DE102011081883A1

DE102011081883A1 - Differential mit spanlos gefertigtem Blech-Parksperrenzahnrad und Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102011081883A1
Application number: DE102011081883A
Authority: DE
Inventors: Tom-Michel During
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Differential (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Drehmomenteinleitorgan (2), das in Wirkbeziehung mit einem von dem Drehmomenteinleitorgan (2) angetriebenen Übertragungszahnrad steht, welches seinerseits mit einem Drehmomentableitorgan steht, wobei ein Sperrorgan, wie eine Sperrklinke, mit einem separaten am Drehmomenteinleitorgan (2) festgelegten Parksperrenzahnrad (4) zum Blockieren des Differentials (1) bringbar ist, wobei das Parksperrenzahnrad (4) als ein spanlos gefertigtes Blechbauteil (5) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen Differential.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Differential für ein Kraftfahrzeug, mit einem Drehmomenteinleitorgan, das in Wirkbeziehung mit einem von dem Drehmomenteinleitorgan angetriebenen Übertragungszahnrad steht, welches seinerseits mit einem Drehmomentableitorgan steht, wobei ein Sperrorgan, wie eine Sperrklinke, mit einem separaten, am Drehmomenteinleitorgan festgelegten Parksperrenzahnrad zum Blockieren des Differentials bringbar ist.
Differentiale, die auch als Differentialgetriebe oder Ausgleichsgetriebe bezeichnet werden, sind in Kraftfahrzeugen eingesetzte Bauteile, welche bspw. zwischen angetriebenen Rädern eingesetzt werden. Da die Räder einer Achse eines Kraftfahrzeuges beim Fahren in einer Kurve unterschiedlich lange Wege zurücklegen, soll die Differenz bei starr gekuppelten Rädern nicht zu groß werden. Bei starr gekuppelten Rädern überträgt das äußere Rad in Kurven im Allgemeinen eine kleinere Kraft als das innere Rad, was sich negativ als Bremskraft auswirken kann. Um dies zu vermeiden, werden häufig Differentiale in Kraftfahrzeugen, wie etwa Pkws, Lkws oder sonstigen landgebundenen Fahrzeugen mit mehreren Spuren eingesetzt.
Häufig kommen Kegelraddifferentiale zur Anwendung, aber auch Stirnraddifferentiale und Differentiale mit Schraubrädern, Schnecken, Kurbeltrieben oder Kurvenscheiben, sowie deren Kombinationen.
Solche Differentiale werden insbesondere auch in Kraftfahrzeugen mit Automatikgetrieben eingesetzt, wobei jedoch eine Wegrollsicherung in vielen Ländern gesetzlich vorgeschrieben ist. Bekannte Wegrollsicherungen sind z. B. unter der Bezeichnung Shift-Lock und Inter-Lock bekannt. Für Kraftfahrzeuge mit Schaltgetrieben sind Wegrollsicherungen zwar häufig nicht gesetzlich vorgeschrieben, es wird aber auch hier versucht, eine Missbrauchssicherheit in Kundenhand zu erhöhen.
Vermehrt finden jedoch Parksperren Eingang, die aus mechanischen Bauteilen bestehen, welche über einen Formschluss ein Blockieren des Differentials zur Wegrollsicherung des Kraftfahrzeuges realisieren.
Solche Parksperren sind bspw. aus der DE 197 10 975 A1 bekannt. Dort ist eine Parksperre für ein Kraftfahrzeug mit Schaltgetriebe offenbart, das ein abtriebsseitiges Bauteil eines Ausgleichsgetriebes mit einem vom Fahrersitz aus betätigbaren, am Fahrzeug beweglich abgestützten Sperrbauteil formschlüssig blockierbar beinhaltet. Eine Sperrklinke wird dabei in Eingriff mit einem Klinkenrad gebracht, welches auf einem Ausgleichsgehäuse befestigt ist. Das Ausgleichsgehäuse ist Teil eines Kegeldifferentials und hält entweder ein Tellerrad oder ein Stirnrad. Beim in Formschluss geraten der Sperrklinke mit dem Klinkenrad, wird eine Bewegung des Ausgleichsgehäuses unterbunden, was zu einem Blockieren zumindest eines Rades führt.
Ähnliche Vorrichtungen zum Sperren eines Kraftfahrzeuggetriebes sind auch aus der EP 1 904 766 B1 bekannt. Auch dort wird an einem Differentialgehäuse ein Parkrad angebracht, das Zähne aufweist, über welche ein blockierender Formschluss erreichbar ist.
Auch die DE 10 2009 036 986 A1 offenbart eine Parksperrenradverzahnung, wobei diese jedoch einmaterialig mit dem Differentialkorb ausgebildet ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Realisierungsformen haben jedoch den Nachteil, dass sie relativ teuer und schwer sind.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier eine Abhilfe zu bieten und wesentlich kostengünstigere und leichtere Differentiale zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Parksperrenzahnrad als ein spanlos gefertigtes Blechbauteil ausgebildet ist.
Solche Differentiale, die ein spanlos gefertigtes Blechbauteil als Parksperrenzahnrad verwenden, sind in Summe wesentlich leichter. Auch die Montage kann vereinfacht werden. Die Herstellkosten des Parksperrenzahnrades lassen sich ferner deutlich reduzieren, verglichen mit den bekannten Lösungen. Auch kann die Geschwindigkeit beim Herstellen eines solchen Differentials erhöht werden. All dies führt zu einer wesentlich effizienteren Differentialausgestaltung.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn das Drehmomenteinleitorgan als Kegeldifferentialkorb eines Kegelraddifferentials ausgebildet ist oder das Drehmomenteinleitorgan als ein Bauteil eines Stirnraddifferentials ausgebildet ist. Auf diese Weise kann auf erprobte Geometrien zurückgegriffen werden. Die Variante einer Kegeldifferentialkorbausbildung führt dann zusätzlich noch zu einer besonders kompakten Bauart, wobei das Stirnraddifferential Vorteile bzgl. der Herstellkosten hat.
Wenn das Blechbauteil als ein Tiefzieh-, Rollier-, Walz-, Präge-, Wickel- und/oder Kaltumformbauteil ausgebildet ist, so kann auf besonders kostengünstige und zeiteffiziente Verfahren zurückgegriffen werden. Auf Schmiedevorgänge kann verzichtet werden. Dadurch wird eine Kostenoptimierung erreicht.
Die Stabilität lässt sich optimieren, wenn das Blechbauteil eine Eisenlegierung beinhaltet und/oder das Drehmomenteinleitorgan aus Leichtmetallguss gefertigt ist. Die Leichtmetallgussvariante führt wiederum zu einem leichteren Differential, was sich vorteilhaft beim Verbrauch der Verbrennungskraftmaschine auswirkt, wenn die Verbrennungskraftmaschine und das Differential gemeinsam in einem Kraftfahrzeug verbaut sind.
Damit ein Blockieren des Differentials erreicht werden kann ist es von Vorteil, wenn das Blechbauteil über eine radiale Sicherung verfügt. Damit sich das Blechbauteil nicht in Axialrichtung vom Montageplatz entfernen kann, ist es ferner von Vorteil, wenn eine axiale Sicherung am Drehmomenteinleitorgan vorhanden ist. So kann einerseits eine Relativdrehung und andererseits eine axiale Translationsbewegung ausgeschlossen werden. Für die axiale Sicherung hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Parksperrenzahnrad radial abstehende Borde aufweist, von denen ein Bord mit der axialen Sicherung in Kontakt steht.
Wenn die radiale Sicherung als in Vertiefungen des Drehmomenteinleitorgans formschlüssig eingreifende Vorsprünge, die etwa nach Art von Drehvorsprüngen ausgebildet sind, ausgeformt ist, so lässt sich eine besonders effiziente radiale Sicherung gewährleisten. Es ist auch von Vorteil, wenn die axiale Sicherung als ein in eine Radialnut des Drehmomenteinleitorgans eingreifender Sicherungsring ausgebildet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge eine größere Tiefe als einzelne Vorsprünge benachbarter Zahngrund aufweisen.
Die Kraftverteilung ist ferner besonders vorteilhaft, wenn zumindest vier Vorsprünge punktsymmetrisch zur Symmetrieachse des Blechbauteils vorhanden sind, von denen je zwei den gleichen Winkelabstand voneinander haben. Beispielsweise können zwei Vorsprünge zwischen 45 und 60° voneinander entfernt sein, wobei die beiden anderen Vorsprünge von ihnen zumindest 90 bis 120° entfernt sind.
Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, der dadurch optimiert ist, dass ein Differential der vorstehend beschriebenen Erfindung eingebaut ist.
Die Erfindung wird nachfolgend auch mithilfe einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigen:
1 eine Ansicht von vorne auf ein erfindungsgemäßes Differential und
2 eine Darstellung eines Schnitts entlang der Linie II aus 1.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Differential 1 dargestellt. Das Differential wird in Kraftfahrzeugen eingesetzt und weist ein Drehmomenteinleitorgan 2 auf. Das Drehmomenteinleitorgan 2 ist als Kegeldifferentialkorb 3 ausgebildet. Das Drehmomenteinleitorgan 2 steht in Wirkbeziehung mit einem nicht dargestellten Übertragungszahnrad. Allerdings ist auf dem Kegeldifferentialkorb 3 ein Parksperrenzahnrad 4 befestigt. Das Parksperrenzahnrad 4 ist ein tiefgezogenes Blechbauteil 5.
Das Blechbauteil 5 weist Zähne 6 auf, die einen Zahnkopf 7 und einen Zahngrund 8 aufweisen. Einige Zahngründe 8 sind so weit radial zum Zentrum des Blechbauteils 5 hin verschoben, dass sie Vorsprünge 9 bilden. Diese Vorsprünge 9 sind Teil einer radialen Sicherung. Die Vorsprünge 9 greifen in gegengleiche Vertiefungen 10 des Kegeldifferentialkorbs 3 ein. Eine axiale Sicherung wird über einen Sicherungsring 11 realisiert, der in einer Nut 12 des Kegeldifferentialkorbs 3 eingesetzt ist. Das tiefgezogene Blechbauteil 5 weist an beiden axialen Enden radial nach innen gerichtete Borde 13 auf, wobei ein Bord 13 an den Sicherungsring 11 anstößt. Das Blechbauteil 5 ist als tiefgezogenes Blechband ausgeführt, was an seinen Enden verschweißt ist.
Das Zentrum des Blechbauteils 5 ist mit dem Bezugszeichen 14 versehen.
Bezugszeichenliste

1: Differential
2: Drehmomenteinleitorgan
3: Kegeldifferentialkorb
4: Parksperrenzahnrad
5: Blechbauteil
6: Zahn
7: Zahnkopf
8: Zahngrund
9: Vorsprung
10: Vertiefung
11: Sicherungsring
12: Nut
13: Bord
14: Zentrum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19710975 A1 [0006]
EP 1904766 B1 [0007]
DE 102009036986 A1 [0008]

Claims

Differential (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Drehmomenteinleitorgan (2), das in Wirkbeziehung mit einem von dem Drehmomenteinleitorgan (2) angetriebenen Übertragungszahnrad steht, welches seinerseits mit einem Drehmomentableitorgan steht, wobei ein Sperrorgan, wie eine Sperrklinke, mit einem separaten am Drehmomenteinleitorgan (2) festgelegten Parksperrenzahnrad (4) zum Blockieren des Differentials (1) bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperrenzahnrad (4) als ein spanlos gefertigtes Blechbauteil (5) ausgebildet ist.
Differential (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomenteinleitorgan (2) als Kegeldifferentialkorb eines Kegeldifferentials ausgebildet ist oder das Drehmomenteinleitorgan (2) als ein Bauteil eines Stirnraddifferentials ausgebildet ist.
Differential (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil (5) als ein Tiefzieh-, Rollier-, Walz-, Präge-, Wickel- und/oder Kaltumformbauteil ausgebildet ist.
Differential (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil (5) eine Eisenlegierung beinhaltet und/oder das Drehmomenteinleitorgan (2) aus Leichtmetallguss gefertigt ist.
Differential (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil (5) über eine radiale Sicherung und eine axiale Sicherung am Drehmomenteinleitorgan (2) gegen Relativdrehung und axiale Translationsbewegung gesichert ist.
Differential (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Sicherung als in Vertiefungen (10) des Drehmomenteinleitorgans (2) formschlüssig eingreifende Vorsprünge (9), die etwa nach Art von Prägevorsprüngen ausgebildet sind, ausgeformt ist.
Differential (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Sicherung als ein mit einer radialen Nut (12) des Drehmomenteinleitorgans (2) eingreifender Sicherungsring (11) ausgebildet ist.
Differential (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (9) eine größere Tiefe als ein zu den Vorsprüngen (9) benachbarter Zahngrund (8) aufweisen.
Differential (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vier Vorsprünge (9) punktsymmetrisch zur Symmetrieachse des Blechbauteils (5) vorhanden sind, von denen je zwei den gleichen Winkelabstand voneinander haben.
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Differential (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.