WO2009095056A2 - Differentialkorb aus halbschalen und verfahren zur herstellung eines differentialkorbs - Google Patents

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WO2009095056A2
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bearing
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Michael Engelmann
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Gkn Driveline International Gmbh
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • B21D53/90—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards axle-housings
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    • F16H48/08—Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • Y10T74/2188—Axle and torque tubes

Definitions

  • the invention relates to a differential carrier, which is made of a plurality of sheet metal parts, and a method for producing such a differential carrier.
  • Differential baskets of the type mentioned usually take on a differential gear set and are rotatably mounted in a stationary housing of a differential gear about a rotational axis.
  • a differential arrangement formed in this way is used for torque distribution from an input shaft to two output shafts, wherein a balancing effect exists between the output shafts.
  • such differential arrangements are used in the drive train of a motor vehicle for torque transmission from a longitudinal drive shaft to two side shafts.
  • the differential gear set accommodated in the differential carrier usually comprises a plurality of differential gears, which are rotatably supported in the differential carrier and rotate together with the latter about the axis of rotation, and two side shaft gears which are opposite one another and which are rotatably mounted on the axis of rotation and which are in meshing engagement with the differential gears.
  • a differential assembly comprising two identical half-housings.
  • the two half-housings each comprise a central portion and a half-flange on one side of the central portion.
  • the connection of the two housings together via a ring gear which is connected by means of screws with the two half flanges, and by means of a locking ring which is slid over the two half-housing and engages in an annular groove in the central portion.
  • the present invention has for its object to provide a differential carrier for a differential gear, in particular for use in the drive train of a motor vehicle, which is compact and easy and inexpensive to produce.
  • the object is further to propose a differential assembly with such a differential carrier and a simplified method for producing such a differential carrier.
  • the solution consists in a differential carrier with a rotation axis A for rotatably supporting in a differential case, comprising a first half-shell and a second half-shell, each having a central support portion and two outer bearing portions for rotatably supporting the differential carrier, wherein the first and the second half-shell in Area of their bearing sections are interconnected, wherein the two bearing sections serve for rotatably supporting the differential carrier about the axis of rotation A.
  • the advantage of the differential carrier according to the invention is that it can be easily and inexpensively made from only two basket parts.
  • the two basket parts are each designed in one piece and in particular have a shell shape.
  • Manufacturing technology particularly favorable is the production of the two half-shells from Blechumformopathy former, for example by deep drawing.
  • the joining or separating plane of the two half-shells is approximately parallel to the axis of rotation or includes these.
  • the differential gears are at least indirectly held so that they rotate together with the differential carrier about the axis of rotation. This is done for example by means of a pin which is connected to the carrier sections and on which the differential gears are rotatably mounted.
  • the two half-shells are preferably designed so that between the two opposing support portions in the assembled state assembly openings are formed, through which the side shaft gears and the differential gears can be inserted into the differential carrier.
  • the half-shells are formed radially outward in the region of the carrier sections, wherein the circumferential extent of the carrier sections corresponds approximately to the circumferential extent of the bearing sections.
  • the bearing portions of the half-shells are designed so that they form a first and a second bearing sleeve in the assembled state.
  • the bearing sleeves preferably have a cylindrical outer surface, on each of which a bearing for rotatably supporting the differential carrier can be pushed in a differential case.
  • the first and the second half-shell are connected to each other by means of Formschußschn, which can also be referred to as Verklinkept.
  • the form-locking means preferably comprise recesses with undercuts, can engage in the counter-trained projections of the opposite half-shell.
  • the webs and projections of a half-shells can each have the same or uneven contours viewed in side view.
  • the profiles may have a meandering shape, dovetail shape, or hybrids thereof.
  • the design of the two half shells with positive locking means has the advantage that they can be easily connected to each other by a linear joining movement.
  • the parting plane is preferably located in a plane which contains the axis of rotation of the differential carrier or runs parallel thereto at a small distance.
  • sockets are provided, which are in the two bearing sleeves, in particular by means of interference fit, used. Due to the pressed bushings of the differential carrier in the bearing sleeves receives a high stability, which has a favorable effect on the life.
  • the jacks serve as storage for the side shafts, which are rotatably connected to the side gears.
  • the bushings preferably have a sleeve portion which is seated in the associated bearing sleeve, and a support portion flared outwardly of the sleeve portion which is axially supported against the half shells.
  • the bushings have a high hardness, at least in some areas, for example, surface hardened sheet or sintered metal come as materials in question.
  • a suitable surface treatment of the half-shells may be provided instead of the bushings, for example a nitration.
  • a differential assembly in particular for use in the drive train of a motor vehicle, comprising a differential carrier according to the invention, which may have one of the above embodiments; a plurality of differential gears, which are rotatably supported in the differential carrier and rotate together with this about the axis of rotation A; and two side shaft gears opposing each other in the differential carrier and rotatably supported on the rotation shaft, which mesh with the differential gears.
  • the advantage of the differential assembly according to the invention lies in the ease of manufacture and assembly, which is made possible by the differential carrier according to the invention.
  • the two half-shells when assembled, form one or two mounting apertures through which the side-shaft gears and the differential gears can be inserted.
  • the two half shells each have a bore which lie on a common axis. In the holes a pin is inserted and secured axially, on which the differential wheels are rotatably mounted.
  • the solution to the above object is further in a method for producing a differential carrier according to the invention with the method steps: forming a first sheet metal part to the first half-shell with a support portion and two outer bearing portions which are arranged coaxially to a first axis;
  • the method offers the same advantages of simple manufacture as the differential cage according to the invention or the differential arrangement according to the invention.
  • a particularly favorable manufacturing possibility in the sense of a common-part concept results when the first and second half-shell are identical.
  • the sheet metal parts can be produced by punching as a blank from a coil.
  • the joining can be done for example by welding, in particular laser welding, or by interlocking form-locking means or by a combination of these two possibilities.
  • incorporation of positive locking means in the sheet metal parts wherein the joining takes place by inserting the first and second half-shells into one another while the first and second shafts are aligned in parallel, so that the positive-locking means engage in one another.
  • the joining direction is transverse to the axes of the half-shells.
  • bushes are inserted into the bearing sleeves, wherein between the bushes and the bearing sleeves in particular dere press fits are formed.
  • the bushes increase the strength of the differential carrier in the storage area and stabilize it.
  • FIG. 1 shows a differential carrier according to the invention in a first embodiment in a perspective view
  • FIG. 2 shows one of the half-shells of the differential carrier from FIG. 1 in a perspective view
  • Figure 3 shows the form-locking means of the half-shells of Figure 1 as a detail in side view
  • Figure 4 positive locking means for a differential carrier according to Figure 1 in a first variant with a dovetail-shaped profile
  • Figure 5 positive locking means for a differential carrier according to Figure 1 in a second variant with a meandering profile
  • Figure 6 shows a differential carrier according to the invention in a second embodiment with sockets in a perspective view
  • FIG. 7 shows one of the sockets from FIG. 3 a) in perspective view; b) in longitudinal section;
  • Figure 8 shows a differential assembly according to the invention with a differential carrier according to Figure 3 in longitudinal section.
  • FIGS. 1 to 3 will be described together below. They show a differential carrier 2 according to the invention consisting of a first half-shell 3 and a second half-shell 4, which are positively connected with each other.
  • the first and second half-shells 3, 4 are largely mirror-symmetrical in relation to a cross-sectional plane through the differential carrier 2 and each comprise a central carrier section 5 and two outer bearing sections 6, 7.
  • the two half-shells 3, 4 are in the region of their bearing sections 6, 7, wherein the bearing sections 6, 7 in the assembled state form two bearing sleeves 8, 9.
  • the bearing sleeves 8, 9 are cylindrical and serve to receive bearing means, for example in the form of rolling bearings, to support the differential carrier 2 rotatably in a differential housing about the axis of rotation A.
  • the support sections 5 are designed approximately cup-shaped and comprise a with respect to the axis of rotation A radially outer support portion 12 and two adjoining the longitudinal axis A approximate transition sections 13, 14, which are radially inwardly connected to the bearing sections 6, 7.
  • the two half-shells 3, 4 in the assembled state two mounting holes 15, can be mounted by which not shown here wheels of the differential gear set.
  • the mounting holes 15 Due to the shape of the half-shells 3, 4 and their support sections 5, the mounting holes 15 have an approximately hexagonal contour. In general, however, the shape of the support sections is arbitrary and is adapted to the space required for the differential gear set.
  • the two half-shells 3, 4 each have a bore 10, which lie in the assembled state on a common axis B.
  • the two opposing holes 10 serve to receive a pin, not shown here, on which the differential wheels are rotatably mounted.
  • the two half-shells 3, 4 are designed identically in the embodiment shown, which is favorable for the production in terms of a common-part concept.
  • the joining or separating plane of the two half-shells 3, 4 lies in a longitudinal plane which includes the longitudinal axis A or runs at a small distance therefrom.
  • the first and the second half-shell 3, 4 are connected to each other by means of positive locking means 16, 17.
  • the interlocking means 16, 17 each comprise recesses 18, 21 with undercut. fertilize and projections 19, 20 with bulges.
  • the recesses 18, 21 and the projections 19, 20 designed to be complementary to one another, so that they can interlock positively.
  • a plurality of positive locking means 16, 17 are provided over the length of the bearing sections 6, 7, wherein the recesses 18, 21 and the projections 19, 20 alternate in particular over the length.
  • the form-locking means 16, 17 in side view an asymmetrical profile, that is, the recesses 18, 21 and the projections 19, 20 are each designed differently.
  • the interlocking means 16 ', 17' are designed such that they have a dovetail-like profile.
  • the recesses 18 ', 21' and the intermediate projections 19 ', 20' have an identical contour.
  • the form-locking means 16 ", 17" form a meander-like profile. Again, the contour of the recesses 18 ", 21" and the projections 19 ", 20" identical.
  • the two half-shells 3, 4 are preferably used sheet metal blanks, which are first punched in the desired size.
  • the contour of the sheet metal blanks is adapted as a starting material to the shape of the half-shells to be generated.
  • the shape of the boards is generally arbitrary, in the present case approximately rectangular sheet metal blanks are used.
  • FIG. 6 shows a differential carrier according to the invention in a second embodiment, which largely corresponds to that according to Figures 1 to 3.
  • FIG. 6 shows a differential carrier according to the invention in a second embodiment, which largely corresponds to that according to Figures 1 to 3.
  • the bushes 22 each comprise a sleeve portion 23 which is coaxial with the axis of rotation A in the associated bearing sleeve 8, 9 is seated, and a support portion 24 which is axially supported against the associated i transition portions of the half-shells 3, 4.
  • the bushes 22 serve as a bearing for the side shafts, which are rotatably connected to the side tenwellenrädem (not shown).
  • the bushes 22 are preferably hardened at least in some areas, which has a favorable effect on the life
  • FIG. 8 shows a differential arrangement with a differential cage 2 according to the invention according to FIG.
  • the differential assembly 25 is rotatably mounted in a stationary transmission housing, not shown, about the axis of rotation A and is used for torque transmission from a drive shaft, not shown in the drive train of a motor vehicle on two side shafts, which have a balancing effect.
  • a drive wheel 26 is fastened to the differential carrier 2, in particular by means of welding.
  • the drive wheel 26 is designed in the form of a ring gear, which is driven by a drive pinion, not shown.
  • the differential assembly further comprises a pin 27 which is inserted into the two opposing holes 10 and connected by conventional connection methods with the differential carrier 2.
  • two differential gears 28 are rotatably mounted on the pin axis B.
  • the differential gears 28 run at torque transmission together with the differential carrier 2 about the axis of rotation A and thus drive the side shaft gears 29, 30, which are rotatably mounted coaxially to the axis of rotation A in the differential carrier 2.
  • the differential is designed in the form of a bevel gear differential, that is, the differential gears 28 and the side shaft gears 29, 30 meshing therewith are designed in the form of bevel gears.
  • the side shaft gears 29, 30 are each supported axially against the associated sleeve 22, so that in the torque transmission effective spreading forces are absorbed by the differential carrier 2.
  • the side shaft gears 29, 30 each have a central bore 31 with an internal toothing in which a side shaft (not shown) for torque transmission can be inserted non-rotatably.
  • the advantage of the differential assembly 25 according to the invention consists in the simply constructed differential carrier 2, which can be inexpensively made of two half-shells 3, 4 of Blechumform turnover.
  • the side shaft gears 29, 30 are first inserted through the mounting holes 15 and aligned coaxially on the axis of rotation A against the differential carrier 2 brought into abutment.
  • the differential gears 28 are mounted, which are brought into toothed engagement with the sowellenrädem 29, 30.
  • the pin 27, which carries the two differential gears 28 is inserted into the holes 10 and fixed to the differential carrier 2.
  • the production of the differential assembly 25 is simple and inexpensive, since an additional mechanical processing of the basket parts before joining is not required.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Differentialkorb mit einer Drehachse A, um die der Differentialkorb in einem Differentialgehäuse drehbar gelagert werden kann. Der Differentialkorb umfaßt eine erste Halbschale und eine zweite Halbschale, die jeweils einen zentralen Trägerabschnitt und zwei äußere Lagerabschnitte aufweisen. Die beiden Halbschalen sind im Bereich ihrer Lagerabschnitte miteinander verbunden. Die Erfindung betrifft weiter eine Differentialanordnung mit einem solchen Differentialkorb.

Description

T EP2008/010362
GKN Driveline International GmbH l 3. Dezember 2008
Hauptstraße 130 Oy/ber (2008012443)
53797 Lohmar Q07025WO10
Differentialkorb aus Halbschalen und Verfahren zur Herstellung eines Differentialkorbs
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Differentialkorb, der aus mehreren Blechteilen hergestellt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Differentialkorbs. Differentialkörbe der genannten Art nehmen üblicherweise einen Differentialrädersatz auf und werden in einem ortsfesten Gehäuse eines Differentialgetriebes um eine Drehachse drehbar gelagert. Eine so gebildete Differentialanordnung dient zur Drehmomentverteilung von einer Eingangswelle auf zwei Ausgangswellen, wobei zwischen den Ausgangswellen eine Ausgleichswirkung besteht. Beispielsweise kommen solche Differentialanordnungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zur Drehmomentübertragung von einer Längsantriebswelle auf zwei Seitenwellen zum Einsatz. Der in dem Differentialkorb aufgenommene Differentialrädersatz umfaßt üblicherweise mehrere Ausgleichsräder, die in dem Differentialkorb drehbar gelagert werden und gemeinsam mit diesem um die Drehachse umlaufen, sowie zwei einander gegenüberliegende und auf der Drehachse drehbar gelagerte Seitenwellenräder, die mit den Ausgleichsrädern in Verzahnungseingriff sind.
Aus der DE 40 42 173 A1 ist eine Differentialanordnung mit einem zweiteiligen Differentialkorb aus Blech bekannt. Die beiden Korbteile weisen einander zugewandte, nach außen gerichtete Flansche auf, die jeweils über ihren Umfang gemeinsam an einem Antriebsrad anliegen. Die beiden Korbteile sind mit dem Antriebsrad, das in der Mittenebene angeordnet ist, mittels eines geschweißten Parallelstoßes verbunden. Die GB 1 461 023 A offenbart eine Differentialanordnung mit einem zweiteiligen Differentialkorb, der ein napfförmiges Korbteil und ein deckeiförmiges Korbteil umfaßt. Die beiden Korbteile sind miteinander verschweißt, wobei die Fügeebene außermittig in Bezug auf die durch die Drehachsen der Ausgleichsräder aufgespannte Ebene liegt.
Aus der US 4 183 263 ist eine Differentialanordnung bekannt, die zwei identische Halb-Gehäuse umfaßt. Die beiden Halb-Gehäuse umfassen jeweils einen zentralen Abschnitt sowie einen Halbflansch an einer Seite des zentralen Abschnitts. Die Verbindung der beiden Gehäuse miteinander erfolgt über ein Tellerrad, das mittels Schrauben mit den beiden Halbflanschen verbunden wird, sowie mittels eines Sicherungsrings, der über die beiden Halb-Gehäuse geschoben wird und in eine Ringnut im zentralen Abschnitt eingreift.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Differentialkorb für ein Differentialgetriebe, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, der kompakt baut und einfach und kostengünstig herstellbar ist. Die Aufgabe besteht weiter darin, eine Differentialanordnung mit einem solchen Differentialkorb sowie ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines solchen Differentialkorbs vorzuschlagen.
Die Lösung besteht in einer Differentialkorb mit einer Drehachse A zum drehbaren Lagern in einem Differentialgehäuse, umfassend eine erste Halbschale und eine zweite Halbschale, die jeweils einen zentralen Trägerabschnitt und zwei äußere Lagerabschnitte zum drehbaren Lagern des Differentialkorbs aufweisen, wobei die erste und die zweite Halbschale im Bereich ihrer Lagerabschnitte miteinander verbunden sind, wobei die beiden Lagerabschnitte zum drehbaren Lagern des Differentialkorbs um die Drehachse A dienen.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Differentialkorbs besteht darin, daß dieser einfach und kostengünstig aus nur zwei Korbteilen hergestellt werden kann. Die beiden Korbteile sind jeweils einteilig gestaltet und haben insbesondere eine Schalenform. Fertigungstechnisch besonders günstig ist die Herstellung der beiden Halbschalen aus Blechumformteilen, beispielsweise mittels Tiefziehen. Ferner ist es für eine kostengünstige Fertigung vorteilhaft, wenn die beiden Halbschalen identisch ausgebildet sind. Dabei liegt die Füge- bzw. Trennebene der beiden Halbschalen etwa parallel zur Drehachse oder beinhaltet diese. An den einander gegenüberliegenden Trägerabschnitten werden die Ausgleichsräder zumindest mittelbar gehalten, so daß sie gemeinsam mit dem Differentialkorb um die Drehachse umlaufen. Dies erfolgt beispielsweise mittels eines Zapfens, der mit den Trägerabschnitten verbunden wird und auf dem die Ausgleichsräder drehbar gelagert sind.
Die beiden Halbschalen sind vorzugsweise so gestaltet, daß zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Trägerabschnitten in zusammengesetztem Zustand Montageöffnungen gebildet sind, durch welche die Seitenwellenräder und die Differentialräder in den Differentialkorb eingesetzt werden können. Hierfür sind die Halbschalen im Bereich der Trägerabschnitte nach radial außen ausgeformt, wobei die Umfangserstreckung der Trägerabschnitte etwa der Umfangserstreckung der Lagerabschnitte entspricht. Die Lagerabschnitte der Halbschalen sind so gestaltet, daß sie in zusammengesetztem Zustand eine erste und eine zweite Lagerhülse bilden. Die Lagerhülsen haben vorzugsweise eine zylindrische Außenfläche, auf die jeweils ein Lager zum drehbaren Lagern des Differentialkorbs in einem Differentialgehäuse aufgeschoben werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind die erste und die zweite Halbschale mittels Formschußmitteln miteinander verbunden, die auch als Verklinkungen bezeichnet werden können. Die Formschlußmittel umfassen vorzugsweise Ausnehmungen mit Hinterschneidungen, in die gegengleich ausgebildete Vorsprünge der gegenüberliegenden Halbschale eingreifen können. Die Stege und Vorsprünge jeweils einer Halbschalen können in Seitenansicht betrachtet untereinander gleiche oder ungleiche Konturen aufweisen. Beispielsweise können die Profile eine Mäanderform, Schwalbenschwanzform oder Mischformen hieraus aufweisen. Die Ausgestaltung der beiden Halbschalen mit Formschlußmitteln hat den Vorteil, daß diese einfach durch eine lineare Fügebewegung miteinander verbunden werden können. Dabei liegt die Trennebene vorzugsweise in einer Ebene, welche die Drehachse des Differentialkorbs beinhaltet bzw. mit geringem Abstand parallel zu dieser verläuft. 10362
Nach einer bevorzugten Weiterbildung sind Buchsen vorgesehen, die in die beiden Lagerhülsen, insbesondere mittels Preßpassung, eingesetzt werden. Durch die eingepreßten Buchsen erhält der Differentialkorb im Bereich der Lagerhülsen eine hohe Stabilität, was sich günstig auf die Lebensdauer auswirkt. Weiter dienen die Buchsen als Lagerung für die Seitenwellen, die mit den Seitenwellenrädern drehfest verbunden werden. Die Buchsen haben vorzugsweise einen Hülsenabschnitt, der in der zugehörigen Lagerhülse einsitzt, und einen den Hülsenabschnitt nach außen erweiternden Stützabschnitt, der gegen die Halbschalen axial abgestützt ist. Für einen geringen Verschleiß bzw. eine lange Lebensdauer ist es günstig, wenn die Buchsen zumindest in Teilbereichen eine hohe Härte aufweisen, wobei beispielsweise oberflächengehärtetes Blech oder Sintermetall als Werkstoffe in Frage kommen. Für einfache Differentiale mit geringen Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit kann anstelle der Buchsen eine geeignete Oberflächenbehandlung der Halbschalen vorgesehen werden, beispielsweise eine Nitrierung.
Die Lösung der obengenannten Aufgabe liegt weiter in einer Differentialanordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen erfindungsgemäßen Differentialkorb, der eine der obengenannten Ausgestaltungen haben kann; mehrere Differentialräder, die im Differentialkorb drehbar gehalten sind und gemeinsam mit diesem um die Drehachse A umlaufen; und zwei einander im Differentialkorb gegenüberliegende und auf der Drehachse drehbar gehaltene Seitenwellenräder, die mit den Ausgleichsrädern in Verzahnungseingriff sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Differentialanordnung liegt in der einfachen Fertigung und Montage, die durch den erfindungsgemäßen Differentialkorb ermöglicht wird. Die zwei Halbschalen bilden in zusammengesetztem Zustand eine bzw. zwei Montageöffnungen, durch die die Seitenwellenräder und die Differentialräder eingesetzt werden können. Es sind nur wenige Bauteile erforderlich, was sich günstig auf die Herstellung auswirkt. Vorzugsweise haben die beiden Halbschalen jeweils eine Bohrung, die auf einer gemeinsamen Achse liegen. In die Bohrungen ist ein Zapfen eingesteckt und axial gesichert, auf dem die die Differentialräder drehbar gelagert sind. Die Lösung der obengenannten Aufgabe liegt ferner in einem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Differentialkorbs mit den Verfahrensschritten: Umformen eines ersten Blechteils zur ersten Halbschale mit einem Trägerabschnitt und zwei äußeren Lagerabschnitten, die koaxial zu einer ersten Achse angeordnet sind;
Umformen eines zweiten Blechteils zur zweiten Halbschale mit einem Trägerabschnitt und zwei äußeren Lagerabschnitten, die koaxial zu einer zweiten Achse angeordnet sind; und
Fügen der ersten Halbschale und der zweiten Halbschale im Bereich der Lagerabschnitte.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile einer einfachen Herstellung, wie der erfindungsgemäße Differentialkorb bzw. die erfindungsgemäße Differentialanordnung. Eine besonders günstige Fertigungsmöglichkeit im Sinne eines Gleichteilekonzepts ergibt sich, wenn die erste und zweite Halbschale identisch sind. Die Blechteile können durch Stanzen als Platine von einem Coil hergestellt werden. Das Fügen kann beispielsweise durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, erfolgen oder durch ineinandergreifende Formschlußmittel oder durch eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten.
Als weiterer Verfahrensschritt vor dem Umformen ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen: Einarbeiten von Formschlußmitteln in die Blechteile; wobei das Fügen durch Inei- i nanderschieben der ersten und der zweiten Halbschale bei paralleler Ausrichtung der ersten und zweiten Achse erfolgt, so daß die Formschlußmittel ineinandergreifen. Dabei ist die Fügerichtung quer zu den Achsen der Halbschalen. Nach dem seitlichen Ineinanderschieben werden die Formschlußmittel vorzugsweise verpreßt und so gegen ungewünschtes Lösen gesichert. Dabei werden die Lagerabschnitte innen
D mittels eines Doms abgestützt, damit sie sich nicht plastisch verformen.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden Buchsen in die Lagerhülsen eingesetzt, wobei zwischen den Buchsen und den Lagerhülsen insbeson- dere Preßpassungen gebildet sind. Die Buchsen erhöhen die Festigkeit des Differentialkorbs im Bereich der Lagerung und stabilisieren diesen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Differentialkorb in einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht;
Figur 2 eine der Halbschalen des Differentialkorbs aus Figur 1 in perspektivischer Ansicht;
Figur 3 die Formschlußmittel der Halbschalen aus Figur 1 als Detail in Seitenansicht;
Figur 4 Formschlußmittel für einen Differentialkorb gemäß Figur 1 in einer ersten Variante mit einem schwalbenschwanzförmigen Profil;
Figur 5 Formschlußmittel für einen Differentialkorb gemäß Figur 1 in einer zweiten Variante mit einem mäanderförmigen Profil;
Figur 6 einen erfindungsgemäßen Differentialkorb in einer zweiten Ausführungsform mit Buchsen in perspektivischer Ansicht;
Figur 7 eine der Buchsen aus Figur 3 a) in perspektivischer Ansicht; b) im Längshalbschnitt;
Figur 8 eine erfindungsgemäße Differentialanordnung mit einem Differentialkorb gemäß Figur 3 im Längsschnitt.
Die Figuren 1 bis 3 werden im folgenden gemeinsam beschrieben. Sie zeigen einen erfindungsgemäßen Differentialkorb 2 bestehend aus einer ersten Halbschale 3 und einer zweiten Halbschale 4, die miteinander formschlüssig verbunden sind.
Die erste und die zweite Halbschale 3, 4 sind in Bezug auf eine Querschnittsebene durch den Differentialkorb 2 weitestgehend spiegelsymmetrisch gestaltet und umfassen jeweils einen zentralen Trägerabschnitt 5 und zwei äußere Lagerabschnitte 6, 7. Die beiden Halbschalen 3, 4 sind im Bereich ihrer Lagerabschnitte 6, 7 miteinander verbunden, wobei die Lagerabschnitte 6, 7 in zusammengesetztem Zustand zwei Lagerhülsen 8, 9 bilden. Die Lagerhülsen 8, 9 sind zylindrisch und dienen zur Aufnahme von Lagermitteln, beispielsweise in Form von Wälzlagern, um den Differentialkorb 2 in einem Differentialgehäuse um die Drehachse A drehbar zu lagern.
Die Trägerabschnitte 5 sind etwa schalenförmig gestaltet und umfassen einen in Bezug auf die Drehachse A radial außenliegenden Stützabschnitt 12 und zwei hieran anschließende sich der Längsachse A annähernde Übergangsabschnitte 13, 14, die radial innen mit den Lagerabschnitten 6, 7 verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung bilden die beiden Halbschalen 3, 4 in zusammengesetztem Zustand zwei Montageöffnungen 15, durch welche hier nicht dargestellte Räder des Differentialrädersatzes montiert werden können. Durch die Form der Halbschalen 3, 4 bzw. deren Trägerabschnitte 5 haben die Montageöffnungen 15 eine etwa 6-eckige Kontur. Generell ist die Form der Trägerabschnitte jedoch beliebig und wird an den Platzbedarf für den Differentialrädersatz angepaßt. In dem radial außenliegenden Abschnitt 12 weisen die beiden Halbschalen 3, 4 jeweils eine Bohrung 10 auf, die in zusammengesetztem Zustand auf einer gemeinsamen Achse B liegen. Die beiden einander gegenüberliegenden Bohrungen 10 dienen zur Aufnahme eines hier nicht dargestellten Zapfens, auf dem die Differentialräder drehbar gelagert werden.
Die beiden Halbschalen 3, 4 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel identisch gestaltet, was im Hinblick auf ein Gleichteilekonzept günstig für die Fertigung ist. Die Füge- bzw. Trennebene der beiden Halbschalen 3, 4 liegt in einer Längsebene, welche die Längsachse A beinhaltet bzw. mit geringem Abstand zu dieser verläuft. Es ist ersichtlich, daß die erste und die zweite Halbschale 3, 4 mittels Formschlußmitteln 16, 17 miteinander verbunden sind. Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, umfassen die Formschlußmittel 16, 17 jeweils Ausnehmungen 18, 21 mit Hinterschnei- düngen und Vorsprünge 19, 20 mit Ausbauchungen. Dabei sind die Ausnehmungen 18, 21 und die Vorsprünge 19, 20 zueinander komplementär gestaltet, so daß sie formschlüssig ineinandergreifen können. Für eine sichere Verbindung ist es günstig, wenn mehrere Formschlußmittel 16, 17 über der Länge der Lagerabschnitte 6, 7 vorgesehen sind, wobei sich die Ausnehmungen 18, 21 und die Vorsprünge 19, 20 insbesondere über der Länge abwechseln. Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3 haben die Formschlußmittel 16, 17 in Seitenansicht ein asymmetrisches Profil, das heißt die Ausnehmungen 18, 21 und die Vorsprünge 19, 20 sind jeweils unterschiedlich gestaltet.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 wird deutlich, daß jedoch auch andere Ausgestaltungen der Formschlußmittel mit symmetrischem Profil denkbar sind. Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform sind die Formschlußmittel 16', 17' derart gestaltet, daß sie ein schwalbenschwanzartiges Profil aufweisen. Dabei haben die Ausnehmungen 18', 21' und die dazwischenliegenden Vorsprünge 19', 20' eine identische Kontur. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 bilden die Formschlußmittel 16", 17" ein mäanderartiges Profil. Auch hier ist die Kontur der Ausnehmungen 18", 21" und der Vorsprünge 19", 20" identisch.
Im folgenden wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Differentialkorbs 2 erläutert. Als Ausgangsmaterial für die beiden Halbschalen 3, 4 dienen vorzugsweise Blechplatinen, die zunächst in die gewünschte Größe gestanzt werden. Dabei ist die Kontur der Blechplatinen als Ausgangsmaterial an die zu erzeugende Form der Halbschalen angepaßt. Insofern ist die Form der Platinen generell beliebig, wobei vorliegend etwa rechteckige Blechplatinen verwendet werden. Beim Stanzen werden die Konturen der Formschlußmittel 16, 17 und die Bohrung 10 zur Aufnahme des Zapfens bereits in die Platine eingearbeitet. Als nächstes werden die Platinen zu den Halbschalen 3, 4 mit ihren Lagerabschnitten und dem dazwischenliegenden Trägerabschnitt umgeformt.
Anschließend werden zwei so umformend hergestellte Halbschalen 3, 4 im Bereich der Lagerabschnitte 6, 7 miteinander verbunden, was durch Ineinanderschieben der ersten und der zweiten Halbschale 3, 4 bei paralleler Ausrichtung der ersten und 8 010362
9 zweiten Schalenachse erfolgt. Auf diese Weise greifen die Formschlußmittel 16, 17 der einen Halbschale 3, 4 in die Formschlußmittel 17, 16 der anderen Halbschale 4, 3 ineinander, so daß sie in gefügtem Zustand tangential wirkende Kräfte aufnehmen können. Derartige Kräfte entstehen bei Drehmomentübertragung des Differentials und beaufschlagen die beiden Halbschalen in entgegengesetzte Richtung radial von der Längsachse A weg. Damit die Halbschalen 3, 4 mit ihren Formschlußmitteln 16, 17 ineinandergeschoben werden können, ist es günstig hier eine Passung mit geringem Spiel vorzusehen. Nach dem Ineinanderschieben werden die Formschlußmittel 16, 17 verpreßt, wobei die Lagerabschnitte 6, 7 innen mittels eines Doms abgestützt werden, um eine plastische Verformung zu vermeiden. Durch das Verpressen der Formschlußmittel werden diese gegen ein ungewünschtes Lösen gesichert.
Figur 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Differentialkorb in einer zweiten Ausführungsform, die derjenigen gemäß den Figuren 1 bis 3 weitestgehend entspricht. Insofern kann auf die obige Beschreibung vollinhaltlich Bezug genommen werden, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im folgenden wird daher auf die Besonderheiten der vorliegenden Ausführungsform eingegangen. In Weiterbildung der obigen Ausführungsform sind vorliegend zwei Buchsen 22 vorgesehen, die nach dem Fügen der Halbschalen 3, 4 in die so gebildeten Lagerhülsen 8, 9 von innen eingesetzt werden. Die Buchsen 22, die als Einzelheit in Figur 7 dargestellt sind, weisen gegenüber den Lagerhülsen 8, 9 ein Übermaß auf, so daß sie mittels Preßpassungen in den Lagerhülsen 8, 9 fixiert sind. Die Buchsen 22 umfassen jeweils einen Hülsenabschnitt 23, der koaxial zur Drehachse A in der zugehörigen Lagerhülse 8, 9 einsitzt, sowie einen Stützabschnitt 24, der gegen die zugehörigen i Übergangsabschnitte der Halbschalen 3, 4 axial abgestützt ist. Durch die Buchsen 22 erhält der Differentialkorb 2 im Bereich der Lagerhülsen 8, 9 eine größere Stabilität. Weiter dienen die Buchsen 22 als Lagerung für die Seitenwellen, die mit den Sei- tenwellenrädem drehfest verbunden werden (nicht dargestellt). Die Buchsen 22 sind vorzugsweise zumindest in Teilbereichen gehärtet, was sich günstig auf die Lebens-
D dauer auswirkt.
In Figur 8 ist eine Differentialanordnung mit einem erfindungsgemäßen Differentialkorb 2 nach Figur 6 gezeigt. Hinsichtlich des Differentialkorbs kann insofern auf die 10 obige Beschreibung vollinhaltlich Bezug genommen werden. Die Differentialanordnung 25 wird in einem nicht dargestellten ortsfesten Getriebegehäuse um die Drehachse A drehbar gelagert und dient zur Drehmomentübertragung von einer nicht dargestellten Antriebswelle im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs auf zwei Seitenwellen, die untereinander eine ausgleichende Wirkung haben. Zur Einleitung des Drehmoments ist an dem Differentialkorb 2 ein Antriebsrad 26 befestigt, und zwar insbesondere mittels Schweißen. Das Antriebsrad 26 ist in Form eines Ringrads gestaltet, das von einem nicht dargestellten Antriebsritzel angetrieben wird.
Die Differentialanordnung umfaßt weiter einen Zapfen 27, der in die beiden einander gegenüberliegenden Bohrungen 10 eingesetzt und mittels üblicher Verbindungsmethoden mit dem Differentialkorb 2 verbunden ist. Auf dem Zapfen 10 sind zwei Ausgleichsräder 28 auf der Zapfenachse B drehbar gelagert. Die Ausgleichsräder 28 laufen bei Drehmomentübertragung gemeinsam mit dem Differentialkorb 2 um die Drehachse A um und treiben so die Seitenwellenräder 29, 30 an, die koaxial zur Drehachse A in dem Differentialkorb 2 drehbar gelagert sind. Es ist ersichtlich, daß das Differential in Form eines Kegelraddifferentials gestaltet ist, das heißt die Ausgleichsräder 28 und die hiermit kämmenden Seitenwellenräder 29, 30 sind in Form von Kegelrädern gestaltet. Die Seitenwellenräder 29, 30 stützen sich jeweils gegen die zugehörige Buchse 22 axial ab, so daß bei der Drehmomentübertragung wirksame Spreizkräfte vom Differentialkorb 2 aufgenommen werden. Die Seitenwellenräder 29, 30 haben jeweils eine zentrale Bohrung 31 mit einer Innenverzahnung in die eine Seitenwelle (nicht dargestellt) zur Drehmomentübertragung drehfest eingesteckt werden kann.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Differentialanordnung 25 besteht in dem einfach aufgebauten Differentialkorb 2, der kostengünstig aus zwei Halbschalen 3, 4 aus Blechumformteilen hergestellt werden kann. In den vormontierten Differentialkorb 2 werden zunächst die Seitenwellenräder 29, 30 durch die Montageöffnungen 15 eingesetzt und koaxial auf der Drehachse A ausgerichtet gegen den Differentialkorb 2 in Anlage gebracht. Anschließend werden die Ausgleichsräder 28 montiert, die mit den Seitenwellenrädem 29, 30 in Verzahnungseingriff gebracht werden. Danach wird der Zapfen 27, der die beiden Ausgleichsräder 28 trägt in die Bohrungen 10 eingesteckt und gegenüber dem Differentialkorb 2 fixiert. Insgesamt ist die Herstellung der Differentialanordnung 25 einfach und kostengünstig, da eine zusätzliche mechanische Bearbeitung der Korbteile vor dem Fügen nicht erforderlich ist.
Bezugszeichenliste
2 Differentialkorb
3 Halbschale
4 Halbschale
5 Trägerabschnitt
6 Lagerabschnitt
7 Lagerabschnitt
8 Lagerhülse
9 Lagerhülse
10 Bohrung
12 Abschnitt
13 Übergangsabschnitt
14 Übergangsabschnitt
15 Montageöffnung
16 Formschlußmittel
17 Formschlußmittel
18 Ausnehmung
19 Vorsprung
20 Vorsprung
21 Ausnehmung
22 Buchse
23 Hülsenabschnitt
24 Stützabschnitt
25 Differentialanordnung
26 Antriebsrad
27 Zapfen
28 Ausgleichsrad
29 Seitenwellenrad
30 Seitenwellenrad
31 Bohrung
A Drehachse
B Zapfenachse

Claims

GKN Driveline International GmbH 3. Dezember 2008Hauptstraße 130 Oy/ber (2008012443)53797 Lohmar Q07025WO10Differentialkorb aus Halbschalen und Verfahren zur Herstellung eines DifferentialkorbsPatentansprüche
1. Differentialkorb mit einer Drehachse A,
gekennzeichnet durch
eine erste Halbschale (3) und eine zweite Halbschale (4), die jeweils einen zentralen Trägerabschnitt (5) und zwei äußere Lagerabschnitte (6, 7) aufweisen, wobei die erste und die zweite Halbschale (3, 4) im Bereich ihrer Lagerabschnitte (6, 7) miteinander verbunden sind, wobei die beiden Lagerabschnitte (6, 7) zum drehbaren Lagern des Differentialkorbs (2) um die Drehachse A dienen.
2. Differentialkorb nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite Halbschale (3, 4) mittels Formschußmitteln (16, 17) miteinander verbunden sind.
3. Differentialkorb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Halbschale (3, 4) in einer Fügeebene miteinander verbunden sind, wobei die Fügeebene die die Drehachse A beinhaltet oder parallel zur Drehachse A verläuft.
4. Differentialkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Halbschale (3) und die zweite Halbschale (4) identisch gestaltet sind.
5. Differentialkorb nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formschlußmittel (16, 17) Ausnehmungen (18, 21) mit Hinterschnei- dungen und hierzu komplementäre Vorsprünge (19, 20) aufweisen, die in die Ausnehmungen (18) eingreifen.
6. Differentialkorb nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konturen der Ausnehmungen (18, 21) und der Vorsprünge (19, 20) jeweils einer Halbschale (3, 4) untereinander ungleich gestaltet sind.
7. Differentialkorb nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konturen der Ausnehmungen (18, 21) und der Vorsprünge (19, 20) jeweils einer Halbschale (3, 4) untereinander gleich gestaltet sind.
8. Differentialkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerabschnitte (6, 7) in verbundenem Zustand eine erste und eine zweite Lagerhülse (8, 9) zur Aufnahme jeweils eines Lagers bilden, wobei die Lagerhülsen (8, 9) insbesondere zylindrisch gestaltet sind.
9. Differentialkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerabschnitte (5) in zusammengesetztem Zustand zwei Montageöffnungen (15) zum Einsetzen von Seitenwellenrädern (29, 30) und Ausgleichsrädern (28) bilden.
10. Differentialkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Buchse (21) vorgesehen ist, die in die erste Lagerhülse (8) eingesetzt ist, und eine zweite Buchse (22), die in die zweite Lagerhülse (9) eingesetzt ist.
11. Differentialkorb nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Buchsen (22) einerseits und den Lagerhülsen (8, 9) andererseits Preßpassungen gebildet sind.
12. Differentialkorb nach Anspruch 10 oder 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Buchsen (22) jeweils einen Hülsenabschnitt (23) aufweisen, der in der zugehörigen Lagerhülse (8, 9) einsitzt, sowie einen Stützabschnitt (24), der gegen die Halbschalen (3, 4) axial abgestützt ist.
13. Differentialkorb nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Buchsen (22) zumindest in Teilabschnitten gehärtet sind.
14. Differentialkorb nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbschalen (3, 4) umformend aus Blech hergestellt sind.
15. Differentialanordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Differentialkorb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14; mehrere Ausgleichsräder (28), die im Differentialkorb (2) drehbar gehalten sind und gemeinsam mit diesem um die Drehachse (A) umlaufen; zwei einander im Differentialkorb (2) gegenüberliegende und auf der Drehachse (A) drehbar gehaltene Seitenwellenräder (29, 30), die mit den Ausgleichsrädern (28) in Verzahnungseingriff sind.
16. Differentialanordnung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halbschale (3) und die zweite Halbschale (4) jeweils eine Bohrung (10) aufweisen, die auf einer gemeinsamen Achse (B) liegen, wobei ein Zapfen (27) in den Bohrungen (10) gehalten ist, auf dem die Ausgleichsräder (28) drehbar gelagert sind.
17. Verfahren zur Herstellung eines Differentialkorbs nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit folgenden Verfahrensschritten:
Umformen eines ersten Blechteils zur ersten Halbschale (3) mit einem Trägerabschnitt (5) und zwei äußeren Lagerabschnitten (6, 7), die koaxial zu einer ersten Achse angeordnet sind;
Umformen eines zweiten Blechteils zur zweiten Halbschale (4) mit einem Trägerabschnitt (5) und zwei äußeren Lagerabschnitten (6, 7), die koaxial zu einer zweiten Achse angeordnet sind; und
Fügen der ersten Halbschale (3) und der zweiten Halbschale (4) im Bereich der Lagerabschnitte (6, 7).
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß als weiterer Verfahrensschritt vor dem Umformen vorgesehen ist: Einarbeiten von Formschlußmitteln (16, 17) in die Blechteile; wobei das Fügen durch Ineinanderschieben der ersten und der zweiten Halbschale (3, 4) bei paralleler Ausrichtung der ersten und zweiten Achse erfolgt, so daß die Formschlußmittel (16, 17) ineinandergreifen.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß als weiterer Verfahrensschritt nach dem seitlichen Ineinanderschieben vorgesehen ist:
Verpressen der Formschlußmittel (16, 17), wobei die Lagerabschnitte (6, 7) innen mittels eines Doms abgestützt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß als weitere Verfahrensschritte nach dem seitlichen Ineinanderschieben vorgesehen sind:
Einsetzen einer ersten Buchse (21) in die erste Lagerhülse (8); und Einsetzen einer zweiten Buchse (22) in die zweite Lagerhülse (9), wobei zwischen den Buchsen (22) und den Lagerhülsen (8, 9) insbesondere Preßpassungen gebildet sind.
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