DE4126866A1 - Differentialgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe mit einem in einem Differentialgehäuse drehbar gelagerten antreibba­ ren Differentialträger, zwei im Differentialträger in Zy­ linderbohrungen drehbar gehaltenen zueinander koaxialen Achswellenrädern und mehreren im Differentialträger in Bohrungen gelagerten und mit diesem umlaufenden Ausgleichs­ rädern in achsparalleler Anordnung, wobei die Ausgleichsrä­ der zu einem Teil mit dem einen der Achswellenräder und zu einem anderen Teil mit dem anderen der Achswellenräder und untereinander zumindest mit einem des jeweils anderen Teils der Ausgleichsräder in Eingriff sind, zur Erzielung einer ungleichmäßigen Drehmomentverteilung zwischen den Achs­ wellenrädern.

Differentialgetriebe dieser Art werden bei mehrachsgetrie­ benen Kraftfahrzeugen als sogenanntes Mittendifferential verwendet, mit dem das Drehmoment ungleich auf die ange­ triebenen Achsen verteilt wird, in der Regel mit dem größe­ ren Momentenanteil auf die motorbelastete Achse. Ein Differentialgetriebe der genannten Art ist aus der EP 03 47 165 A1 bekannt. Ein derartiges Differential weist Achs­ wellenräder unterschiedlicher Größe auf, die mit axialem Abstand voneinander angeordnet sind, damit die jeweils mit dem einen oder dem anderen der Achswellenräder im Eingriff befindlichen Ausgleichsräder einen Bereich ungestörten gegenseitigen Verzahnungseingriffs finden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differential dieser Art so weiterzubilden, daß sich fertigungstechnische und/oder betriebliche Vorteile ergeben, insbesondere mit einfachen Mitteln extrem ungleiche Drehmomente darstellen lassen oder sich die Fertigung des Differentialträgers vereinfachen läßt oder sich die Baulänge des Differential­ trägers verkürzen läßt. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Achswellenräder von untereinander im wesentlichen gleichem Wälzkreisdurchmesser bei gleichem Außendurchmesser sind und daß zumindest ein Teil der Ausgleichsräder zwei axial unterschiedliche Bereiche mit voneinander unter­ schiedlichen Wälzkreisdurchmessern hat, von denen jeweils einer mit dem einen der Achswellenräder und der andere mit zumindest einem des anderen Teils der Ausgleichsräder in Eingriff sind. Die fertigungstechnischen Vorteile liegen hierbei darin, daß die in der Regel größeren und damit teureren Achswellenräder Gleichteile sein können und daß damit auch die Bohrung für die Achswellenräder in gleicher Weise hergestellt werden kann, insbesondere als Durchgangs­ bohrung, wobei gegebenenfalls eine Abstandshülse zwischen den Achswellenrädern in den Differentialträger einzusetzen ist. Die unterschiedliche Drehmomentverteilung wird durch die unterschiedlichen wirksamen Hebelarme an den Ver­ zahnungsbereichen des zumindest einen Teils der Ausgleichs­ räder erzeugt, die entsprechende unterschiedliche Momenten­ verhältnisse an dem damit in Eingriff befindlichen Achs­ wellenrad einerseits und anderen Ausgleichsrädern anderer­ seits bewirken.

Verschiedene Vorteile können sich jeweils aus der weiteren Ausgestaltung ergeben.

Nach einer ersten Ausführung ist vorgesehen, daß der andere Teil der Ausgleichsräder ebenfalls zwei axial unterschied­ liche Bereiche mit voneinander unterschiedlichen Wälzkreis­ durchmessern hat, wobei der erste Teil der Ausgleichsräder mit seinem jeweils durchmessergrößeren Verzahnungsbereich mit dem zugeordneten Achswellenrad in Eingriff ist und der andere Teil der Ausgleichsräder mit seinem jeweils durch­ messerkleineren Verzahnungbereich mit dem zugeordneten Achswellenrad in Eingriff ist. Hiernach wird das durch das Verhältnis der Wälzkreisdurchmesser des ersten Teils der Ausgleichsräder bestimmte unterschiedliche Drehmomentver­ hältnis noch mit dem Verhältnis der Wälzkreisdurchmesser des zweiten Teils der Ausgleichsräder multipliziert, so daß sich eine extrem ungleiche Drehmomentverteilung erzielen läßt. Eine andere Möglichkeit dieser Ausführung besteht darin, nur jeweils geringfügig in der Zähnezahl voneinander abweichende Verzahnungsbereiche vorzusehen, die beiden Gruppen von Ausgleichsrädern dabei jedoch untereinander identisch auszugestalten, so daß die Zahl der Gleichteile nochmals erhöht wird. Entsprechend gestufte Bohrungen für die beiden Gruppen von Ausgleichsrädern können hierbei in günstiger Weise von der gleichen Seite in den Differential­ korb angebracht werden. Wenn zugleich die Bohrungen für die Achswellenräder als Durchgangsbohrung hergestellt werden, ergibt sich eine sehr günstige Fertigungsweise für den Differentialkorb.

Eine andere mögliche Ausgestaltung besteht darin, daß der andere Teil der Ausgleichsräder einen einheitlichen Verzah­ nungsbereich aufweist und mit dem zugeordneten Achswellen­ rad im wesentlichen gleiche Verzahnungslänge hat und mit diesem in seiner axialen Anordnung übereinstimmt. Die hier­ mit bezeichnete Möglichkeit beinhaltet eine wesentliche Verkürzung der axialen Baulänge, da hiernach die Achs­ wellenräder sehr nah aneinander angenähert werden können, im Extrem mit ihren innenliegenden Stirnseiten unmittelbar aneinanderliegen können.

Eine erste Alternative um die erfindungsgemäße Lehre darzu­ stellen, besteht darin, daß die zwei Bereiche unterschied­ licher Wälzkreisdurchmesser der Ausgleichsräder gleiche Verzahnungsmodule, aber voneinander unterschiedliche Zähne­ zahlen aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß beide Verzah­ nungsbereiche mit dem gleichen Werkzeug spanend herstellbar sind.

Eine zweite Alternative, um die erfindungsgemäße Lehre darzustellen, besteht darin, daß die zwei Bereiche unter­ schiedlicher Wälzkreisdurchmesser der Ausgleichsräder gleiche Zähnezahlen, aber voneinander unterschiedliche Verzahnungsmodule aufweisen, wobei das Verhältnis der Zähnezahlen der Achswellenräder annähernd identisch mit dem umgekehrten Verhältnis der Verzahnungsmodule der Achs­ wellenräder ist. Hierbei ergibt sich eine einfachere Form für den Rohling, der in einer spanlosen Umformung einfacher herzustellen ist.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ist insbesondere bei solchen Differentialen möglich, bei denen die Aus­ gleichsräder auf ihren Zahnköpfen unmittelbar in Taschen des Differentialträgers laufen, wobei eine Lösung mit zapfengelagerten Ausgleichsrädern und gegebenenfalls zapfengelagerten Achswellenrädern nicht ausgeschlossen ist. Die Verzahnung kann jeweils eine gerade Verzahnung sein. Zur Erhöhung der Reibungskräfte ist jedoch eine Schrägver­ zahnung gleichfalls möglich, die aufgrund des Axialschubes in den Verzahnungen erhöhte Reibungskräfte des Differen­ tials an den Stirnflächen der Achswellenräder bewirkt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1a ein erfindungsgemäßes Differential mit ausschließ­ lich gestuften Ausgleichsrädern in einer ersten Ausführung;

Fig. 1b ein erfindungsgemäßes Differential mit ausschließ­ lich gestuften Ausgleichsrädern in einer zweiten Ausführung;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Differential mit einem Satz gestufter und einem Satz gerader Ausgleichsräder;

Fig. 3 ein Differential mit einem Satz gestufter und einem Satz gerader Ausgleichsräder in axial verkürzter Bauweise.

In den Figuren ist jeweils ein Differentialträger darge­ stellt, der in nicht dargestellter Weise in einem Differen­ tialgehäuse zu lagern ist und an dessen erkennbarem Flansch ein Tellerrad zum Antrieb zu befestigen ist.

In den Fig. 1a und 1b sind im Differentialkorb 1 zwei gleichgroße Achswellenräder 3, 4 in Zylinderbohrungen ge­ halten. Der Differentialkorb umfaßt einen Mittelabschnitt 11 mit einem einstückig daran befestigten Flansch 12 zur Befestigung eines nicht dargestellten Antriebstellerrades. Zwei Deckel 13, 14 sind in nicht näher dargestellter Weise an dem Mittelabschnitt 12 befestigt und legen die Achs­ wellenräder 3, 4 und Ausgleichsräder 5, 6 im Differential­ korb axial fest. An den Deckeln sind Ansätze 15, 16, auf denen der Differentialkorb im nicht dargestellten Differen­ tialgetriebegehäuse gelagert werden kann. Unmittelbar mit dem Achswellenrad 3 ist ein Ausgleichsrad S in Eingriff, während unmittelbar mit dem Ausgleichsrad 4 ein anderes Ausgleichsrad 6 in Eingriff ist. Das Ausgleichsrad 5 weist zwei axial voneinander getrennte Verzahnungsbereiche 7, 8 auf, von denen der Verzahnungsbereich 7 mit dem größeren Wälzkreisdurchmesser, hier speziell mit der größeren Zähne­ zahl mit dem Achswellenrad 3 in Eingriff ist. In gleicher Weise weist das Ausgleichsrad 6 zwei Verzahnungsbereiche 9, 10 mit voneinander unterschiedlichem Wälzkreisdurchmesser, d. h. hier mit unterschiedlicher Zähnezahl auf. Hierbei ist jedoch der Verzahnungsbereich 10 mit kleinerer Zähnezahl mit dem anderen Achswellenrad 4 in Eingriff. Die axial einander überdeckenden Verzahnungsbereiche 8 (klein) des Ausgleichsrades 5 und 9 (groß) des Ausgleichsrades 6 sind untereinander in Eingriff, so daß das Übersetzungsverhält­ nis zwischen den Achswellenrädern 3, 4 dem Produkt aus dem Zähneverhältnis der Ausgleichsräderbereiche 7 zu 8, multi­ pliziert mit dem der Ausgleichsräderbereiche 9 zu 10 be­ trägt. Abweichend von der hier dargestellten Ausführung, bei der die Ausgleichsräder untereinander geringfügig ab­ weichen, können diese auch vollständig als Gleichteile ausgebildet sein.

In Fig. 1a stützen sich die Achswellenräder 3, 4 axial nach innen an einem Zwischenabschnitt 17 des Mittel Abschnitts 11 des Differentialkorbs ab. Dieser könnte gege­ benenfalls auch eine gesonderte in den Mittelabschnitt eingesetzte Hülse sein.

In Fig. 1b sind die Achswellenräder 3, 4 von einer durch­ gehenden Durchgangsbohrung 18 im Mittelabschnitt 11 des Differentialkorbs aufgenommen und stützen sich axial nach innen an den Stirnflächen des Verzahnungsbereiches 9 der Ausgleichsräder 6 ab.

Es versteht sich, daß in dieser Ausführung jeweils zumin­ dest zwei Ausgleichsräder 4 und zwei Ausgleichsräder 5 in verschiedenen Umfangspositionen im Differentialkorb vorge­ sehen sind.

In Fig. 2 ist ein Differentialträger 21 erkennbar, der einen Mittelabschnitt 31 mit einem einstückig daran be­ festigten Flansch 32 zur Befestigung eines nicht darge­ stellten Antriebstellerrades aufweist. Zwei Deckel 33, 34 sind in nicht näher dargestellter Weise an dem Mittelab­ schnitt 32 befestigt und legen die Achswellenräder 23, 24 und Ausgleichsräder 25, 26 im Differentialkorb axial fest. An den Deckeln sind Ansätze 35, 36, auf denen der Differen­ tialkorb im nicht dargestellten Differentialgetriebegehäuse gelagert werden kann. Im Differentialkorb sind zwei Achs­ wellenräder 33, 34 untereinander gleicher Größe angeordnet; wie anhand Fig. 1 beschrieben, können diese in jeweils einer eigenen Zylinderöffnung oder in einer durchgehenden Zylinderöffnung eingesetzt sein, wobei der dazwischenlie­ gende Bereich des Differentialkorbes 21 eine eingesetzte Hülse darstellen würde. Mit dem Achswellenrad 23 ist ein erstes Ausgleichsrad 25 unmittelbar in Eingriff, mit dem Achswellenrad 24 ein zweites Ausgleichsrad 26. Das Aus­ gleichsrad 25 weist zwei Verzahnungsbereiche 27, 28 unter­ schiedlichen Wälzkreisdurchmessers, hier speziell unter­ schiedlicher Zähnezahl auf, von denen der größere Verzah­ nungsbereich 27 unmittelbar mit dem Achswellenrad 23 in Eingriff ist und der kleinere Verzahnungsbereich 28 un­ mittelbar mit dem Ausgleichsrad 26, das durchgehend von gleichbleibendem Durchmesser ist. Das Übersetzungsverhält­ nis zwischen den Achswellenrädern 23, 24 bestimmt sich hier ausschließlich nach dem Verhältnis der Zähnezahlen der Verzahnungsbereiche 27, 28 des Ausgleichsrades 25.

In Fig. 3 ist ein Differentialträger 41 erkennbar, der einen Mittelabschnitt 51 mit einem einstückig daran be­ festigten Flansch 52 zur Befestigung eines nicht darge­ stellten Antriebstellerrades aufweist. Zwei Deckel 53, 54 sind in nicht näher dargestellter Weise an dem Mittelab­ schnitt 52 befestigt und legen die Achswellenräder 43, 44 und Ausgleichsräder 45, 46 im Differentialkorb axial fest. An den Deckeln sind Ansätze 55, 56, auf denen der Differen­ tialkorb im nicht dargestellten Differentialgetriebegehäuse gelagert werden kann. In unmittelbarer axialer Anlage an­ einander sind die zwei Achswellenräder 43, 44 von unterein­ ander gleicher Größe eingesetzt, die somit in einer axialen Durchgangsbohrung 58 im Differentialträger untergebracht sein können. Ein erstes Ausgleichsrad 45 ist mit dem Achs­ wellenrad 43 unmittelbar im Zahneingriff, ein zweites Aus­ gleichsrad 46 unmittelbar mit dem Achswellenrad 44. Das Ausgleichsrad 46 hat übereinstimmende Länge und axiale Position mit dem Achswellenrad 44 und kämmt zum anderen mit einem Verzahnungsbereich 48 geringeren Wälzkreisdurch­ messers, hier speziell geringerer Zähnezahl am Ausgleichs­ rad 45. Dieses hat darüber hinaus einen Verzahnungsbereich 47 größeren Wälzkreisdurchmessers, d. h. hier mit größerer Zähnezahl der unmittelbar mit dem Achswellenrad 43 in Ein­ griff ist. Die angedeutete Kontur des Differentialträgers 21 gemäß Fig. 2 läßt die Verkürzung der axialen Baulänge bei der hier gezeigten Ausführung des Differentials er­ kennen.

Es versteht sich, daß in allen drei Figuren jeweils nur ein Ausgleichsrad jeder Art gezeigt ist, das mit einem der Achswellenräder in Eingriff ist, umfangsverteilt jedoch weitere gleichartige Ausgleichsräder im Differentialträger vorgesehen sein können. Anstelle der unterschiedlichen Zähnezahlen könnten auch unterschiedliche Module bei gleicher Zähnezahl zur Verwirklichung der unterschiedlichen Wälzkreisdurchmesser treten.

Bezugszeichenliste

 1, 11, 21 Differentialträger
 2, 12, 22 Flansch
 3, 13, 23 Achswellenrad
 4, 14, 24 Achswellenrad
 5, 15, 25 Ausgleichsrad
 6, 16, 26 Ausgleichsrad
 7, 17, 27 Verzahnungsbereich groß
 8, 18, 28 Verzahnungsbereich klein
 9 Verzahnungsbereich groß
10 Verzahnungsbereich klein

Claims (7)

1. Differentialgetriebe mit einem in einem Differentialge­ häuse drehbar gelagerten antreibbaren Differentialträ­ ger (1, 21, 41), zwei im Differentialträger in Zylin­ derbohrungen drehbar gehaltenen zueinander koaxialen Achswellenrädern (3, 23, 43; 4, 24, 44) und mehreren im Differentialträger in Bohrungen gelagerten und mit diesem umlaufenden Ausgleichsrädern (5, 25, 45; 6, 26, 46) in achsparalleler Anordnung, wobei die Ausgleichs­ räder zu einem Teil mit dem einen der Achswellenräder (3, 23, 43) und zu einem anderen Teil mit dem anderen der Achswellenräder (4, 24, 44) und untereinander zu­ mindest mit einem des jeweils anderen Teils der Aus­ gleichsräder in Eingriff ,sind, zur Erzielung einer ungleichmäßigen Drehmomentverteilung zwischen den Achs­ wellenrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder (3, 23, 43; 4, 24, 44) von untereinander im wesentlichen gleichem Wälzkreisdurch­ messer bei gleichem Außendurchmesser sind und daß zu­ mindest der eine Teil der Ausgleichsräder (5, 25, 45; 6, 26, 46) zwei axial unterschiedliche Bereiche (7, 27, 47; 8, 28, 48) mit voneinander unterschiedlichen Wälz­ kreisdurchmessern hat, von denen jeweils einer mit dem einen der Achswellenräder (3, 23, 43) und der andere mit zumindest einem des anderen Teils der Ausgleichsrä­ der (6, 26, 46) im Eingriff ist.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil der Ausgleichsräder (6) ebenfalls zwei axial unterschiedliche Bereiche (9, 10) mit von­ einander unterschiedlichen Wälzkreisdurchmessern, hat, wobei der erste Teil der Ausgleichsräder (5) mit seinem jeweils größeren Verzahnungsbereich (7) mit dem zuge­ ordneten Achswellenrad (3) in Eingriff ist und der andere Teil der Ausgleichsräder (6) mit seinem jeweils kleineren Verzahnungsbereich (10) mit dem zugeordneten Achswellenrad (4).

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil der Ausgleichsräder (46) einen einheitlichen Verzahnungsbereich aufweist und daß der andere Teil der Ausgleichsräder (46) mit dem zugeordneten Achswellenrad (44) im wesentlichen gleiche Verzahnungslänge hat und mit diesen in seiner axialen Anordnung übereinstimmt.

4. Differentialgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder (43, 44) mit ihren im Differen­ tialträger (41) innenliegenden Stirnseiten sich zumin­ dest mittelbar aneinander abstützen.

5. Differentialgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellenräder (3, 4) sich mit ihren im Differentialträger (1) innenliegenden Stirnseiten un­ mittelbar am größeren mittig liegenden Verzahnungsbe­ reich (9) eines Teils der Ausgleichsräder (6) abstützen.

6. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Bereiche unterschiedlicher Wälzkreisdurch­ messer (7, 27, 47; 8, 28, 48; 9, 10) der Ausgleichsrä­ der (5, 25, 45; 6) gleiche Verzahnungsmodule, aber voneinander unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen.

7. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Bereiche unterschiedlicher Wälzkreisdurch­ messer (7, 27, 47; 8, 28, 48; 9, 10) der Ausgleichsrä­ der (5, 25, 45; 6) gleiche Zähnezahlen, aber voneinan­ der unterschiedliche Verzahnungsmodule aufweisen, wobei das Verhältnis der Zähnezahlen der Achswellenräder (3, 23, 43; 4, 24, 44) annähernd identisch mit dem umge­ kehrten Verhältnis der Verzahnungsmodule der Achs­ wellenräder ist.