DE4115304A1

DE4115304A1 - Differential

Info

Publication number: DE4115304A1
Application number: DE19914115304
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Maerkl; Hans-Peter Dipl In Fleischmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1991-05-10
Filing date: 1991-05-10
Publication date: 1992-11-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Differential, insbesondere ein Zwischenachs differential für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruches 1.

Insbesondere Zwischenachsdifferentiale bedingen oft relativ ineinander verschachtelte Anordnungen der An- und Abtriebselemente, um sowohl den baulichen als auch den räumlichen Zwängen Rechnung zu tragen. So zeigt beispielsweise der japanische Patentabstract 62-80 325 (A) ein Zwi schenachsdifferential, bei dem das die Planetenräder tragende Aus gleichsgehäuse einseitig offen ausgebildet ist und das dieser Seite benachbarte Zentralrad in einem separaten Abtriebsgehäuse gelagert ist. Der Kraftfluß verläuft in herkömmlicher Weise von dem angetriebenen Ausgleichsgehäuse mit den Planetenrädern auf die Zentralräder als Ab triebselemente.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein baulich einfaches und herstellungs technisch günstiges Differential zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfin dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 ge löst. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß werden die Planetenräder über einen Zapfenstern ange trieben, der durch ein Zentralrad hindurch mit einer Antriebswelle trieblich verbunden ist. Werden die Planetenräder und die Zentralräder in axialer Richtung auf ihren Wellen bzw. Zapfen abgestützt, so kann das Ausgleichsgehäuse entfallen.

Bevorzugt wird jedoch in Weiterbildung der Erfindung ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse in Leichtbauweise vorgeschlagen, welches die Ab stützung zumindest der Zentralräder und gegebenenfalls der Planeten räder übernimmt. Eine Leichtbauweise ist deshalb möglich, weil der An triebs-Kraftfluß nicht über das Gehäuse, sondern über den innenliegen den Zapfenstern verläuft. Das Gehäuse kann deshalb beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff aus einer Aluminiumlegierung gegossen oder aber in Umformtechnik aus Blech hergestellt sein.

Das Gehäuse kann einteilig sein, wobei durch entsprechende Ausnehmungen sichergestellt sein muß, daß die innenliegenden Teile wie Zentralräder, Planetenräder und insbesondere der Zapfenstern montierbar sind. In fer tigungstechnisch besonders günstiger Weise kann jedoch auch eine zwei- oder dreiteilige Bauweise verwendet werden, wobei gegebenenfalls bei einer zylindrischen Gestaltung des Ausgleichsgehäuses dessen Mantel durch ein einfaches Rohr gebildet sein kann.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele entnehmbar. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Zwischenachsdifferential für das Antriebsaggregat eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges mit innenliegendem, angetriebenem Zapfenstern und aus Leichtmetall bestehendem Gehäuse;

Fig. 2 ein im wesentlichen gleiches Zwischenachsdifferential mit einem aus Stahlblech geformten Gehäuse;

Fig. 3 ein weiteres Zwischenachsdifferential mit am Zapfenstern abge stützten Planetenrädern und einem zylindrischen Gehäuse;

Fig. 4 ein Zwischenachsdifferential mit einem einteiligen Gehäuse aus Leichtmetall; und

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V der Fig. 4 durch das Zwischen achsdifferential.

In der Fig. 1 ist mit 10 eine Antriebswelle für das Zwischenachsdiffe rential 12 bezeichnet, die an ihrem Ende über eine Steckverzahnung 14 mit einem Zapfenstern 16 trieblich verbunden ist. Der Zapfenstern 16 setzt sich zusammen aus einer Nabe 18 und zwei radial abragende Zapfen 20, auf denen die Planetenräder 22 drehbar gelagert sind.

Mit den Planetenrädern 22 in Eingriff sind zwei Zentralräder 24, 26, die ebenfalls über Verzahnungen 28, 30 einerseits mit der Abtriebswelle 32 und andererseits mit der Abtriebs-Hohlwelle 34 trieblich verbunden sind. Die Planetenräder 22 und die Zentralräder 24, 26 sind in bekannter Weise Kegelzahnräder.

Die Zentralräder 24, 26 weisen unterschiedliche wirksame Durchmesser (im Verzahnungsbereich) auf, so daß durch das Zwischenachsdifferential 12 auf die Abtriebswellen 32, 34 eine ungleiche Drehmomentaufteilung er folgt. Dem Rechnung tragend sind die Zapfen 20 des Zapfensternes 16 in einem definierten Winkel zu einer senkrechten durch die Drehachse des Differentiales 12 geneigt.

Zur jeweils in axialer Richtung wirkenden Abstützung der Kegelräder 22, 24, 26 ist ein im Gießverfahren hergestelltes Gehäuse 36 vorgesehen, welches sich aus einem rotationssymmetrischen, kelchförmigen Gehäuse abschnitt 38 und einem flanschförmigen Gehäuseabschnitt 40 mit zur Drehachse senkrechter Teilungsebene zusammensetzt. Der Gehäuseabschnitt 40 ist in dem Gehäuseabschnitt 38 mittels eines eingesprengten Siche rungsringes 42 gehalten. Zwischen den sphärischen Anlaufflächen 44 am Zentralrad 26 und den sphärischen Anlaufflächen 46 an den Planeten rädern 22 sowie zwischen der stirnseitigen Anlauffläche 48 des Zentral rades 24 und dem Gehäuse 36 an den entsprechenden Innenflächen ist zum Spielausgleich eine Kunststoffscheibe 50 bzw. eine Kunststoffschale 52 vorgesehen. Ferner ist das Gehäuse 36 auf der Hohlwelle 34 bzw. auf der Abtriebswelle 32 durch aus Kunststoff hergestellte Lagerschalen 54, 56 verdrehbar gelagert.

Die Hohlwelle 34 ist in nicht dargestellter Weise an eine Abtriebswelle eines nicht dargestellten Geschwindigkeits-Wechselgetriebes angeschlos sen und treibt über den Zapfenstern 16 die Planetenräder 22 an. Diese sind mit den Zentralrädern 24, 26 in Eingriff und übertragen das Drehmo ment in dem vorbestimmten Verhältnis auf die Hohlwelle 34 und die Ab triebswelle 32. Dabei kann die Hohlwelle 34 trieblich mit einer Hinter achse des Kraftfahrzeuges und die Antriebswelle 32 mit der Vorderachse verbunden sein.

Die axiale Fixierung des gesamten Zwischenachsdifferentiales kann ent weder über den Zapfenstern 16 erfolgen, der beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Sicherungsringes fest mit der Antriebswelle 10 verbunden sein kann. Gleiches gilt jedoch auch für das Zentralrad 26 und/oder das Zentralrad 24. Es reicht jedenfalls aus, eines der drei genannten Funktionselemente axial zu sichern. Das Gehäuse 36 dient le diglich dazu, die Zentralräder und die Planetenräder in der jeweils axialen Richtung abzustützen und deren korrekten Eingriff sicherzu stellen. Über das Gehäuse 36 wird jedoch kein Drehmoment bzw. Antriebs moment übertragen.

Sofern aber sowohl die Zentralräder 24, 26 als auch die Planetenräder 22 axial auf ihren entsprechenden Antriebs bzw. Abtriebselementen gesi chert sind, könnte das Gehäuse 36 auch entfallen. Im Verbindungsbereich (Verzahnung 28) zwischen der Abtriebs-Hohlwelle 34 und dem Zentralrad 24 ist zwischen der Hohlwelle 34 und der Antriebswelle 10 ein Nadel lager 58 vorgesehen, welches eine reibungsarme Relativverdrehung zwi schen der Hohlwelle 34 und der Antriebswelle 10 z. B. beim Durch rutschen der Räder einer Achse des Kraftfahrzeuges sicherstellt.

Das in der Fig. 2 gezeigte Zwischenachsdifferential 60 ist nur soweit beschrieben, als es sich wesentlich von dem Zwischenachsdifferential gemäß Fig. 1 unterscheidet. Dabei besteht dessen Gehäuse 62 aus einem Stahlblech, welches im Tiefziehverfahren umgeformt wurde. Das Gehäuse ist über Nadellager 64, 66 auf der Hohlwelle 34 bzw. der Abtriebswelle 32 gelagert. Der wiederum etwa tulpenförmige Gehäuseabschnitt 68 ist über einen Sicherungsring 70 mit einem ebenfalls eine sphärische Stütz fläche 72 aufweisenden Deckel 74 verbunden. Dabei erfolgt auch die Ab stützung des im Durchmesser größeren Zentralrades 24′ über eine sphäri sche Anlauffläche 76. Das Gehäuse 60 ist über Spannstifte 78 in Dreh richtung mit dem Zapfenstern 16′ verbunden. Dabei weist der Zapfenstern 16′ in den Zapfen 20′ zentrische Bohrungen 80 auf, in die die Spann stifte 78 eingeschlagen sind, wobei diese in den Gehäuseabschnitt 68 eingearbeitete Langlöcher 82 durchdringen. Die Spannstifte 78 bilden damit eine Verdrehsicherung zwischen dem Zapfenstern 16′ und dem Ge häuse 62, wodurch bei gleichen Drehgeschwindigkeiten der Abtriebswellen 32, 34 gegebenenfalls auftretende Relativverdrehungen zwischen dem Zapfenstern 16′ und dem Gehäuse 62 unterbunden sind.

In der Ausführung gemäß Fig. 3 weist das Zwischenachsdifferential 90 ein zylindrisches Gehäuse 92 auf, welches aus einem rohrförmigen Ab schnitt 94 und zwei Deckeln 96, 98 gebildet ist. Die Deckel 96, 98 sind wiederum mit Sicherungsringen 100, 102 mit dem Abschnitt 94 verbunden. Die Verbindung könnte jedoch gegebenenfalls auch durch Umbördeln oder Einrollen der Endbereiche des Rohres 94 hergestellt sein.

Die Zentralräder 24′′ bzw. 26′′ sind mit radial planen Anlaufflächen 104, 105 an den Deckeln 96, 98 axial abgestützt, wobei gegebenenfalls in ihrer Stärke unterschiedliche Anlaufscheiben auch zur Einstellung des Zahnspieles zwischen den Zentralrädern 24, 26 und den Planetenrädern 22′′ vorgesehen sein können.

Die Planetenräder 22′′ sind auf den Zapfen 20′′ des Zapfensternes 16′′ drehbar gelagert. Zur axialen Abstützung der Planetenräder 22′′ sind in die Zapfen 20′′ Gewindebohrungen 106 eingebracht, in die Schrauben 108 mit Köpfen mit großen Anlaufflächen 110 eingeschraubt sind. Die Plane tenräder 22′′ sind somit nicht an dem Gehäuse 92 abgestützt.

Die Fig. 4 und 5 schließlich zeigen ein Zwischenachsdifferential 112 im wesentlichen gleicher Bauart, jedoch mit einem einteiligen Gehäuse 114, das sich aus zwei rotationssymmetrischen Flanschen 116, 118 und zwei diametral gegenüberliegenden Stegen 120, 122 zusammensetzt. Die Stege 120, 122 sind an die Flansche angeformt bzw. einteilig mit diesen aus einer Al-Legierung gegossen.

Die planen Anlaufflächen 124, 126, 128 für die Zentralräder 24′′′, 26′′′ und die Planetenräder 22′′′ innerhalb des Gehäuses 114 sind durch Räumen hergestellt, wobei aufgrund der großen, zwischen den Stegen in Umfangsrichtung gebildeten Freiräume bzw. eine gute Zugänglichkeit für das Räumwerkzeug gegeben ist.

Claims

1. Differential, insbesondere Zwischenachsdifferential für Kraftfahr zeuge, mit miteinander in Eingriff befindlichen Planeten- und Zen tralrädern, wobei der Kraftfluß von einem Antriebselement über die Planetenräder auf die abtreibenden Zentralräder erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement ein Zapfenstern (16) ist, der die Planetenräder (22) trägt und der durch zumindest ein Zen tralrad (24) hindurch mit einer Antriebswelle (10) verbunden ist.

2. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ge häuse (36; 62; 92) vorgesehen ist, an welchem die Planetenräder (22) und/oder die Zentralräder (24, 26) abgestützt sind.

3. Differential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge häuse (114) einteilig ausgebildet ist und Öffnungen zur Montage der Zentralräder (24′′′, 26′′′) Planetenräder (22′′′) und des Zapfen sterns (16) aufweist.

4. Differential nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (114) aus zwei rotationssymmetrischen Flanschen (116, 118) und zwei diametral gegenüberliegenden, an die Flansche angeformten Stegen (120, 122) besteht.

5. Differential nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die planen Anlaufflächen (124, 126, 128) des Gehäuses (114) für die Planetenräder (22′′′) und die Zentralräder (24′′′, 26′′′) durch die Öffnungen hindurch gefräst oder geräumt sind.

6. Differential nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (36, 62, 92) zumindest zweiteilig mit einer senkrecht zur Drehachse liegenden Teilungsebene hergestellt ist.

7. Differential nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (36; 62) im wesentlichen ku gelförmig gestaltet ist und daß die Planeten- und Zentralräder (22 bzw. 24, 26) mit sphärischen Anlaufflächen im Gehäuse geführt sind.

8. Differential nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (62) durch in den Zapfenstern (16′) eingreifende Mittel (Spannstifte 78) mit diesem verbunden ist.

9. Differential nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (22′′) auf dem jeweili gen Zapfen (20′′) des Zapfensternes (16′′) axial gehalten sind.

10. Differential nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge häuse (92) im wesentlichen zylindrisch mit einem Rohrabschnitt (94) und zumindest einem lösbaren Deckel (96, 98) ausgebildet ist.

11. Differential nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in Leichtbauweise aus faserverstärktem Kunststoff, Leichtmetall oder Blech hergestellt ist.