WO2005040642A1

WO2005040642A1 - Kompakte differentialanordnung

Info

Publication number: WO2005040642A1
Application number: PCT/EP2004/009608
Authority: WO
Inventors: Werner Krude; Boris Kracheninnikov
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2004-08-28
Publication date: 2005-05-06
Anticipated expiration: 2006-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung, insbesondere zum Einsatz im An triebsstrang eines Kraftfahrzeuges. Diese umfasst einen um die Drehachse X drehbaren Differentialkorb 2, ein in dem Differentialkorb zentriert gehaltenes Trägerelement 6, das gemeinsam mit dem Differentialkorb 2 um die Drehachse X umläuft und mehrere Zapfen 7 mit darauf drehbar gelagerten Ausgleichsrädern 8 aufweist, sowie zwei mit den Ausgleichsrädern 8 kämmende Seitenwellenräder 11, 12. Zumindest eines der Seitenwellenräder 11, 12 hat eine Nabe 13, 14 zur Drehmomentübertragung auf eine zugehörige Seitenwelle, die teilweise in einen zentralen Durchbruch des Trägerelementes 6 hineinragt. Dabei ist zwischen der Nabe 13, 14 und dem Trägerelement 6 ein Radialspalt ausgebildet.

Description

Kompakte Differentialanordnung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Differentialanordnung, die Teil eines Differentialgetriebes ist und insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dient. Derartige Differentialanordnungen sind hinreichend bekannt. Sie umfassen üblicherweise einen Differentialkorb, in dem Seitenwellenräder auf einer Drehachse angeordnet sind, die zur Drehmomentübertragung mit zugehörigen Seitenwellen verbindbar sind. Die Seitenwellenräder werden über mit dem Differentialkorb umlaufende Ausgleichsräder angetrieben, die um radial zur Drehachse liegende Zapfenachsen drehbar gelagert sind.

Aus der EP 1 203 900 A2 ist ein Kronenraddifferential mit einem Differentialkorb und zwei hierin auf einer Drehachse angeordneten Seitenwellenrädern in Form von Kronenrädern und mehreren mit diesen in Verzahnungseingriff befindlichen Ausgleichsrädern in Form von Stirnrädern bekannt. Die Ausgleichsräder sind auf Zapfen eines sternförmigen Trägerelements, das mit dem Differentialkorb umläuft, drehbar gelagert. Die Kronenräder, die jeweils eine Nabe zur Drehmomentübertragung auf eine zugehörige Seitenwelle aufweisen, sind axial benachbart zum Trägerelement angeordnet. Die US 2 270 567 zeigt ein ähnliches Kronenraddifferential mit von der Mittelebene weg weisenden Naben zur Drehmomentübertragung auf eine zugehörige Seitenwelle.

Die US 6 413 183 B1 zeigt ein Differential, das in Form eine Kegelraddifferentials gestaltet ist. Die Ausgleichsräder sind auf Zapfen drehbar gehalten, wobei die Zapfen gemeinsam mit dem Differentialkorb um die Drehachse umlaufen. Die Seitenwellenräder sind, wie die Ausgleichsräder, als Kegelräder ausgebildet und haben eine Na- be zur Drehmomentübertragung auf die Seitenwellen. Die beiden Naben der Seitenwellenräder sind axial benachbart zu den Zapfen angeordnet.

Aus der DE 101 44 200 A1 ist ein Kronenraddifferential bekannt, das zum Einsatz in 5 einem Hinterachsgetriebe dient. Die Seitenwellenräder sind in axialer Richtung mittels großen Axialsicherungsringen im Differentialkorb abgestützt. Die zur Drehmomentübertragung auf die zugehörigen Seitenwellen dienenden Naben sind vom Differentialkorb weg gerichtet. Sie dienen gleichzeitig zur Lagerung des Kronenraddiffe- rentials in einem Gehäuse. o Die US 1 586 861 offenbart ein Kegelraddifferential mit mehreren mit dem Differeήti- alkorb umlaufenden Ausgleichsrädern und hiermit in Verzahnungseingriff befindlichen Seitenwellenrädern. Die Ausgleichsräder sind auf einem im Differentialkorb gehaltenen Trägerelement auf radialen Zapfen drehbar gehalten. Dabei greifen die Sei- 5 tenwellenräder jeweils mit einer zylindrischen Lagerfläche in einen zentralen Durchbruch des Trägerelements zur radialen Lagerung ein.

Aus der DE 40 03 331 A1 ist ein Sperrdifferential in Form eines Kegelraddifferentials bekannt. Dieses umfaßt seitlich benachbart zum Differentialrädersatz zwei Lamellen- o bremsen, deren Innenlamellenträger jeweils mit einem zugehörigen Seitenwellenrad drehfest verbunden sind. Die Innenlamellenträger sind jeweils mit der zugehörigen Seitenwelle zur Drehmomentübertragung im Verzahnungseingriff. Die Seitenwellenräder sind auf einem Lagerabschnitt der zugehörigen Seitenwelle drehbar gelagert.

.5 Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Differentialanordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, die kompakt ist und eine geringe axiale Baulänge aufweist und gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar ist.

IO Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in einer Differentialanordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen um eine Drehachse X drehbaren Differentialkorb; ein in dem Differentialkorb auf der Drehachse X zentriert gehaltenes trägerelement, das gemeinsam mit dem Differen- tialkorb um die Drehachse X umläuft und einen zentralen Durchbruch sowie zumindest drei Zapfen mit zur Drehachse X senkrechten Zapfenachsen Y aufweist, auf denen jeweils ein zugehöriges Ausgleichsrad drehbar gelagert ist; zwei im Differentialkorb zu einer durch die Zapfenachsen Y aufgespannten Mittelebene M auf entge- gengesetzten Seiten angeordnete und um die Drehachse X drehbare Seitenwellen- wellenräder, die mit den Ausgleichsrädern kämmen; wobei zumindest eines der Seitenwellenräder eine Nabe zur Drehmomentübertragung auf eine zugehörige Seitenwelle hat, die teilweise in den zentralen Durchbruch des Trägerelements hineinragt, wober zwischen der Nabe und dem Trägerelement ein Radialspalt ausgebildet ist; wobei das zumindest eine der Seitenwellenräder in Form eines Kronenrades gestaltet ist und die Ausgleichsräder in Form von Stirnrädern gestaltet sind.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß die Differentialanordnung insgesamt kompakt baut und eine geringe axiale Länge aufweist und gleichzeitig aufgrund des Radialspalts zwischen der Nabe und dem Trägerelement keine erhöhten Anforderungen an Fertigungstoleranzen stellt. Dadurch, daß die Nabe des zumindest einen Seitenwellenrads in den Durchbruch des Trägerelements eintaucht und daß das zumindest eine Ausgleichsrad in Form eines Stirnrades und die Seitenwellenräder in Form von Kronenrädern gestaltet sind, kann der Differentialkorb axial kurz gestaltet werden. Dies ist insofern vorteilhaft, als die erfindungsgemäße Differentialanordnung auch in Einbausituationen mit geringem verfügbaren axialen Bauraum einsetzbar ist. Es ist vorgesehen, daß der Durchbruch einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des hineinragenden Abschnitts der Nabe hat. So können die Fertigungstoleranzen grob gehalten werden. Die Kronenräder sind vorzugsweise mit Radialflächen gegen den Differentialkorb axial abgestützt.

Vorzugsweise weist der Differentialkorb ein topfförmiges erstes Korbteil und ein dek- kelförmiges zweites Korbteil auf, das in dem ersten Korbteil zumindest teilweise mit axialer Überdeckung aufgenommen ist. Nach einer besonders günstigen Ausgestal- tung ist das zweite Korbteil mit einem radialen Deckelabschnitt zwischen einer inneren Schulter des ersten Korbteils und einem in das Korbteil eingesetzten Sicherungsring axial spielfrei gehalten. Nach einer hierzu alternativen Ausgestaltung kann das zweite Korbteil auch einen Flanschabschnitt zum Verbinden mit einem entsprechen- den Flansch des ersten Korbteils aufweisen. Dadurch, daß das zweite Korbteil in dem ersten Korbteil axial spielfrei gehalten ist, werden aufgrund der Drehmomentübertragung auf den Differentialkorb erzeugte Kippmomente gut abgestützt und unmittelbar in zur Lagerung des Differentialkorbs vorgesehene Wälzlager eingeleitet. Zum Beaufschlagen des radialen Deckelabschnitts in Richtung Mittelebene M kann eine Nut, in die der Sicherungsring eingreift, eine Konusfläche aufweisen, so daß das zweite Korbteil zwischen der Schulter und dem Sicherungsring eingespannt wird.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Ausgleichsräder auf den Zapfen glei- tend gelagert. Dabei weisen die Zapfen des Trägerelements vorzugsweise zur Zapfenachse parallel verlaufende Abflachungen auf, die sich in Richtung der Drehachse X gegenüberliegen, damit Schmiermittel zwischen die Ausgleichsräder und den zugehörigen Zapfen gelangen kann.

Die Ausgleichsräder sind auf dem jeweiligen Zapfen des Trägerelements in Bezug auf die Drehachse X radial schwimmend gehalten. Bei Betrieb der Differentialanordnung und auftretenden Fliehkräften können die Ausgleichsräder radial außen zumindest mittelbar gegen den Differentialkorb anlaufen. Mittelbar bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Ausgleichsräder unmittelbar gegen den Differentialkorb oder gegen ein hiermit verbundenes Bauteil, beispielsweise eine Lagerscheibe, anlaufen können. In Bezug auf die Drehachse radial innen können die Ausgleichsräder gegen eine den Querschnitt des Zapfens vergrößernde Anlauffläche anlaufen. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Ausgleichsräder auf dem Zapfen in Richtung zur Drehachse gleiten. Bei Verwendung von mindestens drei Ausgleichsrädern sind die Seitenwellenräder auf der Drehachse X zwangsweise zentriert, da eine radiale Verschiebung durch den Verzahnungseingriff mit den Ausgleichsrädern nicht möglich ist. Eine zusätzliche radiale Lagerung der Seitenwellenräder im Differentialkorb ist dann nicht erforderlich. Das Trägerelement ist, wenn es drei oder mehr Zapfen aufweist, wiederum durch den Eingriff der Zapfen im Differentialkorb auf der Drehachse X zwangszentriert.

Das zumindest eine der beiden Seitenwellenräder kann an seinem der Mittelebene entfernten Ende einen Ansatz aufweisen, mit dem es im Differentialkorb radial gela- gert ist. Eine solche Führung des bzw. der Seitenwellenräder ist insbesondere erforderlich, wenn nur zwei Ausgleichsräder verwendet werden. Die axialen Ansätze verlängern die Verzahnungslänge zur Seitenwelle, so daß höhere Drehmomente übertragen werden können.

5 Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Trägerelement mit seinen Zapfen in mehreren über den Umfang verteilten Ausnehmungen im Differentialkorb gehalten ist. Dabei können die Ausnehmungen in Form von axialen Schlitzen. gestaltet sein, welche sich bis zum deckelseitigen Ende des ersten0 Korbteils erstrecken. Sie können aber auch in Form von radialen Bohrungen gestaltet sein, in die Lagerscheiben zur Lagerung der Zapfen eingesetzt sind.

Nach einer ersten Ausführungsform sind beide Seitenwellenräder in Form von Kronenrädern gestaltet und weisen in den Durchbruch des Trägerelements hineinragen-

15 de Naben auf. Hierzu alternativ kann auch das eine der beiden Seitenwellenräder in Form eines Kronenrads mit Nabe gestaltet sein und das andere der Seitenwellenräder in Form eines Gelenkaußenteils eines Gleichlaufgelenks gestaltet sein, wobei das Gelenkaußenteil eine mit den Ausgleichsrädern kämmende Kronenradverzah- nung aufweist. Diese Ausführungsform kommt insbesondere bei in Bezug auf eine

!0 Fahrzeuglängsachse außermittig versetzter Antriebswelle, beispielsweise im Antriebsstrang eines vorderradgetriebenen Kraftfahrzeugs, zur Anwendung.

Zum Einlaß von Schmiermittel aus einem Getriebegehäuse in den Differentialkorb sind im ersten Korbteil und/oder im zweiten Korbteil axiale Durchbrüche vorgesehen.

5 Diese sind vorzugsweise radial im Bereich der Wälzlager zur Lagerung des Differentialkorbs im Gehäuse angeordnet. Auf diese Weise fördern die Wälzlager, welche insbesondere als Kegelrollenlager ausgestaltet sind, Öl in den Differentialkorb hinein. Dieses kann den Differentialkorb entlang der Abflachungen an den Zapfen über die Ausnehmungen wieder verlassen. Im Mantel des Differentialkorbs können Öffnungen o vorgesehen sein, über die das Öl den Differentialkorb wieder verlassen kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt Figur 1 eine erste Ausführuπgsform einer erfindungsgemäßen Differentialanordnung im Längsschnitt;

5 Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Differentialanordnung im Längsschnitt;

Figur 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Differentialanordnung im Längsschnitt;0 . . _{. .} Figur 4 eine vierte Ausfühfungsform einer eriϊndungsgemäßen Differentialanordnung im Längsschnitt; Figur 5 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Differentialanordnung im Längsschnitt;5 Figur 6 ein Trägerelement einer der Differentialanordnungen nach einer der Figuren 1 bis 5 in Draufsicht.

Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Differentialanordnungen entsprechen hinsicht- >o lieh ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise einander weitestgehend und werden daher im folgenden gemeinsam beschrieben. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es ist eine Differentialanordnung 1 mit einem Differentialkorb 2 gezeigt, der in einem nicht dargestellten feststehenden Gehäuse zu lagern ist. Die Differentialanordnung 1 ist Teil eines Differentialgetriebes im Antriebsstrang eines !5 Kraftfahrzeuges und dient zur Drehmomentübertragung von einer nicht dargestellten Längsantriebswelle auf zwei Seitenwellen. Hierfür weist der Differentialkorb 2, welcher mehrteilig ausgebildet ist und ein topfförmiges erstes Korbteil 3 sowie ein dek- kelförmiges zweites Korbteil 4 umfaßt, einen Flansch 5 auf, an dem ein nicht dargestelltes Tellerrad zum Einleiten eines Drehmomentes in die Differentialanordnung ιo angebracht wird.

In dem Differentialkorb 2, der eine Drehachse X definiert, um die die beiden Seitenwellen drehbar sind, ist ein Trägerelement 6 angeordnet, welches gemeinsam mit dem Differentialkorb 2 um die Drehachse X umläuft. Wie insbesondere in Figur 6 er- sichtlich, ist das Trägerelement 6 sternförmig ausgeführt und hat drei Zapfen 7, 7', 7" mit zur Drehachse X senkrechten Zapfenachsen Y, Y', Y" sowie einen zentralen Durchbruch 9. Im ersten Korbteil 3 sind regelmäßig über den Umfang verteilt eine der Anzahl der Zapfen 7 entsprechende Anzahl von Ausnehmungen 10 vorgesehen, in die die Zapfen 7 eingreifen.

Auf jedem der Zapfen 7 ist jeweils ein Ausgleichsrad 8 in Form eines Stirnrades drehbar gelagert, wobei als Lagerung eine Gleitlagerung vorgesehen ist. Die Ausgleichsräder 8 sind auf dem zugehörigen Zapfen 7 axial begrenzt beweglich, wobei sie durch den Verzahnungseingriff mit den Seitenwellenrädern 11, 12 auf dem Zapfen 7 axial schwimmend gehalten sind. Bei Rotation des Differentialkorbes 2 und dadurch auftretenden Fliehkräften laufen die Ausgleichsräder 8 radial außen gegen eine Innenwandung 19 des Differentialkorbes 2 an. Bei stillstehendem Differentialkorb

2 sind die Ausgleichsräder 8 radial innen gegen eine den Zapfen 7 im Querschnitt vergrößernde Anlauffläche 34 abgestützt.

Über das Trägerelement 6 und die Ausgleichsräder 8 werden das erste Seitenwellen- rad 11 und das zweite Seitenwellenrad 12 angetrieben. Dabei sind die Seitenwellenräder 11 , 12 als Kronenräder ausgeführt, die jeweils zu einer die Zapfenachsen Y enthaltenden Mittelebene M gerichtete Kronenradverzahnungen aufweisen, die mit den Ausgleichsrädern 8 kämmen. Die beiden Seitenwellenräder 11, 12 haben jeweils Naben 13, 14 mit einer Innenverzahnung, in die jeweils ein Wellenzapfen 24, 25 (nur in Figur 4 gezeigt) der zugehörigen Seitenwellen drehfest eingesteckt werden kann. Dabei richtet sich die Länge der Naben 13, 14 nach dem zu übertragenden Dreh- moment. Um die axiale Baulänge der Differentialanordnung 1 kurz zu halten, ragen die Naben 13, 14 in den zentralen Durchbruch 9 des Trägerelementes 6 hinein. Ausgehend von den Naben 13, 14 verjüngen sich die Seitenwellenräder 11 , 12 nach radial außen, so daß die aufgrund der Drehmomentübertragung in den Seitenwellenrädern 11, 12 entstehenden Spannung gering gehalten sind.

Das erste Seitenwellenrad 11 ist axial unter Zwischenschaltung einer reibmindernden Anlaufscheibe 15 mit einer Radialfläche gegen einen Boden 17 des ersten Korbteils

3 abgestützt. Gleichermaßen ist auf der axial gegenüberliegenden Seite das zweite Seitenwellenrad 12 mit einer Radialfläche unter Zwischenschaltung einer zweiten Anlaufscheibe 16 gegen einen Deckelabschnitt 18 des zweiten Korbteils 4 axial abgestützt. Dabei werden die Anlaufscheiben 15, 16 nach Messung der axialen Baulänge zwischen den beiden Seitenwellenrädem 11, 12 derart ausgewählt, daß ein 5 Mindestspiel für die Verzahnung zwischen den Ausgleichsrädern 8 und den Seitenwellenrädem 11, 12 gewährleistet ist.

Zur Lagerung der Differentialanordnung 1 in dem nicht dargestellten Gehäuse hat der Differentialkorb 2 zwei einander entgegengesetzt gerichtete Lageransätze 26, 27

10 zur Aufnahme von Wälzlagern 31 , 32 (lediglich in Figur 4 dargestellt). Benachbart zu den Wälzlagern 31, 32, die vorzugsweise als Kegelrollenlager ausgeführt sind, befinden sich mehrere über den Umfang verteilte axiale Durchbrüche 28, 29 im Boden 17 des ersten Korbteils 3 sowie im Deckelabschnitt 18 des zweiten Korbteils 4. Bei Rotation des Differentialkorbes 2 im Gehäuse wird durch die Wälzlager 31, 32 Öl in

I5 Richtung Differentialkorb 2 gefördert, welches durch die Durchbrüche 28, 29 in den Differentialkorb 2 hineingelangt und dort zur Kühlung und Schmierung der drehenden Bauteile dient. Dabei schmiert das Öl zunächst die Gleitflächen zwischen den Seitenwellenrädem 11 , 12 und der jeweils zugehörigen Anlaufscheibe 15, 16. Das in dem Differentialkorb 2 vorhandene Öl schmiert ebenfalls die Lagerflächen zwischen

.0 den Zapfen 7 des Trägerelementes 6 und den jeweils hierauf gelagerten Ausgleichsrädern 8. Hierfür sind, wie insbesondere aus Figur 6 hervorgeht, an jedem Zapfen 7, 7', 7" parallel zur jeweils zugehörigen Zapfenachse Y, Y', Y" verlaufende Abflachungen 21, 21', 21" vorgesehen. Durch diese fließt das Öl zu den Lagerflächen.

.5 Im folgenden werden die Unterschiede der gezeigten Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis 4 beschrieben, wobei unterschiedliche Bauteile mit Bezugsziffern mit entsprechend der Figur-Nummer tiefergestellten Indizes versehen sind.

Ein erster Unterschied besteht hinsichtlich der Fixierung des Trägerelements 6 im 30 Differentialkorb 2. Dabei sind bei den Differentialanordnungen 1ι, 1₃ nach den Figuren 1 und 3 Ausnehmungen 10ι, 10₃ im ersten Korbteil 3 vorgesehen, die in Form von axialen Schlitzen gestaltet sind. In diese greifen die Zapfen 7 ein, so daß das Trägerelement 6 gemeinsam mit dem Differentialkorb umläuft. Zur Montage des Trä- gerelementes 6 wird dieses inklusive auf die Zapfen 7 aufgeschobenen Ausgleichsrädern 8 in das erste Korbteil 3 hineingeschoben. Anschließend wird das zweite Seitenwellenrad 12 in Verzahnungseingriff mit den Ausgleichsrädern 8 gebracht und zuletzt das zweite Korbteil 4 in das erste Korbteil 3 axial spielfrei eingesetzt. Hierzu

5 alternativ zeigen die Figuren 2 und 4 Differentialanordnungen 1₂, 1₄ mit Ausnehmungen 10₂₎ 10₄ welche in Form von Radialbohrungen gestaltet sind. In die Ausnehmungen 10₂, 10 sind jeweils Lagerscheiben 30 zur Aufnahme eines zugehörigen Zapfens 7 eingesetzt. Zur Montage wird zunächst das Trägerelement 6 in den Differentialkorb 2 eingefädelt. Anschließend werden die Ausgleichsräder 8 durch die Ausneh-

0 mungen 10₂, 10₄ auf die Zapfen 7 aufgeschoben. Zuletzt werden die Lagerscheiben 30 in die Ausnehmungen 10₂, 10₄ eingesetzt.

Ein weiterer Unterschied besteht hinsichtlich der Ausgestaltung des deckeiförmigen zweiten Korbteils 4. Wie oben beschrieben umfassen die Differentialkörbe 2ι, 2₂

5 nach den Figuren 1 und 2 jeweils ein zweites Korbteil 4^ 4₂, das mit einem Dek- kelabschnitt 18 in eine Eindrehung des ersten Korbteils 3ι, 3₂ eingesetzt und mittels eines Sicherungsrings 23 axial spielfrei gehalten ist. Demgegenüber weisen die zweiten Korbteile 4₃, 4₄ jeweils einen Flanschabschnitt 33₃, 33 auf, der zum Verbinden mit dem Flansch 5 des zugehörigen ersten Korbteils 3₃, 3₄ dient. Dabei ist der

:o Flanschabschnitt 33₃ nach Figur 3 in einer Radialebene mit dem Deckelabschnitt 18₃, während der Flanschabschnitt 33 nach Figur 4 axial versetzt an den Deckelabschnitt 18₄ angeschlossen ist.

Ein dritter Unterschied besteht in der Ausgestaltung der Naben 13, 14 der Seitenwel- !5 lenräder 11 , 12. Zur Übertragung von größeren Drehmomenten ist auch eine längere Verzahnung zwischen Nabe 13, 14 und zugehörigem Wellenzapfen 24, 25 erforderlich. Die Naben 13, 14 nach den Figuren 1 bis 3 haben größere axiale Längen zur Übertragung von größeren Drehmomenten. Hierfür weisen die Naben 13, 14 jeweils einen gegenüber den gegen die Anlaufscheiben 15, 16 abgestützten Radialflächen (0 axial nach außen abstehende Abschnitte auf. Mit diesem Abschnitten können die Seitenwellenräder 11 , 12 in dem Differentialkorb 2 radial gelagert sein. Demgegenüber haben die Seitenwellenräder 11₄, 12₄ gemäß Figur 4 axial kürzer bauende Naben 13₄, 14₄ zur Übertragung von kleineren Drehmomenten. Dabei schließen die Naben 13₄, 14₄ in Richtung Boden 17 bzw. Deckelabschnitt 18₄ axial bündig mit den Radialflächen ab, welche gegen die Anlaufscheiben 15, 16 abgestützt sind. Die Seitenwellenräder 11₄, 12₄ sind in diesem Fall über die eingesteckten Seitenwellen radial gehalten, welche in den Lageransätzen 26, 27 gleitend gelagert sind.

5 Es versteht sich, daß die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele mit untereinander beliebigen Merkmalskombinationen ausgeführt sein können. Beispielsweise können die deckeiförmigen zweiten Korbteile 4₃, 4₄ mit integrierten Flanschabschnitten 33₃, 33 gemäß den Figuren 3 und 4 auch in Differentialanord-

0 nungen nach den Figuren 1 oder 2 eingesetzt werden können. Gleichermaßen können auch Seitenwellenräder 11, 12 mit axial länger bauenden Naben 13, 14 gemäß den Figuren 1 bis 3 in einer Differentialanordnung 14 gemäß Figur 4 mit zweitem Korbteil 4₄ mit zum Deckelabschnitt 18 axial versetztem Flanschabschnitt 33₄ eingesetzt werden. Auch die Gestaltung der Ausnehmungen 10 zum Halten der Zapfen 7

I5 des Trägerelements 6 in Form von Radialbohrungen oder Längsschlitzen sind beliebig austauschbar.

In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Differentialanordnung gezeigt. Diese entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionswei- .0 se weitestgehend den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 4, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern und unterschiedliche Bauteile mit entsprechend tiefergestellten Indizes versehen.

.5 Im Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsformen weist die Differentialanordnung nach Figur 5 anstelle eines zweiten Seitenwellenrads in Form eines Kronenrads mit einteiliger Nabe ein Seitenwellenrad 12s in Form eines Gelenkaußenteils eines Gleichlaufgelenks 35 auf. Eine derartige Differentialanordnung dient insbesondere zum Einsatz in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen mit in Bezug auf

30 eine Fahrzeuglängsachse außermittig versetzt angeordneter Antriebswelle, beispielsweise bei vorderradgetriebenen Kraftfahrzeugen mit quer eingebautem Motor. Dabei wird mit dem Gleichlaufgelenk 35 eine nicht dargestellte Seitenwelle antriebsverbunden, welche gegenüber der Drehachse X des Differentialkorbs 2₅ Winkelbe- wegungen ausführen kann. Mit dem in Bezug auf die Mittelebene M gegenüberliegenden Seitenwellenrad 11₅ wird ein nicht dargestellter sogenannter "Linkshaft" drehfest verbunden, an dessen der Differehtialanordnung abgewandtem Ende eine zweite Seitenwelle über ein Gleichlaufgelenk angeschlossen ist.

Das gezeigte Gleichlaufgelenk 35 ist in den Differentialkorb 2₅ integriert, wobei das Gelenkaußenteil 12s gegen eine Anlaufscheibe 16 und diese wiederum gegen das zweite Korbteil 4₅ abgestützt ist. Das Gleichiaufgelenk 35 umfaßt neben dem Gelenkaußenteil 12_& mit Außenbahnen 36 ein Gelenkinnenteil 37 mit Innenbahnen 38 sowie in jeweils einem Paar von Außenbahnen 36 und Innenbahnen 38 eine drehmomentübertragende Kugel 39. Dabei sind die Kugeln 39 von einem Käfig 41 in der Winkelhalbierenden Ebene gehalten. In das Gelenkinnenteil 37 ist ein Wellenzapfen 25_δ zur Drehmomentübertragung auf die zugehörige nicht dargestellte Seitenwelle drehfest eingesteckt und mittels eines Sicherungsrings 42 axial gesichert.

Das zweite Korbteil 4s hat einen Flanschabschnitt 33 , der mit dem Flansch 5 des ersten Korbteils 3₅ sowie mit einem Tellerrad 43, über das ein Drehmoment in den Differentialkorb 2₅ eingeleitet wird, durch Verbindungsmittel 44 verbunden ist. Das zweite Korbteil 4₅ hat ferner einen zweiten Lageransatz 27, auf dem ein Lagerinnen- ring des Wälzlagers 32 zum Lagern des Differentialkorbs 2₅ im Gehäuse 45 aufsitzt. Im zweiten Korbteil 4s sind radial im Bereich des Wälzlagers 32 Durchbrüche nach obiger Art vorgesehen, welche zum Einlaß von Schmiermittel aus dem Gehäuse 45 in den Differentialkorb 2s dienen. Um zu verhindern, daß Schmiermittel aus dem Gehäuse 45 heraus- bzw. Schmutz hineingelangt, ist eine Faltenbalganordung 46 mit Dichtung 47 vorgesehen, welche den Ringraum zwischen dem Gehäuse 45 und dem Wellenzapfen 25s abdichtet.

Das Gelenkaußenteil 12s hat eine Kronenradverzahnung, die mit den Ausgleichsrädern 8 zur Drehmomentübertragung kämmt. Dabei wird das Gelenkaußenteil 12₅ durch die drei Ausgleichsräder 8, wie bereit oben beschrieben, auf der Drehachse X zentriert gehalten, so daß es keiner zusätzlichen radialen Zentriermittel bedarf. Es ist selbstverständlich, daß jedes der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele auch mit einem integrierten Gleichlaufgelenk gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Figur 5 ausgeführt sein kann. Die gezeigten Merkmale sind untereinander beliebig austauschbar.

GKN Driveline International GmbH 25. August 2004

Hauptstraße 130 Oy/bec (20040417)

53797 Lohmar Q03065WO10

Kompakte Differentialanordnung

Bezugszeichen liste

1 Differentialanordnung

2 Differentialkorb

3 erstes Korbteil

4 zweites Korbteil 5 Flansch

6 Trägerelement

7 Zapfen 8 Ausgleichsrad / Stirnrad 9 Durchbruch

10 Ausnehmung

11 erstes Seitenwellenrad / Kronrad

12 zweites Seitenwellenrad / Kronrad

13 Nabe

14 Nabe

15 Anlaufscheibe

16 Anlaufscheibe

17 Boden

18 Deckelabschnitt

19 Innenwandung

20 Schulter

21 Abflachung 22 Ringnut

23 Sicherungsring

24 Wellenzapfen

25 Wellenzapfen

26 erster Lageransatz

27 zweiter Lageransatz

28 Durchbruch

29 Durchbruch

30 Lagerscheibe

31 Wälzlager

32 Wälzlager

33 Flanschabschnitt

34 Anlauffläche

35 Gleichlaufgelenk

36 Außenbahn

37 Gelenkinnenteil

38 Innenbahn

39 Kugel

41 Käfig

42 Sicherungsring

43 Tellerrad

44 Verbindungsmittel

45 Gehäuse

46 Faltenbalganordung

47 Dichtung

X Drehachse

Y Zapfenachse

Claims

GKN Driveline International GmbH 25. August 2004 Hauptstraße 130 Oy/bec (20040417) 53797 Lohmar Q03065WO10Kompakte DifferentialanordnungPatentansprüche

1. Differentialanordnung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen um eine Drehachse X drehbaren Differentialkorb (2); ein in dem Differentialkorb (2) auf der Drehachse X zentriert gehaltenes Trägerelement (6), das gemeinsam mit dem Differentialkorb (2) um die Drehachse

X umläuft und einen zentralen Durchbruch (9) sowie mehrere Zapfen (7) mit zur Drehachse X senkrechten Zapfenachsen Y aufweist, auf denen jeweils ein zugehöriges Ausgleichsrad (8) drehbar gelagert ist; zwei im Differentialkorb (2) zu einer durch die Zapfenachsen Y aufgespannten Mittelebene M auf entgegengesetzten Seiten angeordnete und um die Drehachse X drehbare Seitenwellenwellenräder (11 , 12), die mit den Ausgleichsrädern kämmen; wobei zumindest eines der Seitenwellenräder (11 , 12) eine Nabe (13, 14) zur Drehmomentübertragung auf eine zugehörige Seitenwelle hat, die teilweise in den zentralen Durchbruch (9) des Trägerelements (6) hineinragt, wobei zwischen der Nabe (11 , 12) und dem Trägerelement (6) ein Radialspalt ausgebildet ist; wobei das zumindest eine der Seitenwellenräder (11, 12) in Form eines Kronenrades gestaltet ist und die Ausgleichsräder (8) in Form von Stirnrädern gestaltet sind.

Differentialanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Differentialkorb (2) ein topfförmiges erstes Korbteil (3) und ein deckeiförmiges zweites Korbteil (4) aufweist, das in dem ersten Korbteil (3) zumindest teilweise mit axialer Überdeckung aufgenommen ist, wobei das erste Seitenwellenrad (11) mit einer ersten Radialfläche gegen das erste Korbteil (3) axial abgestützt ist und das zweite Seitenwellenrad (12) mit einer zweiten Radialfläche gegen das zweite Korbteil (4) axial abgestützt ist.

Differentialanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß das zweite Korbteil (4) mit einem radialen Deckelabschnitt (18) zwischen einer Schulter (20) des ersten Korbteils (3) und einem Sicherungsring (23) axial spielfrei gehalten ist.

Differentialanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß das zweite Korbteil (4) einen Flanschabschnitt (33) zum Verbinden mit einem entsprechenden Flansch (5) des ersten Korbteils (3) aufweist.

Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (7) des Trägerelements (6) zur Zapfenachse Y parallel verlaufende Abflachungen (21) zur Schmierung aufweisen.

6. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (8) auf den Zapfen (7) gleitend gelagert sind.

7. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (8) durch den Verzahnungseingriff mit den Seitenwel- lenrädern (11 , 12) auf dem jeweiligen Zapfen (7) radial schwimmend gehalten sind.

8. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (8) - in Bezug auf die Drehachse X radial außen - zumindest mittelbar gegen den Differenialkorb (2) anlaufen können.

9. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (8) - in Bezug auf die Drehachse X radial innen - gegen eine den Querschnitt des Zapfens (7) vergrößernde Anlauffläche (34) anlaufen können.

10. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (6) mit seinen Zapfen (7) in mehreren über den Umfang verteilten Ausnehmungen (10) im Differentialkorb (2) auf der Drehachse X zentriert gehalten ist.

11. Differentialanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (10) in Form von axialen Schlitzen gestaltet sind, welche sich bis zum deckelseitigen Ende des ersten Korbteils (3) erstrecken.

12. Differentialanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (10) in Form von Radialbohrungen gestaltet sind, in die Lagerscheiben (30) zur Lagerung der Zapfen (7) eingesetzt sind.

13. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Korbteil (3) und/oder das zweite Korbteil (4) axiale Durchbrüche (28, 29) zum Einlaß von Schmiermittel aus dem Getriebegehäuse in den Differentialkorb (2) aufweisen.

14. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seitenwellenräder (11 , 12) in Form von Kronenrädern gestaltet sind und in den Durchbruch (9) des Trägerelements (6) hineinragende Naben (13, 14) aufweisen.

15. Differentialanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Seitenwellenräder (11, 12) in Form eines Kronenrads mit Nabe (13) gestaltet ist und das andere der Seitenwellenräder (11 , 12) in Form eines Gelenkaußenteils eines Gleichlaufgelenks gestaltet ist, wobei das Gelenkaußenteil eine mit den Ausgleichsrädern (8) kämmende Kronradverzahnung aufweist.