential ist die verhältnismäßig aufwendige Lagerung des Ausgleichsradträgers im ringförmigen Tellerrad. Weiter ist es problematisch, das hier offenbarte gehäuselose Differential so auszugestalten, dass es zur Übertragung hoher Drehmomente geeignet ist. - Aus der
DE 44 41 163 A1 ist ein Differential (mit durchbrochenem Gehäuse) für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches auf Kegelzahnrädern basiert. Bei diesem Differential ist das bei konventionellen Differentialen vorgesehene geschlossene Gehäuse ersetzt durch einen weitgehend geöffneten Träger, welcher ein tellerförmi ges Ringrad, auf dem zwei Ausgleichsräder gelagert sind, mit axial beabstandet angeordneten Kegelrollenlagern verbindet. Das hieraus bekannte Differentialgetriebe weist bereits ein verringertes Gewicht auf, jedoch erlaubt die Einführung eines geöffneten Differentialgehäuses keine wesentliche Verringerung des erforderlichen Bauraums. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gehäuseloses Differential anzugeben, welches einfach zu montieren ist und eine deutliche Verringerung des Bauraums ermöglicht.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch ein gehäuseloses Differential mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.
- Ein gehäuseloses Differential gemäß der vorliegenden Erfindung weist zwei koaxial ausgerichtete, in Axialrichtung voneinander beabstandeten angeordnete Seitendifferentialräder auf, wobei jedes Seitendifferentialrad mittels eines Lagers drehbar um eine gemeinsame Drehachse D gelagert ist. Weiterhin weist das erfindungsgemäße Differential zumindest zwei Ausgleichsräder auf, wobei jedes Ausgleichsrad in Eingriff mit beiden Seitendifferentialrädern steht. Zwischen den Seitendifferentialrädern ist ein Ausgleichsradträger angeordnet, auf dem die Ausgleichsräder drehbar gelagert sind. Der Ausgleichsradträger selbst ist drehbar um die Drehachse D gelagert.
- Besondere Vorteile lassen sich realisieren, wenn es sich bei den Lagern der Seitendifferentialräder um in Axialrichtung vorgespannte Lager wie Kegelrollenlager handelt.
- Erfindungsgemäß bildet nun der Ausgleichsradträger des Differentials
1 gemäß der vorliegenden Erfindung beidseitig Wellenstümpfe aus. Jedes Seitendifferentialrad bildet auf seiner dem Ausgleichsradträger zugewandten Seite eine Bohrung aus, die zur Aufnahme eines solchen Wellenstumpfs geeignet ist. Weiterhin stützt sich der Ausgleichsradträger in Axialrichtung über Axiallager an den Seitendifferentialrädern ab. - Als Axiallager können beispielsweise Nadellager zum Einsatz kommen, jedoch ist je nach Drehmomentauslegung des Differentials auch eine einfache Gleitlagerung oder die Verwendung von Rillenkugellagern möglich. Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt eine außerordentlich raumsparende Bauweise, wobei gleichzeitig eine für die Drehlagerung des Differentials eventuell erforderliche Vorspannkraft sicher aufgenommen wird. Weiterhin ist eine kontrollierte Einstellung des Zahnspiels zwischen den Seitendifferentialträgern und den Ausgleichsrädern möglich.
- In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Differentials sind die Wellenstümpfe einstückig mit dem Ausgleichsradträger ausgebildet. Alternativ hierzu können die Wellenstümpfe als Teil einer durchgehenden Welle ausgebildet sein, die durch eine zentrale Bohrung im Ausgleichsradträger hindurchgreift. Dabei ist diese Welle vorzugsweise drehfest mit dem Ausgleichsradträger verbunden, beispielsweise mittels Presspassung oder durch Formschluss.
- Besondere Vorteile ergeben sich weiterhin, wenn zur Einstellung des Zahnspiels zwischen den Differentialseitenzahnrädern und den Ausgleichsrädern Distanzscheiben ausgewählter Dicke zwischen den Differentialseitenrädern und dem sich an den Differentialseitenrädern abstützenden Ausgleichsradträger angeordnet sind. Dabei sind die Axiallager vorzugsweise als Nadellager ausgebildet, da diese eine hohe Tragfähigkeit aufweisen.
- Das erfindungsgemäße Differential kann auf einfache Weise weitergebildet werden, um auch die Übertragung hoher Drehmomente zu ermöglichen. Hierzu sind die Wellenstümpfe des Ausgleichsradträgers bzw. die die Wellenstümpfe ausbildende Welle als Hohlwelle ausgebildet, so dass sich eine in Axialrichtung durch den Ausgleichsradträger hindurch erstreckende zentrale Bohrung ausbildet, deren Längsachse mit der Drehachse D zusammenfällt. Weiterhin umfasst das Differential eine Spannachse, die in die zentrale Bohrung im Ausgleichsradträger eingesetzt ist und durch den Ausgleichsradträger sowie durch die Differentialseitenräder hindurch greift. Die Spannachse bildet dann an ihren beiden Enden axiale Abstützungen zur Aufnahme der in Axialrichtung nach außen wirkenden Teilungskräfte zwischen den Seitendifferentialseitenrädern und den Ausgleichsrädern aus. Diese axialen Abstützungen können als einfache Gleitlagerungen aus gebildet sein, jedoch können an dieser Stelle auch reibungsärmere Axiallager, beispielsweise Kugellager oder Nadellager hoher Tragfähigkeit eingesetzt werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Differentials bilden die Wellenstümpfe des Ausgleichsradträgers, die in die in den Seitendifferentialrädern ausgebildeten Bohrungen eingreifen, eine Drehlagerung aus. Auf diese Weise kann eine Drehlagerung des Ausgleichsradträgers um die Drehachse D realisiert werden, wobei sich der Ausgleichsradträger vollständig an den Seitendifferentialrädern abstützt. Diese Bauweise erlaubt eine weitere Reduzierung des Bauraums, da die sonst häufig zur Ausbildung einer Drehlagerung des Ausgleichsradträgers verwendeten Radiallager mit großem Durchmesser entfallen können. Neben der Reduzierung des Bauraums führt dies ebenfalls zu einer Verringerung des Gewichts des erfindungsgemäßen Differentials.
- Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Differentials ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den Ausführungsbeispielen, die beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen sind und im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:
-
1 : zeigt eine perspektivische Teildarstellung eines erfindungsgemäßen Differentials gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, -
2 : eine seitliche Schnittansicht des Differentials gemäß1 , -
3 : eine Teilschnittdarstellung durch ein Differential gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, -
4 : eine Aufsicht auf den Ausgleichsradträger des Differentials aus3 , -
5 : einen vergrößerten Teilschnitt durch die Welle eines erfindungsgemäßen Differentials gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels, -
6 : eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Differentials gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels, und -
7 : einen Schnitt durch das in6 dargestellte erfindungsgemäße Differential. -
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Differentials1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, wobei die mit umfassten Lager40 , welche in der Regel als in Axial- und in Radialrichtung hochtragfähige vorgespannte Kegelrollenlager ausgebildet sind, nicht dargestellt sind. Anstelle der genannten Kegelrollenlager können für die Lager40 selbstverständlich beliebige andere Lager verwendet werden, die zumindest eine ausreichende Tragfähigkeit in Radialrichtung aufweisen. Da in Abhängigkeit vom Ringrad, welches am Ausgleichsträgers30 des erfindungsgemäßen Differentials1 angeordnet wird, auch eine Belastung der Lager40 in Axialrichtung auftreten kann, sind zumindest in diesem Fall Lager40 vorzusehen, die auch eine gewisse Tragfähigkeit in Axialrichtung aufweisen. - Das erfindungsgemäße Differential
1 weist einen zentral angeordneten Ausgleichsradträger30 auf, auf dem im gezeigten Ausführungsbeispiel vier Ausgleichsräder20 auf Differentialstiften22 drehbar gelagert sind. Hierzu sind im Ausgleichsradträger30 vier symmetrisch angeordnete Ausgleichsradfenster37 vorgesehen, in denen die Ausgleichsräder20 Aufnahme finden. Die Differentialstifte22 werden von in Radialrichtung verlaufenden Differentialstiftbohrungen33 aufgenommen, die im Ausgleichsradträger30 ausgeführt sind. Die Differentialstifte22 werden in den Differentialstiftbohrungen33 auf geeignete Weise festgelegt, beispielsweise mittels Sicherungsstiften oder mittels Verschraubung. - Der Ausgleichsradträger
30 weist eine Vielzahl von Anschlussbohrungen31 auf, die in einem Ringradflansch90 ausgeführt sind. Mittels dieser Anschlussbohrungen31 können je nach Anwendungsfall geeignete Ringräder am Ringradflansch90 festgelegt werden, beispielsweise außenverzahnte Ringräder, schrägverzahnte Ringräder oder hypoidverzahnte Kegelzahnräder. - Beidseits des Ausgleichradträgers
30 ist je ein Seitendifferentialrad10 angeordnet. Jedes Seitendifferentialrad10 , welches im hier gezeigten ersten Ausführungsbeispiel als Kronrad ausgebildet ist, steht im Eingriff mit allen vier auf dem Ausgleichsradträger30 drehbar gelagerten Ausgleichsrädern20 . Jedes Seitendifferentialrad10 ist an seinem äußeren Ende mit einem Anschlussflansch5 versehen, über welchen das erfindungsgemäße Differential1 mit An- oder Abtriebswellen verbunden werden kann. - Jedes Seitendifferentialrad
10 ist – wie bereits erwähnt – mittels eines Lagers40 , welches in1 nicht gezeigt ist, drehbar um eine gemeinsame Drehachse D gelagert. Zur Aufnahme der Lager40 ist in der äußeren Mantelfläche jedes Seitendifferentialrads10 eine Anlageschulter44 ausgebildet, an die sich in Axialrichtung ein Lagersitz42 anschließt. - Der Ausgleichsradträger
30 ist wie im Folgenden noch genauer dargestellt wird, seinerseits drehbar auf den Seitendifferentialrädern10 gelagert, so dass eine gemeinsame Drehung beider Seitendifferentialräder10 sowie des Ausgleichsradträgers30 um die Drehachse D möglich ist. Weiterhin ist eine differentielle Drehbewegung der beiden Seitendifferentialräder10 um die Drehachse D möglich, was unmittelbar eine Ausgleichsdrehbewegung der Ausgleichsräder20 um ihre jeweiligen Differentialstifte22 und damit eine Drehbewegung des Ausgleichsradträgers30 mit einer von der Drehgeschwindigkeit der beiden Seitendifferentialräder10 verschiedenen Drehgeschwindigkeit zur Folge hat. -
2 zeigt nun einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Differential1 des ersten Ausführungsbeispiels, wie es sich aus1 ergibt. Wie aus2 ersichtlich ist, bildet der Ausgleichsradträger30 zwei Wellenstümpfe32 aus, die in zylindrische Bohrungen12 in den Seitendifferentialrädern10 eingreifen. Dabei ist der Ausgleichsradträger30 zweistückig ausgebildet, nämlich als tellerförmiges Ringrad100 , welches außenseitig den bereits erwähnten Ringradflansch90 ausbildet, wobei das tellerförmige Ringrad100 eine zentrale Bohrung36 ausbildet, die koaxial mit der Drehachse D ausgeführt ist. In diese zentrale Bohrung36 ist eine gestufte Welle34 eingesetzt und drehfest mit dem tellerförmigen Ringrad100 des Ausgleichsradträgers30 verbunden. Diese drehfeste Verbindung kann beispielsweise mittels Presspassung hergestellt werden, jedoch ist auch eine formschlüssige Verbindung von Welle34 und tellerförmigen Ringrad100 zur Ausbildung des Ausgleichsradträgers30 möglich. - Deutlich zu erkennen sind die in Radialrichtung im Ausgleichsradträger
30 ausgeführten Differentialstiftbohrungen33 , in die die Differentialstifte22 eingesetzt sind. In der Welle34 sind weiterhin Differentialstiftaufnahmen35 ausgeführt, so dass die Differentialstifte22 durch zentrale Bohrungen in den Ausgleichsrädern20 hindurch bis in die Differentialstiftaufnahmen35 hinein greifen. - Jedes Seitendifferentialrad
10 bildet auf seiner dem Ausgleichsradträger30 zugewandten Seite eine Bohrung12 aus, die koaxial mit der Drehachse D ist. In diese Bohrungen12 greifen nun die Wellenstümpfe32 der Welle34 bzw. des Ausgleichsradträgers30 unter Ausbildung einer Drehlagerung ein. Eine solche Drehlagerung, welche insbesondere zur Aufnahme gewisser Radialkräfte geeignet sein soll, kann beispielsweise durch eine geeignete Oberflächenbearbeitung und- Behandlung der Wellenstümpfe32 sowie der Innenflächen der Bohrungen12 als einfache Gleitlagerung ausgebildet sein. Der Ausgleichsradträger30 stützt sich nun in Radialrichtung an den beiden Seitendifferentialrädern10 über die in die Bohrungen12 eingreifenden Wellenstümpfe32 ab. - Die Seitendifferentialräder
10 ihrerseits sind mittels Lagern40 drehbar um die Drehachse D gelagert, welche auf einen Lagersitz42 aufgeschoben sind, bis sie zur Anlage an einer in Radialrichtung verlaufenden Anlageschulter44 gelangen. Für die Lager40 werden aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften vorzugsweise Kegelrollenlager verwendet, die mit einer gewissen Vorspannung zu beaufschlagen sind. Treten im konkreten Anwendungsfall eines Differentials1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels keine wesentlichen Axialkräfte im Bereich der Lager40 auf, so können anstelle von Kegelrollenlagern auch Radiallager, also beispielsweise Kugellager oder Wälzlager verwendet werden. - Jedes Seitendifferential
10 ist auf seiner vom Ausgleichsradträger30 abgewandten Seite über Splines80 drehfest mit einem Anschlussflansch5 verbunden. - Die erfindungsgemäße Abstützung des Ausgleichsradträgers
30 an den Seitendifferentialrädern10 in Axialrichtung erfolgt nun über Axiallager50 , die zwischen den Ausgleichsradträger30 und jedes Seitendifferentialrad10 eingefügt sind. Hierzu bildet jedes Seitendifferentialrad10 auf seiner dem Ausgleichsradträger10 zugewandten Seite eine ringförmige Anlagefläche14 aus, welche die Bohrung12 umgreift. Weiterhin bildet die gestufte Welle34 eine ringförmige Anlagefläche38 auf, die der ringförmigen Anlagefläche14 des Seitendifferentialrads10 gegenüberliegt. Zwischen den beiden ringförmigen Anlageflächen14 und38 ist nun ein vorzugsweise als Nadellager ausgebildetes Axiallager50 und ggf. eine Distanzscheibe ausgewählter Dicke eingefügt. Durch Anpassung der Dicke der Distanzscheibe und/oder durch Selektion von Teilen aufeinander abgestimmter Abmessungen ist es nun möglich, das Zahnspiel zwischen jedem Seitendifferentialrad10 und den Ausgleichsrädern20 kontrolliert einzustellen. Da sich der Ausgleichsradträger30 über die Axiallager50 an den Seitendifferentialrädern10 abstützt, bleibt dieses Zahnspiel unabhängig von der vom erfindungsgemäßen Differential1 getragenen Last konstant, so dass insbesondere ein Blockieren des Differentials1 bei höheren Lasten sicher vermieden werden kann. Darüber hinaus erhöht die Einstellung eines optimalen Zahnspiels die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Differentials1 wesentlich. -
3 zeigt eine Ansicht eines Schnitts durch den Ausgleichsradträger30 mit eingesetzter gestufter Welle34 sowie ein Seitendifferentialrad10 eines erfindungsgemäßen Differentials gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels. Dieses zweite Ausführungsbeispiel entspricht in wesentlichen Teilen dem aus1 ersichtlichen ersten Ausführungsbeispiel. Jedoch ist das hier gezeigte zweite Ausführungsbeispiel speziell zur Aufnahme hoher Drehmomente ausgebildet. Hierzu ist die Welle34 als Hohlwelle ausgebildet, d.h., sie weist eine zentrale Bohrung60 auf. In diese zentrale Bohrung60 ist eine Spannachse70 mit einem ersten Ende72 und einem zweiten Ende74 eingefügt. Die Spannachse70 ist wiederum koaxial mit der Drehachse D angeordnet und greift mit ihren ersten und zweiten Enden72 ,74 in außenseitige Ausnehmungen16 ein, die in beiden Seitendifferentialrädern10 jeweils auf der dem Ausgleichsradträger30 abgewandten Seite ausgebildet sind. Diese außenseitigen Ausnehmungen16 sind insbesondere zur Verbindung mit An- bzw. Abtriebswellen ausgebildet und weisen an ihren jeweiligen Innenumfängen Splines80 auf. Die Spannachse70 weist an ihren ersten und zweiten Enden72 ,74 Außengewinde auf, auf die jeweils eine arretierbare Sicherungsmutter78 aufgeschraubt ist. Zwischen der Sicherungsmutter78 und der inneren Anlagefläche18 , welche die außenseitige Ausnehmung16 in Axialrichtung begrenzt, sind ein als Axiallager ausgebildetes Spannlager76 sowie eine Unterlegscheibe77 angeordnet. Da die Spannachse70 sowohl an ihrem ersten Ende72 als auch an ihrem zweiten Ende74 entsprechend ausgebildet ist, ist die Spannachse70 dazu in der Lage, die bei der Übertragung höhere Drehmomente über das erfindungsgemäße Differential1 auftretenden höheren Teilungskräfte aufzunehmen, die zwischen den Seitendifferentialrädern10 und den Ausgleichsrädern20 auftreten können. -
4 zeigt eine Aufsicht auf den zweiteilig ausgeführten Ausgleichsradträger30 gemäß des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels (1 ,2 und3 ). Der Ausgleichsradträger30 umfasst ein tellerförmiges Ringrad100 , welches eine zentrale Bohrung36 ausbildet. In diese zentrale Bohrung36 ist eine gestufte Welle34 mittels Presspassung eingesetzt, welche ihrerseits eine zentrale Bohrung60 ausbildet, welche beispielsweise eine Spannachse70 in sich aufnehmen kann. Weiterhin bildet die gestufte Welle34 in Radialrichtung verlaufende ringförmige Anlageflächen38 aus, an denen die Axiallager50 (hier nicht gezeigt) zur Anlage gelangen. - Weiterhin sind die im tellerförmigen Ringrad
100 ausgebildeten Ausgleichsradfenster37 ersichtlich. - Schließlich sind die in Umfangsrichtung äquidistant angeordneten Anschlussbohrungen
31 zu ersehen, die zum Anschluss eines geeignet gewählten ringförmigen Zahnrads an den Ringradflansch90 vorgesehen sind. Das ringförmige Zahnrad dient dann der Verbindung mit einer weiteren An- oder Abtriebswelle. -
5 zeigt nun einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Differential1 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels, welches ebenfalls zur Aufnahme höherer Drehmomente geeignet ist. Weiterhin ist das Differential1 gemäß des dritten Ausführungsbeispiels zur Aufnahme höherer Axialkräfte geeignet, die beispielsweise durch unsymmetrische Anordnung eines Ringrads am Ringradflansch90 oder durch eine Verzahnung des am Ringradflansch90 angeordneten Ringrads, welcher höhere Teilungskräfte zur Folge hat, verursacht werden können. Im dritten Ausführungsbeispiel weist die gestufte Welle34 , welche in die zentrale Bohrung36 des tellerförmigen Ringrads100 eingesetzt ist, drei verschiedene Durchmesser auf und ist nicht als Hohlwelle ausgebildet. Die Wellenstümpfe32 bilden an ihren außenseitigen Enden Wellenstumpffortsätze32a und32b mit verringertem Durchmesser auf. - Wie im zweiten Ausführungsbeispiel sind in den Seitendifferentialrädern
10 außenseitige Ausnehmungen16 mit gesplinten Innenflächen80 ausgebildet, die in Axialrichtung von inneren Anlageflächen18 begrenzt werden. Auf den Wellenstumpffortsätze32a und32b werden nach Aufsetzen der Axiallager50 , der Distanzscheiben52 sowie der Seitendifferentialräder10 wiederum Spannlager76 angeordnet, die im gezeigten dritten Ausführungsbeispiel jedoch nicht als reine Axiallager, sondern als in Radial- und Axialrichtung belastbare Lager, beispielsweise als Schrägrollenlager ausgebildet sind. - Weiterhin sind die Innendurchmesser der Bohrungen
12 in den Seitendifferentialrädern10 so bemessen, dass die Wellenstümpfe32 im Bereich der Bohrungen12 nicht in Kontakt mit den Seitendifferentialrädern10 gelangen, d.h., an dieser Stelle wird keine Drehlagerung zwischen Welle34 und Seitendifferentialrad10 ausgebildet. Die in den ersten Ausführungsbeispielen durch eine Gleitlagerung realisierte Drehlagerung von Welle34 bzw. Ausgleichsradträger30 auf den Seitendifferentialrädern10 ist hier ersetzt durch eine Drehlagerung, die gebildet wird einerseits durch die Axiallager50 , welche die evtl. erforderlichen Vorspannkräfte für die Lager40 aufnehmen, und die Spannlager76 , welche einerseits die sich zwischen den Seitendifferentialrädern10 und den Ausgleichsrädern20 ergebenden Teilungskräfte aufnehmen, und die andererseits die Radial bzw. Axialkräfte aufnehmen, welche vom Eingriff des ringförmigen Zahnrads, welches am Ringradflansch90 angeordnet ist, in ein korrespondierendes Zahnrad, welches mit einer An- oder Abtriebswelle verbunden ist, verursacht sein können. - Ähnlich wie im Fall der Spannachse
70 , welche im zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, sind die außen liegenden Enden der Wellenstumpffortsätze32a und32b mit Außengewinden versehen, auf die Sicherungsmuttern78 aufgeschraubt sind. Zur Arretierung dieser Sicherungsmuttern78 kann auf beliebige aus dem Stand der Technik geeignete Verfahren zurückgegriffen werden, beispielsweise kann hier eine weitere Mutter zur Konterung vorgesehen werden. -
6 zeigt nun eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Differentials1 gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels, aus welchem sich die kompakte Bauform des erfindungsgemäßen gehäuselosen Differentials1 unmittelbar erschließt. Auch hier ist ein zentral angeordneter Ausgleichsradträger30 vorgesehen, auf welchem vier Ausgleichsräder20 auf Differentialstiften22 drehbar gelagert sind. In diese vier Ausgleichsräder20 greifen zwei Seitendifferentialräder10 ein, die wiederum als Kronräder ausgebildet sind. An dieser Stelle ist selbstverständlich wie auch im Fall der vorangehenden Ausführungsbeispiele die Verwendung von kegeligen Zahnrädern möglich. Das erfindungsgemäße Differential1 ist nicht auf die Verwendung mit Kronrädern beschränkt, jedoch erlaubt die Verbindung von Kronrädern die Realisierung eines besonders kompakten und hoch belastbaren Differentials1 . - Weiterhin ist aus
6 die außenseitige Ausnehmung16 der Seitendifferentialräder10 zu ersehen, welche zum Anschluss an An- oder Abtriebswellen auf ihrer Innenfläche mittels Splines80 versehen sind. Auch hier sind die zur Drehlagerung des gesamten Differentials1 erforderlichen Lager40 nicht gezeigt, jedoch sind der Lagersitz42 sowie die Anlageschulter44 , welche auf den Seitendifferentialrädern10 ausgebildet sind, deutlich zu erkennen. -
7 zeigt schließlich einen Schnitt durch das in6 dargestellte erfindungsgemäße Differential1 gemäß des vierten Ausführungsbeispiels. Im vierten Ausführungsbeispiel ist die Welle34 als Welle mit durchgehendem Außendurchmesser ausgebildet. Entsprechend sind die ringförmigen Anlageflächen38 auf dem tellerförmigen Ringrad100 des Ausgleichsradträgers30 ausgebildet. Auch hier ist zwischen die ringförmige Anlagefläche14 des Seitendifferentialrads und die ringförmige Anlagefläche38 des Ausgleichsradträgers30 sowohl ein Axiallager50 als auch eine Distanzscheibe52 eingefügt. - Der Ausgleichsradträger
30 bildet wiederum eine zentrale Bohrung36 aus, in die die Welle34 eingesetzt und mittels Presspassung drehfest mit dem tellerförmigen Ringrad100 verbunden ist. Die Innenflächen der Bohrung12 in den Seitendifferentialrädern10 bilden gemeinsam mit den Außenflächen der Wellenstümpfe32 Gleitlager aus. Um eine ausreichende Beölung dieser Gleitlager sicherzustellen, sind in der Umfangsfläche der Wellenstümpfe32 gegenläufige spiralige Schmiernuten39 eingebracht, welche unabhängig von der relativen Drehrichtung von Seitendifferentialrad10 und Wellenstumpf32 in der Bohrung12 einen konti nuierlichen Öltransport in die Bohrung12 sicherstellen. - Das erfindungsgemäße Differential ist insbesondere geeignet als Vorderachsdifferential eines vorderradgetriebenen Fahrzeugs, als Hinterachsdifferential eines hinterachsgetriebenen Fahrzeugs sowie als Mittendifferential eines allradgetriebenen Fahrzeugs. Aufgrund seiner außerordentlich geringen Baugröße kann es ohne weiteres in bestehende Getriebegehäuse integriert werden. Dies gilt insbesondere im Bereich der vorderradgetriebenen Kraftfahrzeuge, da bei diesen das Schaltgetriebe des Kraftfahrzeugs in der Regel unmittelbar angrenzend an die angetriebene Vorderachse angeordnet ist, so dass das erfindungsgemäße Differential hier ohne weiteres in das Gehäuse des Schaltgetriebes integriert werden kann.
- Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf das allgemeine Konzept für ein gehäuseloses Differential, welches sich aus dem unabhängigen Anspruch ergibt. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind als bevorzugte Ausführungsformen anzusehen, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt.
-
- 1
- gehäuseloses Differential
- 5
- Anschlussflansch
- 10
- Seitendifferentialrad
- 12
- Bohrung
- 14
- ringförmige Anlagefläche
- 16
- außenseitige Ausnehmung
- 18
- innere Anlagefläche
- 20
- Ausgleichsrad
- 22
- Differentialstift
- 30
- Ausgleichsradträger
- 31
- Anschlussbohrung
- 32
- Wellenstumpf
- 32a
- + b Wellenstumpffortsätze
- 33
- Differentialstiftbohrung
- 34
- Welle
- 35
- Differentialstiftaufnahme
- 36
- zentrale Bohrung
- 37
- Ausgleichsradfenster
- 38
- ringförmige Anlagefläche
- 39
- Schmiernut
- 40
- Lager
- 42
- Lagersitz
- 44
- Anlageschulter
- 50
- Axiallager
- 52
- Distanzscheibe
- 60
- zentrale Bohrung
- 70
- Spannachse
- 72
- erstes Ende
- 74
- zweites Ende
- 76
- Spannlager
- 77
- Unterlegscheibe
- 78
- Sicherungsmutter
- 80
- Splines
- 90
- Ringradflansch
- 100
- Tellerförmiges Ringrad
Claims (9)
- Gehäuseloses Differential (
1 ) für ein Kraftfahrzeug mit den folgenden Merkmalen: a. Zwei koaxial ausgerichtete, in Axialrichtung beabstandet angeordnete Seitendifferentialräder (10 ), wobei jedes Seitendifferentialrad (10 ) mittels eines Lagers (40 ) drehbar um eine gemeinsame Drehachse D gelagert ist, b. Zumindest zwei Ausgleichsräder (20 ), wobei jedes Ausgleichsrad (20 ) in Eingriff mit beiden Seitendifferentialrädern (10 ) steht, c. Ein zwischen den Seitendifferentialrädern (10 ) angeordneter Ausgleichsradträger (30 ), auf dem die Ausgleichsräder (20 ) drehbar gelagert sind, wobei der Ausgleichsradträger (30 ) drehbar um die Drehachse D gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass d. der Ausgleichsradträger (30 ) beidseitig Wellenstümpfe (32 ) ausbildet, e. jedes Seitendifferentialrad (10 ) auf seiner dem Ausgleichsradträger (30 ) zugewandten Seite eine Bohrung (12 ) zur Aufnahme eines Wellenstumpfs (32 ) ausbildet, und f. sich der Ausgleichsradträger (30 ) in Axialrichtung über Axiallager (50 ) an den Seitendifferentialrädern (10 ) abstützt. - Differential (
1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenstümpfe (32 ) einstückig mit dem Ausgleichsradträger (30 ) ausgebildet sind. - Differential (
1 ) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenstümpfe (32 ) als Welle (34 ) ausgebildet sind, die durch eine zentrale Bohrung (36 ) im Ausgleichsradträger (30 ) hindurchgreift. - Differential (
1 ) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (34 ) drehfest mit dem Ausgleichsradträger (30 ) verbunden ist. - Differential (
1 ) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsradträger (30 ) beiderseits ringförmige Anlageflächen (38 ) ausbildet, die in Radialrichtung verlaufen und eine Anlage für die Axiallager (50 ) ausbilden. - Differential (
1 ) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Seitendifferentialrad (10 ) auf seiner dem Ausgleichsradträger (30 ) zugewandten Seite eine ringförmige Anlagefläche (14 ) ausbildet, die in Radialrichtung verläuft und eine Anlage für ein Axiallager (50 ) ausbildet. - Differential (
1 ) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Zahnspiels zwischen den Differentialseitenrädern (10 ) und den Ausgleichsrädern (20 ) Distanzscheiben (52 ) zwischen den Differentialseitenrädern (10 ) und dem sich an den Differentialseitenrädern (10 ) abstützenden Ausgleichsradträger (30 ) angeordnet sind. - Differential (
1 ) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallager (50 ) als Nadellager ausgebildet sind. - Differential (
1 ) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Wellenstümpfe (32 ) als Hohlwellen ausgebildet sind, so dass sich eine in Axialrichtung durch den Ausgleichsradträger (30 ) hindurch erstreckende zentrale Bohrung (60 ) ausbildet, b. das Differential eine Spannachse (70 ) aufweist, die in die zentrale Bohrung (60 ) eingesetzt ist und durch den Ausgleichsradträger (30 ) und durch die Differentialseitenräder (10 ) hindurchgreift, und c. die Spannachse (70 ) an ihren beiden Enden (72 ,74 ) axiale Abstützungen zur Aufnahme der in Axialrichtung wirkenden Teilungskräfte zwischen den Seitendifferentialrädern (10 ) und den Ausgleichsrädern (20 ) ausbildet.
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