DE112004002526B4 - Kompakte Differentialanordnung - Google Patents
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Abstract
Differentialanordnung (11) zur drehbaren Lagerung um eine Längsachse A und zum drehenden Antriebe innerhalb eines Gehäuses, umfassend
einen Differentialkorb (12), der an einem ersten Ende einen Boden (13) und an einem zweiten Ende eine Öffnung (14) aufweist,
zwei koaxial zur Längsachse A angeordnete Seitenwellenräder (21, 23) sowie mehrere, jeweils mit beiden Seitenwellenräder kämmende Ausgleichsräder (25, 26, 27) im Differentialkorb, sowie
einen äußeren Lagersitz (15) am ersten Ende des Differentialkorbs (12) zum Aufziehen eines ersten Wälzlagers (16) und einen inneren Lagersitz (17) am zweiten Ende des Differentialkorbs (12) zum Einsetzen eines zweiten Wälzlagers (18),
wobei das erste Seitenwellenrad (21) am Boden (13) des Differentialkorbs (12) axial abgestützt ist, und
wobei das zweite Seitenwellenrad (23) unmittelbar oder mittelbar am zweiten Wälzlager (18) axial abgestützt ist.
einen Differentialkorb (12), der an einem ersten Ende einen Boden (13) und an einem zweiten Ende eine Öffnung (14) aufweist,
zwei koaxial zur Längsachse A angeordnete Seitenwellenräder (21, 23) sowie mehrere, jeweils mit beiden Seitenwellenräder kämmende Ausgleichsräder (25, 26, 27) im Differentialkorb, sowie
einen äußeren Lagersitz (15) am ersten Ende des Differentialkorbs (12) zum Aufziehen eines ersten Wälzlagers (16) und einen inneren Lagersitz (17) am zweiten Ende des Differentialkorbs (12) zum Einsetzen eines zweiten Wälzlagers (18),
wobei das erste Seitenwellenrad (21) am Boden (13) des Differentialkorbs (12) axial abgestützt ist, und
wobei das zweite Seitenwellenrad (23) unmittelbar oder mittelbar am zweiten Wälzlager (18) axial abgestützt ist.
Description
- Die Erfindung eine Differentialanordnung zur drehbaren Lagerung um eine Längsachse A und zum drehenden Antriebe innerhalb eines Gehäuses, umfassend einen Differentialkorb, der an einem ersten Ende einen Boden und an einem zweiten Ende eine Öffnung aufweist, sowie zwei koaxial zur Längsachse A angeordnete Seitenwellenräder sowie mehrere, jeweils mit beiden Seitenwellenräder kämmende Ausgleichsräder im Differentialkorb. Differentialanordnungen werden häufig in Achsgehäusen von Antriebsachsen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um über die Seitenwellenräder und Gelenkwellen die Antriebsräder einer Antriebsachse anzutreiben und zugleich Drehzahldifferenzen zwischen den Antriebsrädern zuzulassen. Hierbei ist es günstig, wenn die Differentialanordnungen axial äußerst kompakt und kurz bauen, damit die Gelenkwellen zu den Antriebsrädern möglichst lang ausgeführt werden können. Je länger die Gelenkwellen sind, um so kleiner sind die erforderlichen Beugewinkel der Gleichlaufgelenke im Betrieb des Kraftfahrzeugs.
- Axial kompakt bauende Differentiale für den vorstehend genannten Anwendungsfall sind aus den älteren Anmeldungen
DE 103 54 999 A1 ,DE 103 54 998 A1 ,DE 103 52 904 A1 der Anmelderin bekannt. - Aus der
EP 0 614 778 B1 ist ein Differentialgetriebe mit einem Differentialkorb bekannt, der ein topfförmiges erstes Korbteil aufweist, welches mittels eines Deckels verschlossen ist. Das öffnungsseitige Seitenwellenrad ist axial gegen den Deckel abgestützt, welcher wiederum mit dem topfförmigen Korbteil fest verbunden ist. Das topfförmige Korbteil umfaßt weiter einen inneren Lagersitz, in dem ein Kugellager aufgenommen ist. Dabei ist der Lageraußenring des Kugellagers über eine Tellerfe der gegenüber dem Deckel axial abgestützt. - Aus der
US 2 270 567 ist ein Differentialgetriebe in Form eines Kronenraddifferentials bekannt. Dabei umfaßt der Differentialkorb ein topfförmiges Teil, das mittels eines Deckels über eine Schraubverbindung verschlossen ist. Das topfförmige Korbteil weist an seinem Ende einen ersten Hülsenansatz auf, welcher einen äußeren Lagersitz für ein Wälzlager bildet. Der Deckel weist einen entgegengesetzt gerichteten zweiten Hülsenansatz auf, welcher ebenfalls einen äußeren Lagersitz für ein Wälzlager bildet. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neuartige, ebenfalls kompakt bauende Differentialanordnung vorzuschlagen, die ebenfalls ein großes Potential zur Einsparung von axialer Baulänge aufweisen. Die Lösung besteht in einer Differentialanordnung zur drehbaren Lagerung um eine Längsachse A und zum drehenden Antriebe innerhalb eines Gehäuses, umfassend
einen Differentialkorb, der an einem ersten Ende einen Boden und an einem zweiten Ende eine Öffnung aufweist,
zwei koaxial zur Längsachse A angeordnete Seitenwellenräder sowie mehrere, jeweils mit beiden Seitenwellenräder kämmende Ausgleichsräder im Differentialkorb, sowie
einen äußeren Lagersitz am ersten Ende des Differentialkorbs zum Aufziehen eines ersten Wälzlagers und einen inneren Lagersitz am zweiten Ende des Differentialkorbs zum Einsetzen eines zweiten Wälzlagers,
wobei das erste Seitenwellenrad am Boden des Differentialkorbs axial abgestützt ist, und
wobei das zweite Seitenwellenrad unmittelbar oder mittelbar am zweiten Wälzlager axial abgestützt ist. - Mit der erfindungsgemäßen Art der Lagerung, die hiermit vorgeschlagen wird, läßt sich eine axial kurze Bauweise dadurch darstellen, daß für den zweiten Lagersitz kein besonderer Ansatz am Differentialkorb vorgesehen werden muß, sondern daß dieser Lagersitz als innere Lagerfläche unmittelbar im Differentialkorb ausgeführt wird. Hiermit ist die Möglichkeit gegeben, auf einen dem Boden gegenüberliegenden Deckel des Differentialkorbs im herkömmlichen Sinne zu verzichten und die axiale Verbauung der Seitenwellenräder und der Ausgleichsräder im Differentialkorb ausschließlich mit einfachen Sicherungsmitteln darzustellen. Diese axialen Sicherungsmittel können mittelbar auf das öffnungsseitige Seitenwellenrad einwirken, indem sich das zweite Lager nach außen an das Seitenwellenrad anschließt und die Sicherungsmittel unmittelbar auf das Lager einwirken. Nach einer ergänzenden Ausführungsform ist es möglich, daß Anlaufscheiben und/oder Stützscheiben zwischen dem Seitenwellenrad und dem Lageraußenring des zweiten Lagers eingesetzt sind. Die Anlaufscheiben können im Außendurchmesser dem Seitenwellenrad entsprechen. Die Stützscheiben können bei gleichem Außendurchmesser wie das zweite Lager in den äußeren Lagersitz eingesetzt sein. Der Differentialkorb kann hierbei in vorteilhafter Weise innen im Durchmesser gestuft axial hinterschnittfrei ausgebildet sein.
- Zur weiteren Reduzierung der axialen Baulänge wird vorgeschlagen, daß die Seitenwellenräder als Kronenräder und die Ausgleichsräder als Stirnräder ausgeführt sind.
- In einer bevorzugten Art der Verbauung ist das erste Wälzlager in einem ersten Gehäuseteil lagerbar und das zweite Wälzlager auf einem zweiten Gehäuseteil lager bar, insbesondere auf einem Deckelteil, das mit dem ersten Gehäuseteil verspannbar, bevorzugt verschraubbar ist.
- In weiterhin bevorzugter Ausführung ist hierbei das erste Seitenwellenrad im Differentialkorb gelagert, während das zweite Seitenwellenrad in einem Teil des Gehäuses, insbesondere in dem genannten Deckelteil, gelagert ist.
- Die Seitenwellenräder und die Ausgleichsräder können sich axial am Boden des Differentialkorbs abstützen und mit den bereits genannten in die Öffnung des Differentialkorbs eingesetzten Sicherungsmitteln, insbesondere einem einfachen Sicherungsring, axial gesichert sein.
- Die Verbauung der Differentialanordnung im Achsgehäuse erfolgt so, daß zunächst die Anordnung mit den ersten Lagermitteln in das Gehäuse eingesetzt wird, und dann das Deckelteil unter Montage der zweiten Lagermittel mit dem ersten Gehäuseteil verbunden wird. Die Wälzlager haben in Anpassung an diese Montagefolge Wirklinien, die gleichsinnige Winkel mit der Längsachse A bilden, d. h. etwa parallel zueinander liegen, wobei die Kegelspitzen der Gesamtheit der Wirklinien übereinstimmend zur Öffnung des Differentialkorbs hin weisen. An den Seitenwellenrädern können Anschlußhülsen mit innerer Wellenverzahnung angesetzt sein, in die Wellenzapfen von Gleichlaufgelenken zur drehfesten Verbindung unmittelbar eingesetzt werden können. Die vorliegende Erfindung bietet ein axial kurzbauendes Differential mit einer äußerst geringen Anzahl von Teilen. Das zweite Wälzlager kann hierbei im Durchmesser größer ausgeführt sein, als das erste Wälzlager. Durch die vorgeschlagene Lageranordnung mit zueinander parallelen Wirklinien ist die Stützlänge der Lagerung gegenüber einer Lagerung mit einer herkömmlichen sogenannten X-Anordnung der Wirklinien vergrößert. Die Vorspannung der Lagerungsanordnung wird durch das Verbauen des Deckelteils mit dem ersten Gehäuseteil hergestellt.
- Ein den Differentialkorb verschließender, mit diesem verbundener Deckel im herkömmlichen Sinne entfällt, so daß axiale Baulänge eingespart werden kann. Der Differentialkorb ist kompakt und einfach herstellbar.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen dargestellt.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Differentialanordnung mit einem Gehäusedeckel in einer ersten Ausführung - a) im Längsschnitt
- b) im Querschnitt;
-
2 zeigt eine Differentialanordnung nach1 mit einem ergänzenden Tripodegelenk im Längsschnitt; -
3 zeigt eine erfindungsgemäße Differentialanordnung mit einem Gehäusedeckel in einer zweiten Ausführung - a) im Längsschnitt
- b) im Querschnitt;
-
4 zeigt eine Differentialanordnung nach3 mit einem ergänzenden Tripodegelenk im Längsschnitt. - Die
1 und3 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist jeweils eine erfindungsgemäße Differentialanordnung11 mit einer Längsachse A gezeigt. Diese umfaßt einen Differentialkorb12 mit einem Boden13 an seinem ersten Ende und einer Öffnung14 an seinem zweiten Ende. Am ersten Ende ist ein äußerer Lagersitz15 ausgebildet, auf dem ein Wälzlager16 in Form eines Schrägrollenlagers aufgezogen ist. Am zweiten Ende weist der Differentialkorb12 einen innenliegenden Lagersitz17 auf, in den ein Wälzlager18 eingesetzt ist, ebenfalls in Form eines Schrägrollenlagers. Die Wirklinien C1, C2 der Wälzlager sind bezüglich der Längsachse A in gleichem Sinn ausgerichtet, d. h. die Wirklinien sind im wesentlichen parallel und weisen mit ihrer Kegelspitze zur Öffnungsseite hin. In den Differentialkorb ist ein erstes Seitenwellenrad21 eingesetzt, das sich über eine Anlaufscheibe22 am Boden13 abstützt, sowie ein zweites Seitenwellenrad23 , das sich mittelbar am zweiten Wälzlager18 abstützt. In1 hat eine Anlaufscheibe24 den Außen durchmesser des Seitenwellenrades23 , wodurch der Lageraußenring des zweiten Wälzlagers18 an einer Gehäusefläche axial anliegt. In2 hat eine Stützscheibe20 den Außendurchmesser des zweiten Wälzlagers18 , wodurch sich der Lageraußenring desselben an der größeren Ringfläche der Stützscheibe20 axial anlegt. Im Bereich des Wälzlagers18 ist ein Flansch19 am Differentialkorb12 angeformt, an dem ein antreibendes Tellerrad befestigt werden kann. Die Seitenwellenräder21 ,23 sind jeweils als Kronenräder ausgebildet und kämmen mit Ausgleichsrädern25 ,26 ,27 , die auf einem Zapfenstern28 mit radialen Zapfen29 ,30 ,31 gelagert sind. Der Zapfenstern ist durch Ringdeckel33 ,34 ,35 im Differentialkorb gesichert. Die Einbauanordnung aus Seitenwellenrädern21 ,23 , Anlaufscheiben22 ,24 und Ausgleichsrädern25 ,26 ,27 ist ausschließlich durch einen in eine Innennut36 eingesetzten Sicherungsring37 axial gesichert, der in die Öffnung14 des Differentialkorbs eingesetzt ist. Der Differentialkorb12 kann über das Wälzlager16 in einem hier nicht dargestellten Gehäuseteil gelagert werden, während er über das Wälzlager18 in einem Deckelteil38 gelagert ist, der in das vorgenannte Gehäuseteil einsetzbar, insbesondere mit diesem verschraubbar ist. An dem Deckel38 befindet sich ein Lageransatz40 mit einem äußeren Lagersitz39 , der den Innenring des Wälzlagers18 aufnimmt. Das Seitenwellenrad31 ist über ein Verbindungshülse41 unmittelbar in einem Teil des Differentialkorbs gelagert. In dieser Verbindungshülse41 sind innere Wellenverzahnungen42 zum Einstecken einer Seitenwelle vorgesehen. Das Seitenwellenrad23 weist ebenfalls eine Verbindungshülse43 auf, in der innere Wellenverzahnungen44 zum Einstecken einer Seitenwelle erkennbar sind. Die Verbindungshülse43 ist über ein Nadellager45 im Lageransatz40 des Deckels38 gelagert. Zum Abdichten des Differentialkorbs ist weiterhin eine Dichtung46 vorgesehen. Bei dem hiermit gezeigten Differentialkorb wird ein sonst üblicher Deckel bezüglich seiner Axialsicherungsfunktion durch den Sicherungsring37 ersetzt, während der sonst übliche Deckel bezüglich der Abdichtfunktion durch den Gehäusedeckel38 ersetzt wird. Die Differentialanordnung baut dabei äußerst kurz, insbesondere auch durch Verwendung von Kronenrädern als Seitenwellenräder. Der Differentialkorb ist von der Öffnung14 aus betrachtet innen axial hinterschnittfrei, so daß er einfach hergestellt werden kann. Gleichzeitig ist durch diese Bauweise das zweite Wälzlager18 im Durchmesser größer auszuführen als das erste Wälzlager16 . - Der Differentialkorb
12 selber wird so montiert, daß zunächst das Seitenwellenrad21 mit der Anlaufscheibe22 eingeführt wird, dann durch die Öffnung14 der Zapfenstern28 . Auf diesen werden dann von außen die Ausgleichsräder25 ,26 ,27 aufgesetzt, die dann von den Ringdeckeln33 ,34 ,35 gesichert werden. Schließlich wird das Seitenwellenrad23 mit der Anlaufscheibe24 oder der Stützscheibe20 sowie der äußere Lagerring des Wälzlagers18 eingebaut. Danach folgt die Sicherung mit dem Sicherungsring37 . Die Anordnung als ganzes wird von links nach rechts moniert, wobei zunächst der Differentialkorb über das erste Wälzlager16 in das hier nicht dargestellte Gehäuse eingesetzt wird und dann der Deckel28 mit dem Lagerinnenring und den Rollen des Wälzlagers18 in den bereits montierten Lageraußenring des Wälzlagers18 eingesetzt wird. - Die
2 und4 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. In den Figuren sind gleiche Einzelheiten wie in den1 und3 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Auf die vorangehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. In die Wellenverzahnung der Anschlußhülse des zweiten Seitenwellenrades23 ist ein Gelenkzapfen52 eines Tripodegelenkes51 eingesteckt, der mit einem Sicherungsring53 in der Anschlußhülse gesichert ist. Am Tripodegelenk51 sind im einzelnen eine Gelenktulpe54 , ein Tripodestern55 mit Rollenanordnung56 , sowie eine in den Tripodestern55 eingesteckte Welle57 erkennbar. Die Gelenktulpe54 ist gegenüber der Welle57 mittels eines Faltenbalges58 abgedichtet. -
- 11
- Differentialanordnung
- 12
- Differentialkorb
- 13
- Boden
- 14
- Öffnung
- 15
- Lagersitz
- 16
- Wälzlager
- 17
- Lagersitz
- 18
- Wälzlager
- 19
- Flansch
- 20
- Stützscheibe
- 21
- Seitenwellenrad
- 22
- Anlaufscheibe
- 23
- Seitenwellenrad
- 24
- Anlaufscheibe
- 25
- Ausgleichsrad
- 26
- Ausgleichsrad
- 27
- Ausgleichsrad
- 28
- Zapfenstern
- 29
- Zapfen
- 30
- Zapfen
- 31
- Zapfen
- 32
- 33
- Ringdeckel
- 34
- Ringdeckel
- 35
- Ringdeckel
- 36
- Innennut
- 37
- Sicherungsring
- 38
- Deckel
- 39
- Lagersitz
- 40
- Lageransatz
- 41
- Anschlußhülse
- 42
- Wellenverzahnung
- 43
- Anschlußhülse
- 44
- Wellenverzahnung
- 45
- Nadellager
- 46
- Wellendichtung
- 51
- Tripodegelenk
- 52
- Gelenkzapfen
- 53
- Sicherungsring
- 54
- Gelenktulpe
- 55
- Zapfenstern
- 56
- Rollenanordnung
- 57
- Welle
- 58
- Faltenbalg
Claims (10)
- Differentialanordnung (
11 ) zur drehbaren Lagerung um eine Längsachse A und zum drehenden Antriebe innerhalb eines Gehäuses, umfassend einen Differentialkorb (12 ), der an einem ersten Ende einen Boden (13 ) und an einem zweiten Ende eine Öffnung (14 ) aufweist, zwei koaxial zur Längsachse A angeordnete Seitenwellenräder (21 ,23 ) sowie mehrere, jeweils mit beiden Seitenwellenräder kämmende Ausgleichsräder (25 ,26 ,27 ) im Differentialkorb, sowie einen äußeren Lagersitz (15 ) am ersten Ende des Differentialkorbs (12 ) zum Aufziehen eines ersten Wälzlagers (16 ) und einen inneren Lagersitz (17 ) am zweiten Ende des Differentialkorbs (12 ) zum Einsetzen eines zweiten Wälzlagers (18 ), wobei das erste Seitenwellenrad (21 ) am Boden (13 ) des Differentialkorbs (12 ) axial abgestützt ist, und wobei das zweite Seitenwellenrad (23 ) unmittelbar oder mittelbar am zweiten Wälzlager (18 ) axial abgestützt ist. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Wälzlager (
16 ) in einem ersten Gehäuseteil lagerbar ist und das zweite Wälzlager (18 ) auf einem zweiten Gehäuseteil, insbesondere auf einem Deckelteil (38 ) lagerbar ist, das mit dem ersten Gehäuseteil verspannbar ist. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Seitenwellenrad (
21 ) im Differentialkorb (12 ) gelagert ist, während das zweite Seitenwellenrad (23 ) in einem Gehäuseteil, insbesondere in einem Deckelteil (38 ) gelagert ist. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwellenräder (
21 ,23 ) und die Ausgleichsräder (25 ,26 ,27 ) mittels in die Öffnung (14 ) des Differentialkorbs (12 ) eingesetzten Sicherungsmitteln axial gesichert sind. - Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel auf das zweite Wälzlager (
18 ) axial abstützend einwirken. - Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anlaufscheibe (
24 ) und/oder eine Stützscheibe (20 ) zwischen dem Lageraußenring des zweiten Wälzlagers (18 ) und dem öffnungsseitigen Seitenwellenrad eingesetzt ist. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwellenräder (
21 ,23 ) Kronenräder sind und die Ausgleichsräder (25 ,26 ,27 ) Stirnräder sind. - Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel durch einen in eine Innennut (
36 ) eingesetzten Sicherungsring (37 ) gebildet werden. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (
16 ,18 ) Wirklinien haben, die gleichsinnige Winkel mit der Längsachse A bilden, d. h. etwa parallel zueinander liegen, wobei die Kegelspitzen der Wirklinien zur Öffnung (14 ) des Differentialkorbs (12 ) hin weisen. - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Wälzlager (
18 ) im Durchmesser größer ist, als das erste Wälzlager (16 ).
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