DE4023332A1

DE4023332A1 - Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE4023332A1
Application number: DE19904023332
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Amborn; Klaus Dr Greulich; Wolfgang Dipl Ing Hildebrandt
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1990-07-23
Filing date: 1990-07-23
Publication date: 1992-03-12
Also published as: DE4023332C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe mit einem in einem Differentialgehäuse drehbar gehaltenen Differen tialträger, der über einen Antriebszahnkranz antreibbar ist, zwei im Differentialträger drehbar gehaltenen zuein ander koaxialen Achswellenrädern und im Differentialträger exzentrisch gelagerten und mit diesem umlaufenden Aus gleichsrädern, wobei die Ausgleichsräder jeweils zu einem Teil mit dem einem der Achswellenräder und zu einem an deren Teil mit dem anderen der Achswellenräder und unter einander jeweils zumindest mit einem des jeweils anderen Teils der Ausgleichsräder im Eingriff sind und die Achs wellenräder zur ungleichen Drehmomentverteilung unter schiedlichen Verzahnungsdurchmesser haben.

Derartige Differentialgetriebe finden in mehrachsgetrie benen Fahrzeugen als Mittendifferentiale Anwendung, wobei die Achswellen hierbei jeweils die zur Vorder- oder Hin terachse führenden Wellen sind. Wird eine dieser Wellen als Hohlwelle ausgeführt, so besteht beispielsweise auch die Möglichkeit, den Differentialkorb über eine koaxiale Welle anzutreiben, die durch die genannte Achswelle hin durch geführt ist.

Bei Differentialen mit ungleicher Drehmomentverteilung, also im Durchmesser ungleichen Achswellenrädern, sind besonders kompakte und gewichtsopitimierte Bauformen möglich, wenn der Zahneingriff zwischen den Ausgleichs rädern im Bereich der axialen Erstreckung des kleineren der Achswellenräder liegt.

Eine derartige Anordnung der Achswellen- und Ausgleichs räder zueinander hat jedoch zur Folge, daß die Ausgleichs räder unterschiedlich stark beansprucht werden. Bei dem mit dem größeren der Achswellenräder kämmenden Ausgleichs rad ist der Bereich des Zahneingriff mit dem Achswellenrad von dem Bereich des Zahneingriffs mit dem Ausgleichsrad, welches mit dem kleineren der Achswellenräder kämmt, ge trennt. Jeder dieser Verzahnungsbereiche wird somit im Fahrbetrieb nur durch eine schwellende Beanspruchung be lastet.

Bei dem mit dem kleineren Achswellenrad kämmenden Aus gleichsrad ist jedoch der Bereich des Zahneingriffs mit dem Achswellenrad im wesentlichen identisch mit dem Bereich des Zahneingriffs mit dem Ausgleichsrad, welches mit dem größeren der Achswellenräder kämmt. Dement sprechend wird die Verzahnung in diesem Bereich im Fahrbetrieb jeweils von beiden Seiten belastet, es liegt also eine wechselnde Beanspruchung an der Verzahnung des mit dem kleineren der Abtriebsrädern kämmenden Aus gleichsrades an. Dies ist gleichbedeutend mit einer verkürzten Lebensdauer und einer niedrigen Festigkeit dieses Rades.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin dung, kompakte Differentialgetriebe der beschriebenen Bauform bereitzustellen, die gleichmäßige Zahnlasten an den Ausgleichsrädern und damit ein gleichmäßiges Ver schleißverhalten aufweisen. Besondere Bedeutung hat dies für Differentialgetriebe, bei denen die Ausgleichsräder über dem Umfang ungleichmäßig verteilt sind, um durch einen Radialschub auf die Achswellenräder Reibungskräfte an deren Zahnköpfen in den entsprechenden Ausnehmungen im Differentialkorb zu erzeugen, um eine erhöhte selbstsper rende Wirkung zu erzielen.

Eine erste Lösung besteht darin, daß bei im wesentlichen gleicher Zahneingriffslänge der beiden Achswellenräder die mit dem kleineren der Achswellenräder in Eingriff befind lichen Ausgleichsräder größeren Durchmesser haben und da der Zahneingriff zwischen den Ausgleichsrädern im Bereich der axialen Erstreckung des kleineren der Achswellenräder liegt. Nach einer alternativen Lösung ist vorgesehen, daß bei im wesentlichen gleichen Durchmesser der Ausgleichs räder die Zahneingriffslänge des kleineren der Achswellen räder mit den zugeordneten Ausgleichsrädern größer ist als die des größeren der Achswellenräder mit den diesen zuge ordneten Ausgleichsrädern.

Schließlich besteht eine dritte Lösung darin, daß die Anzahl der mit dem kleineren der Achswellenräder kämmenden Ausgleichsräder größer als die Anzahl der mit dem größeren Achsellenrad kämmenden Ausgleichsräder vorgesehen wird.

Durch die drei aufgezeigten Maßnahmen bzw. durch sinnvolle Kombinationen von diesen besteht die Möglichkeit, die Verzahnungsgeometrie derart auszulegen, daß eine nahezu gleiche Lebensdauer und gleiche Festigkeitswerte zwischen den beiden Gruppen von Ausgleichsrädern erzielt wird, und zwar derart, daß die Wechselbeanspruchung in den mit dem kleineren Achswellenrad kämmenden Ausgleichsrädern gegen über der weniger schädigenden Schwellbeanspruchung in den mit dem größeren Achswellenrad kämmenden Ausgleichsrädern herabgesetzt wird.

Bei der ersten und dritten Möglichkeit wird dies durch eine größere effektive Verzahnungsliste der Gruppe von Ausgleichsrädern erreicht, die mit dem kleineren Achs wellenrad kämmt.

Bei der zweiten Möglichkeit ist bei derselben Gruppe eine größere Anzahl von Zähnen an der Momentübertragung be teiligt, so daß jeder Zahn dieser Räder mit einer gerin geren Lastzyklenanzahl beansprucht wird als die Zähne der Ausgleichsräder, die mit dem großen Achswellenrad kämmen.

Wird für die Verzahnungsform der erfindungsgemäßen Diffe rentialgetriebe die Geradverzahnung gewählt, so kommt die selbstsperrende Wirkung im wesentlichen durch Reibung der Ausgleichsräder mit ihren Zahnköpfen in den Gehäuseöff nungen zustande. Bei ungleicher Verteilung der Ausgleichs räder über dem Umfang tritt eine Reibung der Achswellen räder mit ihren Zahnköpfen in entsprechenden Taschen des Differentialkorbes hinzu. Wird für die Verzahnungform die Schrägverzahnung gewählt, entsteht zusätzlich an den Achswellenrädern und Ausgleichsrädern ein Axialschub, so daß die Reibungswirkung, die zur Erzielung der Selbsthem mung gewünscht ist, erhöht wird.

Ausführungsbeispiele für die drei erfindungsgemäßen Lösun gen sind in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1a zeigt den Differentialkorb eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes im Längsschnitt;

Fig. 1b zeigt den Differentialkorb des Getriebes nach Fig. 1a im Querschnitt;

Fig. 2a zeigt den Differentialkorb eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes im Längsschnitt nach einer zweiten Lösung;

Fig. 2b zeigt den Differentialkorb des Getriebes nach Fig. 2a im Querschnitt;

Fig. 3a zeigt den Differentialkorb eines erfindungsgemäßen Differentialgetriebes im Längsschnitt nach einer dritten Lösung;

Fig. 3b zeigt den Differentialkorb des Getriebes nach Fig. 3a im Querschnitt.

Die Bezifferung einander entsprechender Teile in den Figu ren unterscheidet sich jeweils durch vorgesetzte hunderter Zahlen. Es ist jeweils ein Differentialkorb 101, 201, 301 gezeigt, der aus einem Mittelteil 102, 202, 302 und zwei Deckelteilen 103, 203, 303, 104, 204, 304 zusammengesetzt ist. Die Deckelteile 103, 203, 303, 104, 204, 304 weisen Ansätze 105, 205, 305, 106, 206, 306 auf. Am Ansatz 105, 205, 305 ist ein Kugellager 107, 207, 307 zur Lagerung in dem nicht dargestellten Differentialgehäuse sowie innen liegend ein Nadellager 106, 206, 306 zur Lagerung einer der beiden Wellen 109, 209, 309 dargestellt. Am Ansatz 106, 206, 306 sind die entsprechenden Lagerteile nicht zeichnerisch ausgeführt. Mit der Achswelle 109, 209, 309 ist das kleinere der Achswellenräder 111, 211, 311 dreh fest verbunden, mit der zweiten Achswelle 110, 210, 310 ist das größere der Achswellenräder 112, 212, 312 drehfest verbunden. Das kleinere der Achswellenräder 111, 211, 311 ist mit Ausgleichsrädern 113, 213, 313 im Eingriff, die in ihrer axialen Länge der Verzahnungslänge des Achswellen rades 111, 211, 311 entsprechen. Das größere der Achs welIenräder 112, 212, 312 ist mit Ausgleichsrädern 114, 214, 314 im Eingriff, deren axiale Verzahnungslänge der Länge über die äußeren Stirnflächen der beiden Achswellen räder entspricht.

Den Fig. 1a und 1b ist zu entnehmen, daß nach der hier gezeigten Lösung die beiden Achswellenräder 111, 112 gleiche axiale Verzahnungslänge haben, daß jedoch die Ausgleichsräder 113 einen größeren Durchmesser haben, jedoch auf einem kleineren Teilkreisdurchmesser liegen als die Ausgleichsräder 114, die auf einem größeren Teilkreis durchmesser liegen, jedoch im Durchmesser deutlich kleiner sind. Die mit jeweils einem der Achswellenräder 111, 112 im Eingriff befindlichen Ausgleichsräder sind paarweise angeordnet.

In den Fig. 2a und 2b ist zu erkennen, daß das klei nere der Achswellenräder 211 eine größere axiale Verzah nungslänge hat als das im Durchmesser größere der Achswel lenräder 212, wobei die Länge des mit dem kleineren der Achswellenräder 212 im Eingriff befindlichen Ausgleichs räder 213 dessen Verzahnungslänge entspricht. Fig. 2b ist zu entnehmen, daß die Ausgleichsräder 213, 214 unter einander durchmessergleich sind, so daß dementsprechend die mit dem kleineren der Achswellenräder 211 im Eingriff befindlichen Ausgleichsräder 213 auf einem kleineren Teil kreis liegen als die mit dem größeren der Achswellenräder 212 kämmenden Ausgleichsräder 214. Auch hier sind die Ausgleichsräder 213, 214 zu Paaren angeordnet miteinander im Eingriff.

Die Ausführung nach den Fig. 3a, 3b zeigt ein klei neres Achswellenrad 311 und ein im Durchmesser größeres Achswellenrad 312, deren axiale Verzahnungslänge unter einander im wesentlichen gleich ist. Entsprechendes gilt im wesentlichen für die Durchmesser der mit dem kleineren der Achswellenräder im Eingriff befindlichen Ausgleichs räder 313 und für die mit dem größeren der Achswellenräder 312 im Eingriff befindlichen Ausgleichsräder 314. Nach Fig. 3 ist jedoch erkennbar, daß die Achswellenräder 313a, 313b in doppelter Anzahl wie die Ausgleichsräder 314 vorgesehen sind und jeweils zwei Ausgleichsräder 313 mit einem Ausgleichsrad 314 kämmen.

In den Fig. 1a und 1b sind jeweils drei Paare von Ausgleichsrädern in symmetrischer Anordnung über dem Umfang verteilt während in den Ausführungen nach den Fig. 2a, 2b und 3a, 3b jeweils vier Paare bzw. vier Gruppen von drei Ausgleichsrädern in einer im Querschnitt spiegelsymmetrischen Anordnung vorgesehen sind.

Bezugszeichenliste

101, 201, 301 Differentialkorb
102, 202, 302 Mittelteil
103, 203, 303, 104, 204, 304, 105, 205, 305 Deckelteile
106, 206, 306 Ansätze
107, 207, 307 Kugellager
108, 208, 308 Nadellager
109, 209, 309 Welle
110, 210, 310 Welle
111, 211, 311 Achswellenrad
112, 212, 312 Achswellenrad
113, 213, 313 Ausgleichsrad
114, 214, 314 Ausgleichsrad

Claims

1. Differentialgetriebe mit einem in einem Differential gehäuse drehbar gehaltenen Differentialträger, der über einen Antriebszahnkranz antreibbar ist, zwei im Differentialträger drehbar gehaltenen zueinander ko axialen Achswellenrädern und im Differentialträger exzentrisch gelagerten und mit diesem umlaufenden Ausgleichsrädern, wobei die Ausgleichsräder jeweils zu einem Teil mit dem einem der Achswellenräder und zu einem anderen Teil mit dem anderen der Achswellenräder und untereinander jeweils zumindest mit einem des jeweils anderen Teils der Ausgleichsräder im Eingriff sind und die Achswellenräder zur ungleichen Drehmo mentverteilung unterschiedlichen Verzahnungsdurchmes ser haben, dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen gleicher Zahneingriffslänge der beiden Achswellenräder (111, 112) die mit dem kleineren der Achswellenräder (111) in Eingriff be findlichen Ausgleichsräder (113) größeren Durchmesser haben und daß der Zahneingriff zwischen den Ausgleichsrädern (113, 114) im Bereich der axialen Erstreckung des kleineren der Achswellenräder (111) liegt. (Fig. 1), 2. Differentialgetriebe mit einem in einem Differential gehäuse drehbar gehaltenen Differentialträger, der über einen Antriebszahnkranz antreibbar ist, zwei im Differentialträger drehbar gehaltenen zueinander ko axialen Achswellenrädern und im Differentialträger exzentrisch gelagerten und mit diesem umlaufenden Ausgleichsrädern, wobei die Ausgleichsräder jeweils zu einem Teil mit dem einem der Achswellenräder und zu einem anderen Teil mit dem anderen der Achswellenräder und untereinander jeweils zumindest mit einem des jeweils anderen Teils der Ausgleichsräder im Eingriff sind und die Achswellenräder zur ungleichen Drehmo mentverteilung unterschiedlichen Verzahnungsdurchmes ser haben, dadurch gekennzeichnet, daß bei im wesentlichen gleichen Durchmesser der Aus gleichsräder (213, 214) die Zahneingriffslänge des kleineren der Achswellenräder (211) mit den zugeord neten Ausgleichsrädern (213) größer ist als die des größeren der Achswellenräder (212) mit den diesen zugeordneten Ausgleichsrädern (214) (Fig. 2).

3. Differentialgetriebe mit einem in einem Differential gehäuse drehbar gehaltenen Differentialträger, der über einen Antriebszahnkranz antreibbar ist, zwei im Differentialträger drehbar gehaltenen zueinander ko axialen Achswellenrädern und im Differentialträger exzentrisch gelagerten und mit diesem umlaufenden Ausgleichsrädern, wobei die Ausgleichsräder jeweils zu einem Teil mit dem einem der Achswellenräder und zu einem anderen Teil mit dem anderen der Achswellenräder und untereinander jeweils zumindest mit einem des jeweils anderen Teils der Ausgleichsräder im Eingriff sind und die Achswellenräder zur ungleichen Drehmo mentverteilung unterschiedlichen Verzahnungsdurchmes ser haben, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem kleineren der Achswellenräder (311) je weils Gruppen von zwei Ausgleichsrädern (313a, 313b) im Eingriff sind, die beide mit einem einzelnen Aus gleichsrad (314) im Eingriff sind, welches mit dem größeren der Achswellenräder (312) im Eingriff ist. (Fig. 3) .

4. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder ungleichmäßig über dem Umfang des Differentialkorbes zur Erzeugung von Radialkräften auf die Achswellenräder verteilt sind.

5. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder jeweils gradverzahnt sind.

6. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder jeweils schräg erzahnt sind.

7. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder (311, 312) mit ihren Stirn seiten unmittelbar gleitend aneinanderstoßen.

8. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder an in den Differentialkorb (101, 201, 301) eingesetzten Reibscheiben anstoßen.

9. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen zur Aufnahme der Achswellenräder (311, 312) als im Querschnitt abgestufte Durchgangsbohrung ausgebildet ist.

10. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen zur Aufnahme der Ausgleichsräder (313, 314) als axiale Durchgangsbohrungen mit konstanten Innenquerschnitt ausgebildet sind.

11. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das größere der Achswellenräder (312) und die mit dem kleineren Achswellenrad (311) kämmenden Ausgleichsräder (313, 314) unmittelbar gleitend aneinanderstoßen.

12. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem kleineren Achswellenrad (311) kämmenden Ausgleichsräder (313, 314) an eine zwischen die Achswellenräder (311, 312) eingelegte Reibscheibe anstoßen, die zumindest teilweise in die Bohrungen für die mit dem kleineren Achswellenrad (311) kämmenden Ausgleichsräder (313, 314) hineinragt.