BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Differentialgetriebe sowie unterschiedliche Konzepte zur Lagerung des Achsabtriebsrads am Differentialgehäuse sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Lediglich beispielhaft wird auf die EP 2 740 562 B1 , DE 10 2017 006 417 A1 und DE 10 2016 218 087 A1 verwiesen. Insbesondere die über die Verzahnung des Achsabtriebsrads eingebrachten Axialkräfte können zu einem“Verkippen“ und damit zu einer Verlagerung der Verzah nung führen, was wiederum einen ungünstigeren Zahnkontakt und damit eine ungleichmäßige Bewegungsübertragung (Drehzahl, Drehmoment) bedingt. Die ungleichmäßige Bewegungsübertragung hat akustische Auffälligkeiten zur Folge, was wiederum Anlass für Fahrzeugbeanstandungen sein kann. Insbesondere in Hinblick auf neue, einen Elektroantrieb aufweisende Fahr zeugkonzepte, gewinnen diese akustischen Beanstandungen immer mehr an Gewichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Differentialgetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubil den, dass die unerwünschte Verlagerung der Verzahnung verhindert und damit die Gefahr des Auftretens von akustischen Auffälligkeiten im Betrieb verringert wird. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

In bekannter Art und Weise umfasst das Differentialgetriebe ein drehbar gelagertes Differentialgehäuse sowie ein drehfest auf dem Differentialgehäu se gelagertes, eine Außenverzahnung aufweisendes Achsabtriebsrad, das seinerseits über seine Außenverzahnung mit einer zugeordneten Antriebs welle kämmt und angetrieben wird.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Differentialgehäuse an seiner äußeren Umfangsfläche zwei Passflächen und das Achsabtriebsrad an sei ner inneren Umfangsfläche zwei entsprechende, radial gegenüberliegende Passflächen aufweist. Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hinge wiesen, dass die am Differentialgehäuse und die am Achsabtriebsrad ausge bildeten Passflächen als umlaufende Passflächen ausgebildet sind. Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass die an der äußeren Umfangs fläche des Differentialgehäuses und die an der inneren Umfangsfläche des Achsabtriebsrads ausgebildeten Passflächen dabei jeweils als in axialer Richtung betrachtet separate, in einem Abstand A geometrisch voneinander getrennt angeordnete Passflächen ausgebildet sind und dass das Achsab triebsrad auf das Differentialgehäuse aufgepresst ist, so dass das Achsab triebsrad und das Differentialgehäuse mittels einer ersten Presspassung und einer davon separaten, im Abstand A axial beabstandeten zweiten Presspassung miteinander verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Effekt, dass aufgrund der beiden separaten, im Abstand A axial beabstandeten Presspassungen eine äußerst kippsteife Lagerung zur Verfügung gestellt ist. Hierdurch ist in vor teilhafter Weise gewährleistet, dass sämtliche aus der Verzahnung resultie- renden Kräfte mittels der erfindungsgemäßen kippsteifen Lagerung aufge nommen werden können. Die Kippneigung ist dadurch deutlich reduziert, mit der Konsequenz, dass ein optimaler Zahnkontakt und damit eine gleichmäßi ge, keine unerwünschten Störgeräusche verursachende Bewegungsübertra gung sichergestellt ist.

Vorzugsweise sind dabei in axialer Richtung betrachtet sowohl die an der äußeren Umfangsfläche des Differentialgehäuses ausgebildeten Passflächen als auch die an der inneren Umfangsfläche des Achsabtriebsrads ausgebil deten Passflächen jeweils durch eine in die jeweilige Umfangsfläche einge- brachte, umlaufende Nut voneinander getrennt, wobei die Nuten in axialer Richtung betrachtet jeweils eine dem Abstand A entsprechende Länge auf weisen. Durch die Nut ist eine einfach herzustellende, wirksame geometri sche Trennung der Passflächen und damit der Presspassung sichergestellt. Ein weiterer Vorteil ist, dass der durch die Nut bedingte Materialabtrag sich positiv auf das Bauteilgewicht auswirkt, so dass eine besonders gewichtsop timierte Konstruktion ermöglicht ist. Durch eine entsprechende Dimensionie rung der Nuttiefe kann auf einfache Art und Weise Einfluss auf den Materialabtrag und damit auf die Gewichtseinsparung genommen werden.

Bevorzugt weisen dabei die Nuten eine rechteckige, dreiecksförmige oder halbrunde Grundform auf.

Um eine ausreichend kippsteife Lagerung gewährleisten zu können, sollte der Abstand A zwischen den Passflächen möglichst groß sein. Erste Versu che haben gezeigt, dass der gewünschte Effekt, nämlich die kippsteife Lage rung gewährleistet ist, wenn

0,5 < A/L < 0,7,

wobei mit L die in axialer Richtung betrachtete axiale Länge der inneren Umfangsfläche des Achsabtriebsrads bezeichnet ist. Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Differentialgetriebes zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Presspassungen eine geringe radiale Überdeckung von 10 bis 50pm aufweisen und dass zwischen dem Achsabtriebsrad und Differentialgehäuse eine zusätzliche Stoff- oder form schlüssige Verbindung ausgebildet ist. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass aufgrund der relativ geringen radialen Überdeckung die beiden Bauteile einfach zu fügen sind und zudem - aufgrund der zusätzlichen stoff- oder formschlüssigen Verbindung - eine hohe Drehmomentübertragung sichergestellt ist.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der ersten Ausführungsform ist dabei die zusätzliche Verbindung in Form einer Schweißverbindung ausgebildet. Ne ben einer schnellen, einfachen und damit kostengünstigen Herstellung ist hierdurch zudem noch gewährleistet, dass eine weitere axiale Fixierung nicht notwendig ist.

Um zusätzlich Bauteilgewicht einzusparen, ist bevorzugt die Schweißverbin dung als eine einseitige, lediglich im Bereich der ersten Presspassung oder im Bereich der zweiten Presspassung angeordnete umlaufende Schweiß nahtlage ausgebildet.

Vorzugsweise ist die Schweißverbindung mittels Elektronen- oder Laser schweißen hergestellt.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der ersten Ausführungsform ist die zusätzliche Verbindung in Form einer Polygon- oder Passverzahnung aus gebildet, wobei zwischen Achsabtriebsrad und Differentialgehäuse ein eine Relativbewegung in axiale Richtung verhinderndes Sicherungselement an geordnet ist. Vorteilhaft an der zweiten Ausgestaltung ist, dass diese auf grund der formschlüssigen Verbindung ein im Vergleich zur ersten Ausgestaltung geringes Bauteilgewicht aufweist. Vorzugsweise ist dabei das Sicherungselement in Form eines Sicherungs rings, insbesondere in Form eines keilförmigen Sicherungsrings, ausgebildet.

Eine alternative zweite Ausführungsform der erfindungsmäßen Zahnlagerung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Presspassungen eine radiale Überdeckung von >200pm aufweisen und dass das Achsabtriebsrad lediglich über die aus den beiden Presspassungen resultierenden kraftschlüssigen Verbindungen dreh- und axialfest mit dem Differentialgehäuse verbunden ist. Flierdurch ist in vorteilhafter Weise eine besonders gewichtsoptimierte Aus gestaltung zur Verfügung gestellt.

Vorzugsweise ist das Differentialgehäuse aus Gusseisen und das Achsab triebsrad aus einem härtbaren Werkstoff hergestellt.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.

In der Zeichnung bedeutet:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Differentialgetriebes;

Fig. 2 das Differentialgetriebe aus Fig. 1 in der Draufsicht;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Differentialgetriebes in Schnittdar stellung;

Fig. 4 das Differentialgetriebe aus Fig. 3 in der Draufsicht;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Differentialgetriebes, und

Fig. 6 das Differentialgetriebe aus Fig. 5 in der Draufsicht. In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermei dung von Wiederholungen gleiche Bauteile und Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erfor derlich oder sinnvoll ist.

Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichneten Differentialgetriebes eines Kraftfahrzeugs.

Das Differentialgetriebe 10 umfasst ein Differentialgehäuse 12 und ein mit dem Differentialgehäuse 12 drehfest verbundenes Achsabtriebsrad 14. Das Achsabtriebsrad 14 steht über seine Außenverzahnung 14-1 mit einer - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit - nicht dargestellten Antriebswelle in Wirkverbindung. Über einen kreuzförmigen Mitnahmebolzen 16 treibt das Differentialgehäuse 12 vier Planentenräder 18 an, die wiederum mit zwei Abtriebsrädern 20 kämmen, welche mit - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht darge stellten - Radwellenachsen drehfest verbindbar sind. Wie Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, weist das Differentialgehäuse 12 an sei ner äußeren Umfangsfläche zwei Passflächen und das Achsabtriebsrad 14 an seiner inneren Umfangsfläche zwei radial gegenüberliegende Passflächen auf, die jeweils als in axialer Richtung a betrachtet separate, in einem Ab stand A geometrisch voneinander getrennt angeordnete Passflächen ausge- bildet sind, so dass das auf das Differentialgehäuse 12 aufgepresste Achsabtriebsrad 14 mittels einer ersten Presspassung 22-1 und einer davon separaten, im Abstand A axial beabstandeten zweiten Presspassung 22-2 miteinander verbunden ist. Um eine für die kippsteife Lagerung ausreichenden Beabstandung zwischen den Presspassungen 22-1 und 22-2 zu gewährleisten, ist der Abstand A so zu wählen, dass gilt:

0,5 < A/L < 0,7, wobei mit L die in axiale Richtung a betrachtete axiale Länge der inneren Umfangsfläche des Achsabtriebsrads 14 bezeichnet ist.

Zur geometrischen Trennung der Passflächen und damit der ersten und zweiten Presspassung 22-1 , 22-2 ist - wie Fig. 1 weiter zu entnehmen ist - in die Umfangsfläche des Differentialgehäuses 12 und in die Umfangsfläche des Achsabtriebrads 14 jeweils eine Nut 24 eingefräst. Neben der geometri schen Trennung, ist durch die Nuten 24 in besonders vorteilhafter Weise insbesondere auch eine Gewichtsreduzierung bedingt.

Vorliegend weisen die eingebrachten Nuten 24 jeweils eine im Wesentlichen reckteckförmige Grundform auf.

Aufgrund der in axialer Richtung a beabstandeten Anordnung der beiden Presspassungen 22-1 , 22-2 ist eine äußerst kippsteife Lagerung zur Verfü gung gestellt, die sämtliche aus der Kämmung der Außenverzahnung 14-1 des Achsabtriebsrads 14 mit einer - hier nicht dargestellten Antriebswelle - resultierenden Axialkräfte aufnehmen kann, so dass ein optimaler Zahnkon takt und damit eine gleichmäßige, keine unerwünschte Störgeräusche verur sachende Bewegungsübertragung sichergestellt ist.

Gemäß der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weisen die beiden Presspassungen 22-1 und 22-2 eine radiale Überdeckung von 10 bis 50pm auf. Zur Gewährleistung der Drehmomentübertragung ist zudem zwi schen Achsabtriebsrad 14 und Differentialgehäuse 12 im Bereich der ersten Presspassung 22-1 eine zusätzliche formschlüssige Verbindung ausgebildet. Die axiale Sicherung ist über einen Sicherungsring 26 gewährleistet.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, ist dabei vorliegend die formschlüs- sige Verbindung in Form einer Polygonverzahnung 28 ausgebildet.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsform entspricht im We sentlichen der in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform. Gegen über der ersten Ausführungsform unterscheidet sich die zweite Ausführungsform dadurch, dass die zusätzliche, der Drehmomentübertra gung dienende Verbindung zwischen Achsabtriebsrad 14 und Differentialge häuse 12 in Form einer Schweißverbindung 30 ausgebildet ist. Dabei ist - wie insbesondere Fig. 3 und 4 zeigen - die Schweißverbindung 30 als eine einseitige, lediglich im Bereich der ersten Presspassung 22-1 angeordnete umlaufende Schweißnahtlage ausgebildet. Neben der Drehmomentübertra gung ist durch die Schweißnaht auch eine axiale Fixierung sichergestellt.

Die in Fig. 5 und 6 dargestellte dritte Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Differentialgehäuses zeichnet sich gegenüber der ersten und zweiten Ausführungsform dadurch aus, dass für die Drehmomentübertragung anstel le einer form- oder stoffschlüssigen Verbindung nunmehr ausschließlich eine kraftschlüssige Verbindung vorgesehen ist. Um eine ausreichende Drehmo mentübertragung sicherzustellen, weisen hierbei die beiden Presspassungen 22-1 , 22-2 eine radiale Überdeckung von >200pm auf.