DE3926878C2

DE3926878C2 -

Info

Publication number: DE3926878C2
Application number: DE19893926878
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. 4194 Bedburg-Hau De Schmetz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1991-08-08
Also published as: DE3926878A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Differentialgetriebe eignen sich vor allem für den Einsatz in Kraftfahrzeugen und selbstfahrenden Arbeitsmaschinen.

Differentialgetriebe dieser Art besitzen nach dem Stand der Technik (vgl. z. B. DE 33 03 478 A1, siehe auch Fig. 8) ein Ausgleichsgetriebegehäuse (19), das über ein Stirn- (20) oder Tellerrad angetrieben wird und in dem in Bolzen (21) an seinen Enden befestigt ist, der sich quer durch das Gehäuseinnere erstreckt. Auf diesem Bolzen sind zwei Ausgleichskegelräder (22, 23) gelagert, die durch das Gehäuse nach außen axial fixiert werden. Mit diesen Ausgleichskegelrädern kämmen zwei Achswellenkegelräder (24, 25), die üblicherweise in dem Ausgleichsgetriebegehäuse fliegend gelagert sind, durch Anlaufflächen in axialer Richtung nach außen fixiert sind und durch eine Keilverzahnung o. ä. drehmomentenfest mit den Achswellen verbunden werden. Das Ausgleichsgetriebe selbst wird in der Regel über Kegelrollenlager (26, 27) in einem umgebenden Gehäuse (Achs- oder Getriebegehäuse) gelagert, wobei die Lagermittelpunkte auf der gemeinsamen Drehachse der Achswellenkegelräder und des Ausgleichsgetriebegehäuses liegen.

Obwohl sich solche Differentialgetriebe mit Kegelrädern und Ausgleichsgetriebegehäusen in der Praxis gut bewährt haben und heute in nahezu allen Typen von Fahrzeugen Verwendung finden, können sie aus produktionstechnischer Sicht noch verbessert werden. Zum einen ist die mechanische Bearbeitung der Gehäuse wegen der erforderlichen Innenkonturen nur mit Sonderwerkzeugen möglich und durch mehrachsige Werkzeugbewegungen sehr aufwendig. Zum anderen erfordert die Mehrzahl der verwendeten Differentialgetriebe komplizierte Montagevorgänge, bei denen synchron mehrere Teile auf verschiedenen Achsen geführt werden müssen. Diese Montagevorgänge lassen sich nur schwer oder überhaupt nicht automatisieren. Hohe Herstellungskosten für die Differentialgetriebe sind die Folge.

Außerdem besteht bei Differentialgetrieben mit Ausgleichsgehäuse die Gefahr, daß bei hoher Beanspruchung mitunter Schäden an den Kontaktstellen zwischen Differentialgehäuse (19) und Bolzen (21) auftreten, die ein Versagen des Getriebes zur Folge haben können.

Auch sind Differentialgetriebe bekannt, bei denen das Ausgleichsgetriebegehäuse durch diverse Ersatzkonstruktionen zur Einsparung von Gewicht und Raum substituiert ist (vgl. Patentschriften US 24 08 926, US 12 38 044, US 11 64 870 und FR 4 08 939). Diese weisen aber die gleiche Anzahl an funktionsnotwendigen Teilen wie die Ausführungen mit Ausgleichsgetriebegehäuse auf.

Ein gattungsgemäßes Differentialgetriebe, wie es die Patentschrift FR 11 98 091 offenbart, weist einen mehrachsigen Differentialstern auf und erfordert weniger Teile als die Ausführung mit Ausgleichsgetriebegehäuse, kann aber in bezug auf die für die Funktion notwendigen Mehrfachpassungen, die Art der Zentrierung des antreibenden Zahnrads gegenüber der Drehachse des Differentialgetriebes und die erforderlichen Montage- und Demontagevorgänge zur Bearbeitung der Aufnahmen für den Differentialstern im antreibenden Zahnrad noch verbessert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialgetriebe zu schaffen, das sich kostengünstig fertigen und einfach montieren läßt sowie hohe Belastungen ertragen kann.

Diese Aufgabe wird durch das Differentialgetriebe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei steht der aufwendigen Fertigung von Ersatzkonstruktionen mit Mehrfachpassungen oder einteiliger Gehäuse (19) durch Gießen mit Kern und spanender Nachbearbeitung die Herstellung eines mehrachsigen Differentialsterns als Schmiede- bzw. Fügeteil (2) o. ä. gegenüber, das nur in erheblich geringerem Umfang nachbearbeitet werden muß. Dieser mehrachsige Differentialstern (2) übernimmt zusätzlich die Funktion des Bolzens (21), welcher bei den überwiegend verwendeten Differentialgetrieben nach dem Stand der Technik die Ausgleichskegelräder aufnimmt, so daß dieses Teil aus dem Differentialgetriebe eliminiert werden kann. Diese Elimination hat zur Folge, daß an Differentialgetrieben dieser Art bei höheren Beanspruchungen keine Schäden an den Kontaktstellen zwischen Differentialgehäuse (19) und Bolzen (21, siehe auch Fig. 8) auftreten können, die ein Versagen des Getriebes zur Folge haben. Mehrfachpassungen, wie sie bei der in der Patentschrift FR 11 98 091 offenbarten Erfindung zur Funktion notwendig sind, werden durch den Verzicht auf eine feste Verbindung der Zapfen (2a, 2b) mit dem antreibenden Stirn- (1) bzw. Tellerrad o. ä. vermieden.

Die Montage aller Kegelräder (3, 4, 5, 6) erfolgt durch einfaches Aufstecken auf den mehrachsigen Differentialstern als neues Basisteil, wodurch das aufwendige Montieren und gleichzeitige Einpassen der Ausgleichskegelräder in das Ausgleichsgetriebegehäuse oder in entsprechende Ersatzkonstruktionen entfällt.

Ermöglicht werden diese Vereinfachungen über die direkte Momenteneinleitung in den die Ausgleichsräder tragenden, mehrachsigen Differentialstern, der durch seine vorteilhafte Ausgestaltung über den Verzicht auf das Ausgleichsgetriebegehäuse (19) und den die Ausgleichskegelräder tragenden Bolzen (21) nebst entsprechender Verbindungselemente sowie durch den Verzicht auf eine feste Verbindung der Zapfen (2a, 2b) mit dem antreibenden Stirn- (1) bzw. Tellerrad o. ä. zu der hier gezeigten Lösung führt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei sind in den Zeichnungen nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelheiten aufgeführt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Differentialgetriebes,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Differentialgetriebes nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den mehrachsigen Differentialstern (2) des Differentialgetriebes nach Fig. 1,

Fig. 4 die Draufsicht auf den mehrachsigen Differentialstern (2) des Differentialgetriebes nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Differentialgetriebes,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Differentialgetriebes nach Fig. 5,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform eines Differentialgetriebes,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Differentialgetriebe mit Ausgleichsgetriebegehäuse nach dem Stand der Technik.

Das Differentialgetriebe nach den Fig. 1 und 2 hat einen mehrachsigen Differentialstern (2) nach den Fig. 3 und 4, dessen Zapfen (2a, 2b) nicht fest mit dem Stirn- (1) bzw. Tellerrad o. ä. verbunden sind.

Mittels einer nicht weiter dargestellten Antriebswelle wird der mehrachsige Differentialstern (2) über seine Arme (2e, 2f) und das aufmontierte Stirn- (1) bzw. Tellerrad o. ä. mit einem Drehmoment beaufschlagt, das vom Stirn- bzw. Tellerrad o. ä. anstatt durch eine kraftschlüssige Verbindung (vgl. Fig. 2) auch durch eine form- oder, wie bei der zweiten Ausführungsform in Fig. 6 dargestellt, stoffschlüssige Verbindung übertragen werden kann, eventuell auch mit einem seitlichen Versatz zum Zwecke der Montierbarkeit der Ausgleichskegelräder (3, 4). Dieses Drehmoment wird über die radial angeordneten Zapfen (2a, 2b) des Differentialsterns auf die Ausgleichskegelräder weitergegeben und von dort über die kämmenden Achswellenkegelräder (5, 6) zu gleichen Teilen auf die hier nicht dargestellten Achswellen übertragen, die drehfest mit den Achswellenkegelrädern (5, 6) verbunden sind. Bei gleichgroßen Drehwiderständen an den Achswellen kann sich das gesamte System drehen, ohne daß eine Ausgleichsbewegung stattfindet. Die Abstützung dieser Drehbewegung gegenüber einem hier nicht gezeigten Getriebe- oder Achsgehäuse erfolgt über die beiden Lager (9, 10), die im Ausführungsbeispiel bevorzugt Kegelrollenlager sind. Erst wenn unterschiedliche Widerstände an den Achswellen wirken, treten Ausgleichsbewegungen auf, die sich dadurch äußern, daß zwischen den Ausgleichs- und Achswellenkegelrädern Verdrehbewegungen erfolgen. Diese können bei den Achswellenkegelrädern infolge der höheren radialen Belastung durch den Antrieb auch über Gleit- (7, 8) und Nadellager erleichtert werden.

Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Differentialgetrieben mit Ausgleichsgetriebegehäuse bestehen bei der hier gezeigten Erfindung auch wesentliche Unterschiede bezüglich der Aufnahme der axial nach außen gerichteten Kraftkomponenten an den Ausgleichs- und Achswellenkegelrädern bei Einleitung von Momenten. Die axial nach außen gerichteten Kraftkomponenten an den Ausgleichskegelrädern werden nicht mehr durch ein Ausgleichsgetriebegehäuse, sondern durch Sicherungsringe (11, 12, Fig. 1) an den radialen Zapfen (2a, 2b) des mehrachsigen Differentialsterns aufgenommen. Andere Arten der Kraftaufnahme über Muttern mit Gewinde, Schrauben mit Anlaufflächen oder Anlaufflächen direkt am Stirn- oder Tellerrad (vgl. Fig. 5 und 6) sind ebenfalls möglich. Bei den Achswellenkegelrädern kann die Aufnahme der axialen Kraftkomponenten über Sicherungsringe (vgl. Fig. 7), über Muttern mit Gewinde oder Schrauben mit Anlaufflächen erfolgen, wenn die Keilverzahnung (5b, 6b) zur drehfesten Verbindung mit den Achswellen außen statt innen angeordnet wird. Vorteilhafter ist es hier jedoch, die axialen Kräfte durch die Lager (9, 10) aufzunehmen, die auf den Achswellenkegelrädern (5, 6) angeordnet sind (vgl. Fig. 1, 2, 5 und 6). Dabei wird die bei Differentialgetrieben mit Ausgleichsgetriebegehäuse (vgl. Fig. 8) übliche Axialkraftaufnahme über Anlaufflächen (19a, 19b) mit Weiterleitung zu den Kegelrollenlagern (26, 27) durch das Gehäuse (19) durch die direkte Krafteinleitung in diese Lager ersetzt, ohne daß zusätzliche Bauteile erforderlich werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei dieser Ausgestaltung die Führungszapfen (2c, 2d) für die Achswellenkegelräder so weit gekürzt werden können, daß die drehfeste Verbindung sowohl über eine innen (5a, 6a) als auch über eine außen angeordnete Keilverzahnung (5b, 6b) erfolgen kann.

Ferner können bei hochbeanspruchten Differentialgetrieben dieser Art am mehrachsigen Differentialstern (2) drei oder mehr Zapfen für Ausgleichskegelräder vorgesehen werden, um so die Stabilität des Differentialgetriebes zu erhöhen.

Claims

1. Differentialgetriebe mit Kegelrädern für Kraftfahrzeuge und selbstfahrende Arbeitsmaschinen zur Übertragung eines Drehmomentes auf zwei Achswellen mit einem mehrachsigen Differentialstern (2), an dem ein über ein Antriebswelle antreibbares Stirn- (1) oder Tellerrad befestigt ist, wobei die radial zur Drehachse des mehrachsigen Differentialsterns (2) angeordneten Zapfen (2a, 2b) zur Aufnahme von Ausgleichskegelrädern (3, 4) und dessen Zapfen (2c, 2d) in Richtung der Drehachse zur Aufnahme von zwei mit den Ausgleichskegelrädern (3, 4) kämmenden Achswellenkegelrädern (5, 6) dienen, sowie mit inneren und äußeren Lagern (7, 8, 9, 10) an den Achswellenkegelrädern (5, 6) zur Lagerung des mehrachsigen Differentialsterns (2), dadurch gekennzeichnet, daß das Stirn- (1) oder Tellerrad mit mindestens zwei radial zur Drehachse angeordneten Armen (2e, 2f) des mehrachsigen Differentialsterns (2) verbunden ist und daß die die Ausgleichskegelrädern (3, 4) aufnehmenden Zapfen (2a, 2b) in radialer Richtung vor dem Stirn- (1) oder Tellerrad enden, so daß die Einleitung des Drehmoments vom Stirn- oder Tellerrad (1) nur über die Arme (2e, 2f) auf die Zapfen (2a, 2b) zwischen den Ausgleichskegelrädern erfolgt.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Ausgleichskegelräder (3, 4) radial zur Drehachse des mehrachsigen Differentialsterns (2) durch eine entsprechend bearbeitete Innenkontur des Stirn- oder Tellerrades erfolgt.

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Ausgleichskegelräder (3, 4) radial zur Drehachse des mehrachsigen Differentialsterns (2) durch entsprechende Sicherungen auf den Zapfen (2a, 2b) erfolgt.

4. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Armen (2e, 2f) des mehrachsigen Differentialsterns (2) und dem Stirn- (1) oder Tellerrad eine stoffschlüssige Verbindung besteht.

5. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Armen (2e, 2f) des mehrachsigen Differentialsterns (2) und dem Stirn- (1) oder Tellerrad eine kraftschlüssige Verbindung besteht.

6. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Armen (2e, 2f) des mehrachsigen Differentialsterns (2) und dem Stirn- (1) oder Tellerrad eine formschlüssige Verbindung besteht.

7. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Lagerung (7, 8) der Achswellenkegelräder (5, 6) auf den axialen Zapfen (2c, 2d) des mehrachsigen Differentialsterns (2) durch Gleitlager mit oder ohne Lagerbuchsen erfolgt.

8. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Fixierung der Achswellenkegelräder (5, 6) über Sicherungen auf den Zapfen (2c, 2d) des mehrachsigen Differentialsterns (2) erfolgt.