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Die Erfindung betrifft ein Differenzial, aufweisend ein Gehäuse, in dem zwei sich gegenüberliegende Kronenräder um eine Längsachse rotierbar gelagert sind. Das Differenzial weist zumindest zwei stirnverzahnte Ausgleichsräder auf. Die Kronenräder sind mit den stirnverzahnten Ausgleichsrädern in Eingriff. Ein derartiges Differenzial ist aus der
EP 1 298 353 A3 bekannt.
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In den in der
EP 1 298 353 A3 beschriebenen Ausführungsformen eines Differenzials weisen die Ausgleichräder axial oberseitig und unterseitig jeweils einen zylinderförmigen Gleitbereich auf, der einen größeren Außendurchmesser hat als die Stirnverzahnung der Ausgleichsräder, die Stirnverzahnung ist also bezüglich der Gleitbereiche nach innen zurückversetzt. Mittels der zylinderförmigen Gleitbereiche sind die Ausgleichräder in dem Gehäuse gelagert.
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In gattungsgemäßen Differenzialen handelt es sich bei den Gehäusen üblicherweise um Gussteile. Da in Gussteilen in der Regel nur recht grobe Toleranzen eingehalten werden können, müssen die Gehäuse nach dem Gießvorgang zwangsläufig nachbearbeitet werden. Zumindest die Ausgleichsrad- bzw. die Kronenradaufnahmen müssen zudem mehrstufig bearbeitet werden. Die Bearbeitungswerkzeuge müssen somit mehrmals ansetzen, was sehr zeitaufwändig ist.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, ein Differenzial der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass es einfacher aufgebaut und somit kostengünstiger zu fertigen ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Differenzial mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindungen aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich. Erfindungsgemäße Differenziale sind einsetzbar in Kraftfahrzeugen, Nutzfahrzeugen und sonstigen Bereichen, in denen eine Leistungsverzweigung von einer eingehenden Antriebswelle auf zwei Abtriebswellen notwendig ist. Das erfindungsgemäße Differenzial ist besonders gut für den Einsatz im Kraftfahrzeug geeignet. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Differenzials werden deshalb in Bezug auf ein Kraftfahrzeug beschrieben.
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In einem erfindungsgemäßen Differenzial wird zur Ausbildung des Gehäuses ein abgelängter Rohrabschnitt verwendet. Der Rohrabschnitt kann aus einem geeigneten Rohr aus der Massenfertigung hergestellt werden. Es ist somit möglich, kostengünstige Meterware von einem Rohrhersteller zu beziehen und daraus zahlreiche Rohrabschnitte zur Ausbildung eines Gehäuses zu fertigen. Hierfür ist es lediglich notwendig, einen entsprechend langen Rohrabschnitt des Rohres abzutrennen, z. B. abzusägen oder abzudrehen.
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Das Gehäuse weist eine Innenfläche auf, die im Wesentlichen zylinderförmig ist. Die Innenfläche kann jedoch auch teilweise zerklüftet sein und Mittel aufweisen, die Funktionen wie die Aufnahme der Kronenräder oder von Sicherungsringen erfüllen. Allgemein ist mit „Innenfläche” die das Innere des Gehäuses begrenzende Fläche gemeint, wobei diese weder flächig noch zylindrisch sein muss.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Gehäuse um einen abgelängten Abschnitt eines stranggepressten Rohres. Bei stranggepressten Rohren können bereits sehr enge Toleranzen eingehalten werden. Insbesondere können die Oberflächenbeschaffenheit, die Rundheit sowie die Zylindrizität der Innenfläche des Rohres so gut sein, dass ein zusätzlicher Fertigungsschritt für die Kronenradaufnahmen entfallen kann. Es ist dadurch möglich, aus einem Rohrabschnitt ein Gehäuse für ein Differenzial zu bilden, bei dem die Innenfläche direkt als Gleitlagerfläche verwendet werden kann. Die Kronenräder können direkt in die beiden Enden des Gehäuses eingesetzt werden. Wird das Rohr zusätzlich zum Strangpressen gezogen, so können noch engere Toleranzen eingehalten werden.
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Bisher wurden die entsprechenden Gehäuse für Differenziale gegossen oder aus dem Vollen gefräst. Weder mit Gussteilen noch mit aus dem Vollen gefrästen Teilen können- speziell in den Hauptbelastungsrichtungen des Gehäuseumfangs und entlang der Längsachse des Gehäuses- ähnliche Festigkeitswerte erreicht werden wie mit stranggepressten Rohren. Durch die Verwendung eines Rohres als Gehäuse kann die zur Aufnahme der auf das Gehäuse wirkenden Kräfte notwendige Wandstärke gegenüber konventionellen Gehäusen von Differenzialen weiter reduziert werden. Dadurch wird nicht nur das Gewicht des Differenzials verringert, sondern auch die Trägheit der zu beschleunigenden rotierenden Massen bei einem Kraftfahrzeug. Es wird somit weniger Energie für das Beschleunigen verbraucht und ein Beitrag zur Verringerung der CO2 Emissionen geleistet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kronenräder sowohl axial als auch radial in dem Gehäuse gelagert. Bei der Lagerung kann es sich sowohl um eine Gleitlagerung als auch eine Wälzlagerung handeln. Vorzugsweise weisen die Kronenräder einen zylinderförmigen Gleitbereich auf, der mit der Innenfläche des Rohres eine Gleitlagerung ausbildet.
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Bei stranggepressten, gezogenen Rohren handelt es sich in der Regel um nahtlose Rohre. Für ein erfindungsgemäßes Differenzial können jedoch auch geschweißte Rohre verwendet werden. Bei allen Rohrtypen (stranggepresst, gezogen und/oder geschweißt) können über eine Wärmebehandlung nochmals verbesserte Festigkeitseigenschaften erreicht werden.
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Vorzugsweise ist zumindest die Innenfläche des Gehäuses ganz oder teilweise beschichtet, besonders bevorzugt über ein Verfahren, welches das Plasma-Nitro-Carburieren mit anschließendem oxidieren (kurz IONIT-Ox) vorsieht. Die Bauteile werden beim Plasma-Nitro-Carburieren bei Temperaturen von 300°C bis 650°C ionisiertem Gas ausgesetzt. Anschließend werden die Bauteile in einer oxidierenden Atmosphäre abgekühlt. Durch die darin stattfindende Oxidation kann die Korrosionsbeständigkeit der Bauteile erhöht werden. Bei dem Verfahren entsteht eine harte Randschicht, die jedoch noch ausreichend duktil ist, so dass sie nicht zu Sprödbrüchen neigt.
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Durch das Vorsehen einer Beschichtung ist es möglich, den während des Betriebes des Differenziales auftretenden Verschleiß zu verringern. Grundsätzlich ist es auch möglich, zusätzlich oder anstelle der Innenfläche des Gehäuses den Gleitbereich der Kronenräder zu härten. Eine tribologisch sinnvolle Reibpaarung, welche Verschleiß- und Reibungsarm ist, ergibt sich, wenn nur ein Teil der Gleitlagerung beschichtet ist, beispielsweise die Innenfläche des Gehäuses, und das dazu korrespondierende Teil, beispielsweise der Gleitbereich der Kronenräder, nicht beschichtet wird. Unebenheiten an dem jeweils weicheren Gegenstück können so während einer Einlaufphase eingeebnet werden.
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Vorzugsweise werden die Kronenräder über ein Werkzeug, das eine taumelnde Bewegung ausführt, aus dem Vollen geschmiedet. Dabei entsteht eine stabile Kronverzahnung, da es beim Schmieden zu Kaltverfestigung kommt. Die Kronenräder sind vorzugsweise einstückig mit dem die Gleitlagerung bildenden Gleitbereich verbunden. Der äußerste Durchmesser der Kronenverzahnung ist vorzugsweise geringer als der des Gleitbereichs, so dass die Kronenräder axial in beiden Richtungen in dem Gehäuse verschoben werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei den Kronenrädern um Zahnräder, bei denen die Spitzen der Zähne in einer Ebene liegen, also um geradverzahnte Kronenräder. Dementsprechend handelt es sich vorteilhafterweise bei den Ausgleichsrädern um geradverzahnte Stirnräder. Es wird dadurch vermieden, dass durch den Eingriff der Zahnräder nach außen wirkende Kräfte entstehen. Hierdurch ist es möglich, die Wandstärke und damit das Gewicht des Gehäuses weiter zu verringern.
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Die Ausgleichsräder sind mittels eines Wellenzapfens in den Ausgleichsradaufnahmen im Gehäuse gelagert. Der Wellenzapfen kann einstückig mit den Ausgleichsrädern verbunden sein. Der Wellenzapfen hat eine zylindrische Form und erstreckt sich koaxial zur Drehachse der Ausgleichsräder von diesen weg. Dabei kann sich der Wellenzapfen sowohl auf einer Seite von dem Ausgleichsrad weg erstrecken als auch zu beiden Seiten. Analog zu den Kronenrädern kann zur Lagerung der Ausgleichsräder eine Gleitlagerung verwendet werden, je nach den Anforderungen kann jedoch auch eine Wälzlagerung vorgesehen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Ausgleichsräder einen konvexen, sphärisch geformten Bereich auf, mit dem sie sich in einer axialen Richtung an der Innenfläche des Gehäuses abstützen. Der sphärisch geformte Bereich der Ausgleichsräder ist vorteilhafterweise so gestaltet, dass er zu der Innenfläche des Gehäuses korrespondiert. Der Radius des sphärisch geformten Bereichs ist somit kleiner oder gleich dem Radius der Innenfläche des Gehäuses. Auf diese Weise entstehen zwei Berührbereiche zwischen den Ausgleichsrädern und der Innenfläche des Gehäuses. Alternativ ist an der Innenfläche im Berührungsbereich mit dem sphärisch geformten Bereich der Ausgleichsräder ein entsprechend konkav sphärisch geformter Bereich mit einem größeren oder gleichen Radius vorgesehen, der den sphärisch geformten Bereich des Ausgleichrades zumindest bereichsweise umschmiegt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differenzials ist koaxial zu den Kronenrädern mittig eine mit umfänglichen Bohrungen versehene Buchse angeordnet. Die die Ausgleichsräder tragenden Wellenzapfen sind gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung des Differenzials in den Bohrungen der Buchse zusätzlich gelagert, so dass die Ausgleichsräder beidseitig gelagert sind. Im Betrieb des Differenzials wirken auf die Ausgleichsräder Kräfte, die bei einer Geradverzahnung in einer Umfangsrichtung wirken. Die Kräfte führen zu einem Kippmoment, welches bei einer beidseitigen radialen Lagerung der Ausgleichsräder ausgeglichen werden kann. Dadurch kann die Wandstärke des Gehäuses weiter verringert werden, da Lager, die keine Kippmomente zu tragen haben, kleiner dimensioniert werden können. Die dafür zusätzlich notwendige, koaxial zu den Kronenrädern liegende Buchse erhöht zwar das Gewicht des Differenzials, hat jedoch zu der Längsachse, um die das Differenzial im Betrieb in Rotation versetzt werden muss, einen geringen Abstand, der gemäß dem Steinerschen Satz quadratisch in eine Verringerung des Trägheitsmomentes eingeht. Fahrzeuge mit verringerten Trägheitsmomenten an ihren rotatorisch bewegten Massen benötigen zum Beschleunigen weniger Energie, da das Gewicht nur translatorisch und nicht noch zusätzlich rotatorisch beschleunigt werden muss.
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Die Buchse kann ebenfalls aus einem abgelängten Rohr gefertigt sein. Zur Bereitstellung der Buchse ist lediglich ein Rohr abzulängen und an den gewünschten Stellen an der Außenfläche der Buchse Bohrungen zur Aufnahme der Wellenzapfen vorzusehen. Bei den Bohrungen handelt es sich um zylindrische Durchbrüche. Sie müssen nicht notwendigerweise gebohrt werden, sie können auch gestanzt werden oder durch ein Funkenerosionsverfahren bereitgestellt werden.
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Vorteilhafterweise handelt es bei dem Material, aus dem das Gehäuse und/oder die Buchse gefertigt werden, um einen 17NiCrMoS6-Stahl. Dieser Stahl zeichnet sich durch eine hohe Duktilität sowie gute Festigkeits- und Beständigkeitswerte aus.
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Bei dem erfindungsgemäßen Differenzial handelt es sich um den Teil des Differenzialgetriebes, der für eine konstante Drehmomentaufteilung zwischen zwei Abtriebswellen sorgt und Drehzahldifferenzen zwischen den Abtriebsachsen zulässt. Das Differenzial wird von außen in an sich bekannter Weise angetrieben und um die Längsachse in Rotation versetzt. Der Antrieb des Gehäuses kann beispielsweise über ein Tellerrad, welches mit dem Gehäuse verschraubt oder verschweißt ist, erfolgen. Das Tellerrad weist eine gerade oder schräge Verzahnung auf, welche mit einem Antriebsritzel in Eingriff ist, wobei das Antriebsritzel verdehfest mit einer Antriebswelle verbunden ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Tellerrad auf das Gehäuse aufgepresst und anschließend mit diesem verschweißt. Vorteilhafterweise weist das Gehäuse zur Aufnahme eines Tellerrads einen Aufnahmebereich mit einem verringerten Außendurchmesser auf. Der Aufnahmebereich weist vorteilhafterweise eine z. B. schräge Anlagefläche auf, bis zu der das Tellerrad während des Aufpressens aufgeschoben wird. Dadurch tritt eine örtliche Umformung des Gehäuses auf und es entsteht ein Presssitz. Das Tellerrad wird zudem durch das Aufschieben auf dem Gehäuse zentriert.
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In einer alternativen Ausführungsform weist das Gehäuse einen Flansch für das Tellerrad auf. Der Flansch kann bereitgestellt werden, indem Gewindebohrungen in dem Gehäuse vorgesehen werden. Zur stabilen Aufnahme der entsprechenden Gewindebohrungen muss das Gehäuse eine ausreichende Wandstärke aufweisen.
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Alternativ wird das Gehäuse in einem Endbereich umgeformt, um einen Kragen zur Ausbildung eines Flansches auszubilden.
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Die Ausgleichsradaufnahmen im Gehäuse können in einem spanenden Fertigungsschritt gebohrt werden. Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Differenzials werden die Ausgleichsradaufnahmen gestanzt. Das Stanzen der Ausgleichsradaufnahmen hat den Vorteil, dass eine bereichsweise Kaltverfestigung des Gehäuses auftritt, die zu einer örtlich sehr hohen Härte des Materials führt. Dadurch ist es möglich, den Verschleiß zwischen den Wellenzapfen und den Ausgleichsradaufnahmen gering zu halten.
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Weitere vorteilhafte Ausstattungen und Merkmale der Erfindungen ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnung erläutert werden. In dieser zeigen:
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1: in einer perspektivischen Darstellung ein Differenzial mit einem teilweise geschnittenen Gehäuse,
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2: in einer geschnittenen Seitenansicht das Differenzial aus 1, und
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3: ein Differenzial in einer geschnittenen Frontalansicht.
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Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. 1 zeigt in einer geschnittenen perspektivischen Darstellung ein Differenzial mit einem Gehäuse 2, in dem Kronenräder 12 und Ausgleichsräder 4 angeordnet sind. Die Kronenräder 12 sind konzentrisch zu einer Längsachse A angeordnet. Die Kronenräder 12 weisen eine Kronenverzahnung 6, einen Splinebereich 7 sowie eine Gleitlagerfläche 13 auf.
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Das Gehäuse 2 weist eine Innenfläche auf. Allgemein ist mit „Innenfläche” die das Innere des Gehäuses 2 begrenzende Fläche gemeint, wobei diese weder flächig noch zylindrisch sein muss. Die Innenfläche kann teilweise zerklüftet sein und Mittel aufweisen, die Funktionen wie die Aufnahme bzw. Lagerung der Kronenräder 12 oder von optionalen Sicherungsringen erfüllen. Ein Bezugszeichen wird für die Innenfläche nicht vergeben, die Bezugszeichen L und 27, die für eine Gleitlagerung L sowie einen konkav sphärisch geformten Bereich 27 gewählt wurden, weisen beispielsweise auf die Innenfläche. Vorteilhaft sind an der Innenfläche in den Endbereichen des Gehäuses 2 Kronenradaufnahmen 23 ausgestaltet, die mit den Gleitlagerflächen 13 der Kronenräder 12 eine Gleitlagerung L ausbilden. Die Kronenradaufnahmen 23 können eine unbearbeitete Fläche in der Innenfläche sein. Zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit kann die Innenfläche zumindest in dem Bereich der Kronenradaufnahmen 23 beschichtet sein. Vorzugsweise ist daher die Innenfläche des Gehäuses 2 beschichtet, beispielsweise über eine Plasma-Nitro-Carburierung mit anschließender Oxidierung.
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Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Gehäuse 2 um einen Rohrabschnitt, der Teil Rohres aus der Massenfertigung ist. Es werden vorzugsweise stranggepresste, gezogene Rohre verwendet. Um ein Gehäuse 2 zu fertigen, ist es lediglich erforderlich, ein Rohr abzulängen und die Ausgleichsradaufnahmen 15 für an den Ausgleichsrädern 4 angeordnete Wellenzapfen 5a, 5b sowie ggf. Kronenradaufnahmen 23 für die Kronenräder 12 vorzusehen. Die Ausgleichsradaufnahmen 15 können gebohrt oder gestanzt werden, für die Kronenradaufnahmen 23 ist je nach Qualität des Rohres überhaupt keine Bearbeitung notwendig.
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Der Splinebereich 7 der Kronenräder 12 ist so gestaltet, dass er mit einer korrespondierend dazu ausgebildeten, nicht dargestellten Abtriebswelle eine verdrehsichere Verbindung zwischen einer nicht gezeigten Abtriebswelle und einem Kronenrad 12 bereitstellen kann. An der dem Splinebereich 7 abgewandten Seite weisen die Kronenräder 12 eine Kronenverzahnung 6 auf, welche in einer Ebene liegt, es sich also um eine Geradverzahnung handelt.
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Das Differenzial muss im Betrieb um die Längsachse A in Rotation versetzt werden. Hierfür können an dem Differenzial außenseitig geeignete Antriebsmittel angeordnet werden, beispielsweise ein Tellerrad. Denkbar sind jedoch auch andere Bauformen von Zahnrädern, beispielsweise stirnverzahnte Ritzel. Das Differenzial kann auch über einen Ketten- oder Riemenantrieb in Rotation versetzt werden. Zur Anordnung eines nicht gezeigten Antriebsmittels ist an einem Ende des Gehäuses 2 ist außen einseitig ein Aufnahmebereich 19 angeordnet, der gegenüber dem restlichen Gehäuse 2 einen verringerten Außendurchmesser aufweist. Der verringerte Außendurchmesser geht in einer schrägen Anlagefläche 21 in den Außendurchmesser des restlichen Gehäuses 2 über. Ein nicht gezeigtes Tellerrad weist eine zentrale Bohrung auf, die einen zu dem Außendurchmesser des Aufnahmebereichs 19 korrespondierenden Innendurchmesser hat. Somit kann das Tellerrad in dem Aufnahmebereich 19 auf das Gehäuse 2 aufgeschoben und mit diesem verbunden werden, beispielsweise durch eine umlaufende Schweißnaht.
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Die Ausgleichsräder 4 sind so im Gehäuse 2 angeordnet, dass deren Stirnverzahnung mit beiden Kronenverzahnungen 6 in Eingriff gelangt. Die Ausgleichsräder 4 sind über Wellenzapfen 5a, 5b in Ausgleichsradaufnahmen 15 innerhalb des Gehäuses 2 gelagert. Dadurch, dass die Kronenräder 12 und die Ausgleichsräder 4 geradverzahnt sind, treten keine axialen Kräfte an den Ausgleichsrädern 4 auf, so dass das Gehäuse 2 entsprechend dünnwandig dimensioniert werden kann.
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Die Ausgleichsräder 4 weisen einen konvexen, sphärisch geformten Bereich S auf, mit dem sie sich in einer axialen Richtung am Gehäuse 2 abstützen. Über den sphärisch geformten Bereich S können die von den Ausgleichsrädern 4 auf die Innenfläche des Gehäuses 2 wirkenden Fliehkräfte im Gehäuse 2 abgestützt werden. An der Innenfläche des Gehäuses 2 ist im Berührungsbereich der Innenfläche mit dem sphärisch geformten Bereich S der Ausgleichsräder 4 ein entsprechend konkav sphärisch geformter Bereich 27 mit einem größeren oder gleichen Radius vorgesehen, der an dem sphärisch geformten Bereich S anliegt. Indem der Radius des konkav sphärisch geformten Bereichs 27 größer oder gleich dem Radius des sphärisch geformten Bereichs S ist, entsteht ein ringförmiger Berührungsbereich zwischen den Ausgleichsrädern 2 und dem Gehäuse 2. Über diese Gestaltung wird eine verschleiß- und reibungsarme Axialabstützung der Ausgleichsräder 4 ermöglicht.
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Der Gleitbereich 13 der Kronenräder 12 ist zylinderförmig. Der Durchmesser des zylinderförmigen Gleitbereichs 13 ist größer oder gleich dem Außendurchmesser der Kronenverzahnung 6. Die Kronenräder 12 sind somit innerhalb des Gehäuses 2 längsbeweglich und können von außen in das Gehäuse 2 eingeschoben werden.
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Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften können weiterhin an der Gleitlagerung L, also an den Kronenradaufnahmen 23 und/oder den Gleitflächen 13, Schmiernuten vorgesehen sein, welche geeignet sind, die Gleitlagerung L mit Schmiermittel zu versorgen.
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2 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht das Differenzial aus 1. Man erkennt, dass der Wellenzapfen 5a zwei Ausgleichsräder 4 lagert bzw. stützt. Der Wellenzapfen 5a kann in den Bereichen, in denen er durch das Gehäuse tritt, mit kleinen Schweißpunkten oder einer endseitig um Wellenzapfen umlaufenden Schweißnaht mit dem Gehäuse verbunden sein. In diesem Fall drehen sich im Betrieb, konkret bei Drehzahldifferenzen zwischen den Abtriebswellen, die Ausgleichsräder 4 auf dem Wellenzapfen 5a. Zur Ermöglichung dieser Drehung kann ein Wälzlager in den Ausgleichsrädern 4 vorgesehen sein, die eine leichtgängige Lagerung auf den Wellenzapfen 5a ermöglicht, bevorzugt wird jedoch eine Gleitlagerung, für die ggf. keine besonderen konstruktiven Maßnahmen notwendig sind. Zur Bereitstellung einer Gleitlagerung sind die Ausgleichsräder 4 in diesem Falle nur mit zylindrischen Durchgangsbohrungen zu versehen, die zu einer ebenfalls zylindrischen Außenfläche des Wellenzapfens 5a korrespondiert. Selbiges gilt für die Ausgleichsräder und Wellenzapfen, die in 2 nicht gezeigt sind, siehe die Bezugszeichen 4 und 5b in den 1 und 3.
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In 2 erkennt man weiterhin, dass zwischen den einander zugewandten Kronenrädern 12 eine Buchse 16 vorgesehen ist, die konzentrisch zur Längsachse A bzw. den Kronenrädern 12 angeordnet ist und sich vom einen Kronenrad 12 zum jeweils gegenüberliegenden Kronenrad 12 erstreckt. Die Buchse 16 wird in Richtung der Längsachse A durch die Kronenräder 12 gehalten. Die Buchse hat eine zylindrische Form mit einem konstanten Außendurchmesser, der so gewählt ist, dass sich die Buchse 16 bis an die Kronverzahnung 6 erstreckt. Die Kronenverzahnung 6 ragt in Richtung der Längsachse A über die Buchse 6 und sichert die Buchse 16 in radialer Richtung. Die Buchse 16 stabilisiert die Ausgleichsräder 4 sowie die Kronenräder 12. Die Buchse erleichtert die Montage der Ausgleichsräder 4, indem sie sie bis zur Sicherung durch die Wellenzapfen 5a und 5b in Position hält.
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In 3 erkennt man, dass sich jedes Ausgleichsrad 4 sich in nach außen weisender Richtung an der Innenfläche des Gehäuses 2 und in der nach innen weisenden Richtung an der Buchse 16 abstützt. Die Wellenzapfen 5a und 5b sind an in der Buchse 16 abgestützt. Dadurch sind die Ausgleichsräder 4 beidseitig abgestützt und es wird das aus dem Zahneingriff resultierende Kippmoment in der Lagerung der Ausgleichsräder 4 ausgeglichen. Hierdurch kann das Gehäuse 2 noch dünnwandiger ausgeführt werden, denn die Ausgleichsradaufnahmen 15 müssen nur ein sehr geringes Verkippmoment aufnehmen. Wo die Drehlagerung der Ausgleichsräder ermöglicht wird, ist unerheblich. Die Ausgleichsräder 4 können sich auf den Wellenzapfen 5a und 5b drehen und/oder die Wellenzapfen 5a und 5b in den Ausgleichsradaufnahmen 15 und den Bohrungen in der Buchse 16. Bevorzugt sind die Ausgleichsräder 4 auf den Wellenzapfen 5a und 5b in der in der Figurenbeschreibung zu 2 dargestellten Weise gelagert.
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Zur Montage des Differenzials 1 werden zunächst die Ausgleichsräder 4 fluchtend zu den Ausgleichsradaufnahmen 15 in das Gehäuse 2 eingelegt, alsdann wird die Buchse 16 so eingeführt, dass sie die Ausgleichsräder 4 in Position hält und anschließend die Wellenzapfen 5a, 5b eingeführt werden können. Nach dem einführen der Wellenzapfen werden diese gesichert. Sollen sich die Wellenzapfen in den Ausgleichsradaufnahmen 15 bzw. den Bohrungen in der Buchse 16 drehen können, so können sie über ein um das Gehäuse 2 umlaufenden hülsenförmigen Sicherungsteil gesichert werden. Alternativ dazu werden die Wellenzapfen 5a und 5b wie zuvor dargestellt mit dem Gehäuse 2 verschweißt, bevorzugt so, dass die Schweißnaht nicht über die Gehäuseaußenfläche emporragt. Nachdem die Wellenzapfen 5a, 5b eingeführt wurden, werden zu beiden Seiten die Kronenräder 12 eingeführt und axial gesichert. Die Mittel zu axialen Sicherung sind in den Figuren nicht dargestellt. Zur axialen Sicherung kann an einem Ende des Gehäuses 2 eine nach innen weisende Umbördelung vorgesehen sein, an der sich das entsprechende Kronenrad 12a oder 12b abstützt. Zur anderen Seite kann die axiale Abstützung des entsprechenden anderen Kronenrades 12a oder 12b an einem axialen Sicherungsring, beispielsweise gemäß DIN 472 erfolgen. Es kann jedoch auch auf beiden Seiten ein Sicherungsring nach DIN 472 vorgesehnen sein. Zum Ausgleich des Zahnflankenspiels werden in der Regel Distanzscheiben verwendet, welche an den nach außen weisenden Seiten der Kronenräder 12 angeordnet werden können und in das Gehäuse 2 passen. Etwaige fertigungsbedingte Abweichungen können so ausgeglichen werden. Es ist vorteilhaft, die im Betrieb herrschenden axialen Kräfte, welche die Kronenräder 12 auseinander drängen, in dem Gehäuse 2 abzustützen. Es können somit axiale Stützlager für die Kronenräder 12 entfallen.
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In 3 ist in dem Gehäuse 2 kein zu dem sphärisch geformten Bereich S der Ausgleichsräder 4 korrespondierender konkav geformter Bereich (In 2 mit dem Bezugszeichen 27) vorgesehen. Ansonsten handelt es sich um ein zu den 1 und 2 identisches Differenzial. Der sphärisch geformte Bereich S der Ausgleichsräder 4 liegt an der Innenfläche des Gehäuses 2 an. Da die Innenfläche des Gehäuses 2 zylinderförmig ist, entstehen zwei linienförmige Kontaktbereiche zwischen den Ausgleichsrädern 4 und der Innenfläche des Gehäuses 2. Man erkennt in 3, dass die Wellenzapfen 5b in der Mitte des Differenzials 1 auf den Wellenzapfen 5a stoßen. In dem Fall, in dem Sich die Wellenzapfen 5a und 5b um die eigene Achse drehen können müssen, um die Ausgleichsräder 4 drehbar zu lagern, sind die Wellenzapfen 5b an den auf den Wellenzapfen 5a berührenden Enden reibungsmindernd ausgeführt, beispielsweise sphärisch geformt. In dem Fall, in dem die Wellenzapfen 5a und 5b verdrehsicher im Gehäuse 2 angeordnet sind, können die Wellenzapfen 5b an den auf den Wellenzapfen 5a stoßenden Enden eine halbzylindrische Ausnehmung aufweisen, so dass sie sich um den Wellenzapfen 5a schmiegen. Die Wellenzapfen 5b können darüber hinaus innen eine Durchgangsbohrung aufweisen und mit Schrauben gesichert sein.
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Die dem sphärisch geformten Bereich S zugewandte Seite der Stirnverzahnung der Ausgleichsräder 4 ist bezüglich des sphärisch geformten Bereichs S in axialer Richtung der Ausgleichsräder zurückversetzt, so dass die Zähne der Stirnverzahnung nicht die Innenfläche des Gehäuses 2 berühren können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1298353 A3 [0001, 0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 472 [0042]
- DIN 472 [0042]