DE10208444A1

DE10208444A1 - Differentialantriebsanordnung

Info

Publication number: DE10208444A1
Application number: DE10208444A
Authority: DE
Inventors: Ralph Woodward Baxter
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Automotive Systems Group LLC
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2002-09-05
Also published as: US6837820B1; JP2002301941A; ITRM20020090A1

Abstract

Es wird eine Differentialantriebsanordnung angegeben, welche ein Differentialgehäuse umfaßt, welches durch ein Getriebe angetrieben wird, um eine Differentialdrehbewegung zwischen einem Paar von Ausgangsachswellen zu ermöglichen, und eine Antriebsverbindung mit einer Nebenantriebseinrichtung zu erleichtern. Das Differentialgehäuse hat Zahnradzähne, welche direkt an seiner Außenumfangsfläche desselben ausgebildet sind. Die Differentialgehäuse-Zahnradzähne arbeiten mit einem Nebenantriebs-Zahnrad zusammen, um eine Zusatzeinrichtung anzutreiben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Nebenantriebseinrichtung eine zweite Antriebswelle zum Antreiben einer zweiten Achsanordnung. Auf diese Weise gestattet die Erfindung eine einfache Umrüstung von einer vorhandenen Zweirad-Antriebsanordnung auf eine Vierrad-Antriebsanordnung.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Differentialantriebsanordnung, und ins besondere mit einer Anordnung, welche ein Differentialgehäuse hat, welches externe Zähne besitzt, welche direkt auf der Umfangsfläche des Differential gehäuses zum Antreiben eines Zahnrads einer Nebenantriebseinrichtung ausgebildet sind.

Getriebe für Vierradantriebe sind an sich bekannt. Typischerweise wird das Drehmoment von einem Getriebe auf ein Übertragungsgehäuse übertragen, um selektiv das Drehmoment auf die vorderen und hinteren Achsanordnun gen zu übertragen. Es ist ein großer Aufwand zu betreiben, um das Über tragungsgehäuse im Fahrzeug in entsprechender Lage anzuordnen, sowie auch die Schnittstelle mit dem Getriebe und dem Drehmomentabgabeteil zu den vorderen und hinteren Achsanordnungen. Ferner ist das Übertragungs gehäuse selbst kompliziert ausgelegt und die Getriebeanordnung ist teuer. Wenn man ein vorhandenes Fahrzeug mit Zweiradantrieb zu einem Fahrzeug mit Vierradantrieb modifizieren will, so sind viele Einflußgrößen, wie die Lage des Übertragungsgehäuses und die Umgestaltung der vorhandenen Vorder achsanordnung oder Hinterachsanordnung, zu berücksichtigen, da die Anord nung für einen Zweiradantrieb derart beschaffen und ausgelegt ist, daß ein direkter Antrieb durch das Getriebe erfolgt.

Auch ist ein abschließender Getriebestrang bei einer Achseinheit mit Getrie be, Kupplung und Differential für ein Kraftfahrzeug mit vorne liegender Brennkraftmaschine mit Frontantrieb bekannt. Hierbei ist ein Differentialge häuse drehbeweglich in einem Gehäuseabschnitt des Getriebegehäuses mit Hilfe von zwei Lagern gelagert. Das Differentialgehäuse hat einen Hauptkör perabschnitt, welcher durch eine Zahnradanordnung angetrieben wird, die sich von dem Getriebe weg erstreckt. Das Differentialgehäuse hat eine darin angeordnete Zahnradanordnung, um zu ermöglichen, daß ein Paar von Vorderachswellen mit einer Differentialdrehbewegung betreibbar sind. Eine solche Differentialanordnung ist an sich bekannt.

Es besteht daher ein Bedürfnis nach eine vereinfachten Abwandlung eines üblichen Differentials in einer solchen Weise, daß ermöglicht wird, daß ein Nebenantrieb von der vorhandenen Achsanordnung zum Antreiben einer zweiten Antriebsachsanordnung oder einer anderen Zusatzeinrichtung be treibbar ist.

Nach der Erfindung wird hierzu eine Differentialantriebsanordnung bereitge stellt. Ein Differential umfaßt ein Differentialgehäuse, welches durch ein Getriebe zur Erleichterung der Differentialdrehbewegung zwischen einem Paar von Ausgangsachswellen angetrieben wird. Das Differentialgehäuse hat Zahnradzähne, welche direkt längs einer äußeren Umfangsfläche desselben ausgebildet sind. Die Zahnradzähne des Differentialgehäuses arbeiten mit einem Zahnrad zusammen, um eine Nebenantriebseinrichtung anzutreiben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Neben antriebseinrichtung eine zweite Antriebswelle zum Antreiben einer zweiten Achsanordnung. Eine solche Auslegung erleichtert eine vereinfachte Ab änderung bei einem vorhandenen Fahrzeug mit Zweiradantrieb zu einer Antriebsanordnung für einen Vierradantrieb.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer Achsanordnung mit Zahnradzäh nen, welche direkt auf dem Differentialgehäuse ausgebildet sind; und

Fig. 2 eine Teilschnittansicht einer Achsanordnung nach Fig. 1 in Verbindung mit einer Nebenantriebs-Getriebeanordnung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Differentialgehäuse 1 gezeigt, welches darin angeordnet eine Antriebsanordnung hat, welche eine Antriebswelle 3 umfaßt, die durch das Differentialgehäuse 1 geht. Ein Paar von Antriebs zahnrädern 5 ist drehbeweglich auf der Antriebswelle 3 angeordnet und diese arbeiten jeweils mit einem Paar von Nebenrädern 7 zusammen. Ein Hohlrad 9 kämmt mit einem leerlaufenden Zahnrad oder einem Getriebezahnrad 11, welches durch ein Getriebe (nicht gezeigt) angetrieben ist. Die Nebenräder 5, die in dem Differentialgehäuse 1 vorgesehen sind, sind an einem Paar von Vorderachswellen 13a, 13b jeweils angebracht. Diese Wellen 13a, 13b erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen nach dem Durchgang durch Öffnungen von zylindrischen Abschnitten nach außen, die an den beiden axialen Endseiten des Differentialgehäuses 1 ausgebildet sind. Mit Hilfe von zwei Lagern 15a, 15b ist das Differentialgehäuse 1 drehbeweglich an einem Gehäuse 17 gelagert, welches sich von einem Getriebegehäuse weg er streckt, oder an diesem angeformt ist. Genauer gesagt, sind die Innenlaufrin ge der Lager fest an den zylindrischen Abschnitten des Differentialgehäuses angebracht, und die Außenlaufringe der Lager sind fest an dem Lagerträger und dem Getriebe/Differentialgehäuse 17 jeweils angebracht, wobei Kugeln oder Wälzkörper zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring an geordnet sind. Das Hohlrad 9 wird durch das leerlaufende Zahnrad oder das Getriebezahnrad 11 drehangetrieben und treibt das Differentialgehäuse 1 in Drehrichtung an sowie auch die Vorderachswellen 13a, 13b über die An triebszahnräder 5 und die Nebenräder 7. Die Antriebszahnräder 5 drehen sich relativ zu den Nebenrädern 7 in Abhängigkeit von einer unterschiedli chen Belastung von den Vorderachswellen 13a, 13b, so daß diese Anord nung als eine Differentialeinrichtung dient, welche ermöglicht, daß die Vor derachs/Ausgangswellen 13a, 13b mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkei ten angetrieben werden können.

Das Differentialgehäuse 1 wird von zwei Teilen gebildet, welche auf einfache Weise mittels Schraubverbindungen auf an sich bekannte Weise verbunden sind. Ein Hauptabschnitt 1a des Differentialgehäuses 1 ist ein einheitliches Teil, welches sich von dem Lager weg erstreckt und im wesentlichen die darin angeordnete Zahnradanordnung umgibt. Das Hohlrad 9 ist fest an dem Hauptabschnitt 1a mit Hilfe von Schrauben oder anderen geeigneten Befesti gungseinrichtungen angebracht. Das Hohlrad 9 kann durch ein einfaches leerlaufendes Zahnrad oder ein Getriebezahnrad 11 angetrieben werden, oder es kann mit einem Hypoidzahnrad versehen sein, um in Kämmeingriff mit einem Antriebszahnrad der Antriebswelle zu kommen, wie dies bei an sich üblichen Differentialen der Fall ist. Wenn das Hohlrad 9 eine Drehbewe gung ausführt, dreht sich das Differentialgehäuse 1, um die Vorderachs wellen 13a, 13b auf unterschiedliche Weise anzutreiben.

Wie der aus Fig. 1 zu ersehenden bevorzugten Ausführungsform zu entneh men ist, sind die wesentlichen Bauelemente der Differentialanordnung äu ßerst ähnlich wie bei üblichen Differentialanordnung ausgestaltet. Der Haupt abschnitt des Differentialgehäuses 1a hat jedoch Zahnradzähne 21, welche direkt auf einer Außenumfangsfläche ausgebildet sind, welche axial den Antriebszahnrädern 5 benachbart liegt. Die Art der Zahnradzähne wird vorzugsweise von Kegelzahnradzähnen gebildet, welche mit komplementären Kegelzahnradzähnen in der Nebenantriebseinrichtung zusammenarbeiten.

Jedoch können auch einfache geradverzahnte Zahnräder im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden.

Die Zahnradzähne 21 sind vorzugsweise direkt in einen ebenen Abschnitt 23 des Hauptabschnitts 1a des Differentialgehäuses 1 eingeschnitten und derart beschaffen und ausgelegt, daß sie in Kämmeingriff mit einem Zahnrad 31 einer Nebenantriebseinrichtung kommen. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind die Zahnradzähne 21 einheitlich als ein Teil des einheitlichen Haupt abschnitts 1a des Differentialgehäuses ausgebildet. Eine solche Auslegung führt zu einer Vereinfachung der Anordnung und der gesamten Achsanord nung, ohne daß die Zahnradzähne auf andere Weise zusätzlich angebracht zu werden brauchen.

Fig. 2 zeigt eine Differentialanordnung nach der Erfindung in Verbindung mit einer Getriebeanordnung einer Nebenantriebseinrichtung und angetrieben mittels eines Zahnrads 11 eines Getriebes. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, arbeitet ein treibendes Zahnrad 11 einer Getriebeanordnung (nicht gezeigt) mit dem Hohlrad 9 der Differentialanordnung zusammen. Das Differentialgehäuse 17 ist derart modifiziert, daß es eine Nebenantriebseinrichtung, insbesondere einen Antriebsstrang zum Antreiben einer zusätzlichen Achsanordnung, auf nimmt. Ein Nebenantriebszahnrad 31 arbeitet mit den Zahnradzähnen 21 des Differentialgehäuses 1 zusammen. Wenn daher das Differentialgehäuse 1 angetrieben durch das Getriebezahnrad 11 eine Drehbewegung ausführt, wird das Zahnrad 21 der Nebenantriebseinrichtung zugleich angetrieben. Das Zahnrad 21 der Nebenantriebseinrichtung ist mittels einer Keilverbindung, einer Schraubverbindung oder auf andere Weise, fest mit dem zweiten Hohlrad 33 verbunden. Das Zahnrad 31 der Nebenantriebseinrichtung und das zweite Hohlrad 33 sind drehbeweglich in dem modifizierten zweiten Gehäuse 35 gelagert. Das zweite Hohlrad 33 arbeitet mit einem Antriebs zahnrad 37 einer zusätzlichen Antriebswelle 39 zusammen. Die zusätzliche Antriebswelle 39 erstreckt sich entweder zu einer zweiten Achsanordnung, um eine Hinterachse anzutreiben und somit einen Vierradantrieb zu haben, oder sie kann zum Antreiben einer Zusatzeinrichtung genutzt werden. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, kann die zusätzliche Antriebswelle 39 zu einer üblichen Differentialanordnung führen, um die Hinterachsen wie an sich bekannt anzutreiben.

Die Erfindung ermöglicht somit eine Vereinfachung bei der Umrüstung einer vorhandenen Zweirad-Antriebsanordnung auf eine Vierrad-Antriebsanord nung. Das Differentialgehäuse 1 nach der Erfindung kann bei üblichen Achsanordnungen zum Einsatz kommen, welche keine Zähne haben, welche längs der Außenumfangsfläche ausgebildet sind. Bei üblichen Achsanord nungen wird durch das Abnehmen des Gehäusedeckels das Differentialge häuse freigelegt. Wenn man daher auf einfache Weise das übliche Differenti algehäuse durch das Differentialgehäuse 1 nach der Erfindung ersetzt, so werden durch das Abnehmen der Gehäuseabdeckungen die sich drehenden Zähne 21 freigelegt, welche zum Antreiben einer Nebenantriebseinrichtung oder einer zusätzlichen Achsanordnung genutzt werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform braucht daher nur die Abdeckung und der umgebende Abschnitt des Gehäuses 17 verändert zu werden, um zusätzlich eine Nebenantriebseinrichtung vorzusehen. Ein passendes Gehäuse 35, welches die Zahnräder der Nebenantriebseinrichtung hat, braucht nur in der Nähe des Gehäuses 17 angebracht zu werden, um zu ermöglichen, daß ein Zahnrad 31 mit den Zähnen 21 zusammenarbeiten kann, welche im Differen tialgehäuse ausgebildet sind. Wenn daher das Differentialgehäuse 1 durch die übliche Antriebsanordnung in Drehung versetzt wird, kann ein Drehmo ment auf eine andere Antriebsachse 29 oder eine Zusatzeinrichtung abgege ben werden. Somit ermöglicht die Erfindung eine einfache Umrüstung von Zweirad-Antriebsanordnungen zu einer Vierrad-Antriebsanordnung, oder es kann eine zusätzliche Nebenantriebseinrichtung angetrieben werden.

Obgleich die Erfindung voranstehend an Hand von bevorzugten Ausführun gen beschrieben worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort gezeigten Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderun gen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Während die Erfindung im Zusammenhang mit einem Nebenantrieb zum Antrieben einer Hinterachs anordnung beschrieben und gezeigt worden ist, kann die Erfindung auch bei anderen üblichen Achsanordnung eingesetzt werden, um eine beliebige Nebenantriebseinrichtung für andere Anwendungszwecke anzutreiben.

Claims

1. Achsanordnung, welche folgendes aufweist:
ein erstes Gehäuse (17);
ein Differentialgehäuse (1), welches in dem Gehäuse (17) drehbeweglich angeordnet ist, wobei das Differentialgehäuse (1) ein erstes Hohlrad (9) hat, welches fest damit verbunden ist, und mit einem Getriebezahnrad (11) zusammenarbeitet, das Differentialgehäu se (1) die Differentialgetriebeanordnung enthält, welche derart beschaffen und ausgelegt ist, daß die Differentialdrehbewegung zwischen einem Paar von gegenüberliegenden Ausgangswellen (13a, 13b) verwirklichbar ist, und wobei das Differentialgehäuse (1) Zahnrad zähne (21) hat, welche direkt auf einer Außenfläche desselben ausgebildet sind; und
ein Nebenantriebs-Zahnrad (31), welches mit den Zahnradzäh nen (21) zum Antreiben einer Zusatzeinrichtung zusammenarbeitet, welche direkt auf dem Differentialgehäuse (1) ausgebildet sind.

2. Achsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne (21) auf einem ersten Abschnitt (1a) des Differentialge häuses (1) ausgebildet sind, das Hohlrad (9) fest mit dem ersten Abschnitt (1a) verbunden ist, und der erste Abschnitt (1a) und die Zahnradzähne (21) integral einheitlich als ein einziges Stück ausgebil det sind.

3. Achsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne (21), welche direkt auf dem Differentialgehäuse (1) ausgebildet sind, Kegelzahnradzähne sind.

4. Achsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne (21), welche direkt auf dem Differentialgehäuse (1) ausgebildet sind, Hypoidzahnradzähne sind.

5. Achsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne (21), welche direkt auf dem Differentialgehäuse (1) ausgebildet sind, gerade Zahnradzähne sind.

6. Achsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche in Verbindung mit einer Zusatzeinrichtung, welche folgendes aufweist:
ein zweites Gehäuse (35), welches mit dem ersten Gehäuse (17) verbunden ist, und das Nebenantriebs-Zahnrad (31) drehbe weglich gelagert enthält,
ein zweites Hohlrad (33), welches in dem zweiten Gehäuse (35) drehbeweglich angeordnet ist, und fest mit dem Nebenantriebs- Zahnrad (31) zur Ausführung einer Drehbewegung mit demselben verbunden ist;
eine zusätzliche Welle (39), welche drehbeweglich in dem zweiten Gehäuse (35) gelagert ist und ein Antriebszahnrad (37) hat, welches an einem Ende derselben angebracht ist, wobei das Antriebs zahnrad (37) mit dem zweiten Hohlrad (33) zusammenarbeitet, um eine Antriebsverbindung zwischen dem Differentialgehäuse und der zusätzlichen Ausgangswelle (39) herzustellen.

7. Achsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Differentialgehäuse (1) von einem ersten Haupt abschnitt (1a) gebildet ist, und ein zweiter Abschnitt mittels Schrauben mit demselben verbunden ist, der erste Hauptabschnitt (1a) und der zweite Abschnitt jeweils drehbeweglich in dem Gehäuse (17) mittels eines zugeordneten Paars von Lagern (15a, 15b) gelagert sind, der erste Hauptabschnitt (1a) derart verläuft, daß er im wesentlichen die Differentialgetriebeanordnung umschließt, und daran ausgebildete Zahnradzähne (21) hat, und daß der erste Hauptabschnitt (1a) und die Zahnradzähne (21), welche an diesem ausgebildet sind, ein ein heitliches Teil bilden.

8. Achsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (9) und das Getriebezahnrad (11) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene drehbeweglich angeord net sind und eine parallele Drehachse haben.

9. Achsanordnung, welche folgendes aufweist:
ein erstes Gehäuse (17);
ein Differentialgehäuse (1), welches an dem ersten Gehäuse (17) angebracht ist, wobei das Differentialgehäuse (1) ein erstes Hohlrad (9) hat, welches nicht drehbar zum Zusammenarbeiten mit dem Getriebezahnrad (11) zum Antreiben des Differentialgehäuses (1) vorgesehen ist, wobei das Differentialgehäuse (1) Zahnradzähne (21) hat, welche direkt längs einer Außenumfangsfläche desselben ausgebildet sind und mit einem ersten Abschnitt (1a) des Differential gehäuses (1) einteilig ausgelegt sind;
ein Paar von Lagern (15a, 15b), welche zwischen dem Differentialgehäuse (1) und dem Gehäuse (17) angeordnet sind, um diese drehbar relativ zueinander zu lagern, wobei die Lager (15a, 15b) in der Nähe der gegenüberliegenden Seiten des Differentialgehäuses (1) liegen; und
ein Nebenantriebs-Zahnrad (31), welches mit den Zahnradzäh nen (21) zum Antrieben einer Zusatzeinrichtung zusammenarbeitet, welche direkt auf dem Differentialgehäuse (1) ausgebildet sind;
ein zweiter Gehäuseabschnitt (35), welcher mit dem ersten Gehäuseabschnitt (1a) verbunden ist, und das Nebenantriebsgetriebe enthält, welches in diesem zweiten Gehäuseabschnitt (35) drehbar gelagert ist,
ein zweites Hohlrad (33), welches drehbeweglich in dem zweiten Gehäuseabschnitt (35) angeordnet und fest mit dem Nebenantriebs- Zahnrad (31) zur Ausführung einer Drehbewegung mit demselben verbunden ist; und
eine zusätzliche Ausgangswelle (39), welche drehbeweglich in dem zweiten Gehäuse (35) gelagert ist, und ein Antriebszahnrad (37) hat, welches an einem Ende derselben angebracht ist, wobei das Antriebszahnrad (37) mit dem zweiten Hohlrad (33) zusammenarbeitet, um eine Antriebsverbindung zwischen dem Differentialgehäuse (1) und der zusätzlichen Ausgangswelle (39) herzustellen.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne (21), welche direkt an dem Differentialgehäuse (1a) ausgebildet sind, Kegelzahnradzähne sind.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne (21), welche direkt an dem Differentialgehäuse (1a) ausgebildet sind, Hypoidzahnradzähne sind.

12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradzähne (21), welche direkt an dem Differentialgehäuse (1) ausgebildet sind, geradlinig verzahnte Zahnradzähne sind.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß das Hohlrad (9) und das Getriebezahnrad (11) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene drehbeweglich angeordnet sind und eine parallele Drehachse haben.