Die Erfindung betrifft eine Differentialbaugruppe mit einem Schmierstoffkanal zur Schmierstoffversorgung vorhandener Bauteile.

Lagerungen von rotierenden Bauteilen erfordern eine konstante Schmierung, zur Reduzierung von Verschleiß und auch zu Kühlzwecken. Zum einen können Lager in gekapselten Versionen ausgeführt werden. Diese Lager sind gedichtet ausgeführt und der Schmierstoff, meist in Form von Lagerfett, wird vorab innerhalb des Lagers platziert. Gewöhnlich ist die Schmierstoffmenge abhängig von der beabsichtigen Lebensdauer und den Einsatzbedingungen. Eine weitere Variante sind offene Lager, die vom Schmierstoff durchströmt werden. Der Schmierstoff kann mittels eines Ölkreislaufs oder eines Ölsumpfes zur Verfügung gestellt werden.

Differentiale sind zur Versorgung mit Schmierstoff derart ausgeführt, dass diese ein äußeres, stillstehendes Gehäuse aufweisen, und ein darin gelagertes Differential, das über Wälzlagerungen am stillstehenden Gehäuse abgestützt bzw. gelagert ist. Im Gehäuse wird üblicherweise ein Ölsumpf vorgesehen, in welchen die rotierenden Bauteile eintauchen und so für eine Verteilung von Schmierstoff sorgen, um ebenfalls die Wälzlager mit Schmierstoff zu versorgen.

Derartige Differentiale und die Gehäuse erfordern eine stabile große Struktur und benötigen dafür Material und einen aufwendigen Innenaufbau, wodurch diese ein hohes Gewicht aufweisen. Dies ist gerade für die Verwendung in Fahrzeugen oder mobilen Maschinen hinderlich. Des Weiteren wird durch das Eintauchen in den Ölsumpf der Schmierstoff verwirbelt und verteilt, wodurch sich die Rücklaufzeit des Schmierstoffs erhöht. Durch das Eintauchen findet ein Verschäumen statt, wodurch das Schmiermittelniveau abfällt. Aus beiden Gründen wird üblicherweise die Schmiermittelmenge über ein notwendiges Maß erhöht. Dies führt ebenfalls zu erhöhten Kosten und mehr Gewicht im Differential.

Es wird eine Differentialbaugruppe vorgeschlagen, welche unter anderem die angesprochenen Probleme löst.

Die vorliegende Erfindung ist eine Differentialbaugruppe, die ein Differentialgehäuse, geeignet zur Lagerung wenigstens einer Welle mit einem Zahnrad, ein Wälzlager, geeignet zum Lagern der Welle, das im Differentialgehäuse gehalten ist, einen Deckel, der am Differentialgehäuse fixiert ist, und welcher das Lager am Differentialgehäuse fixiert, aufweist, wobei das Differentialgehäuse für einen Anschluss an eine Schmierstoffversorgung ausgelegt ist. Im Differentialgehäuse ist ein umlaufender erster Schmierstoffkanal auf einer Seite des Wälzlagers ausgebildet, und zwischen dem Deckel und dem Wälzlager ist ein weiterer umlaufender zweiter Schmierstoffkanal auf der anderen Seite des Wälzlagers ausgebildet, und im Differentialgehäuse ist ein innenliegender dritter Schmierstoffkanal ausgebildet, der sich von dem zweiten Schmierstoffkanal innerhalb einer Wand des Differentialgehäuses entlang erstreckt, bis zu einer Innenseite des Differentialgehäuses, so dass Schmierstoff von dem ersten Schmierstoffkanal durch das Wälzlager hindurch in den zweiten Schmierstoffkanal und im Anschluss durch den dritten Schmierstoffkanal strömt und in das Innere des Differentialgehäuses gelangt.

Das erfindungsgemäße Differential weist einen Schmierstoffkreislauf auf, welcher das Wälzlager durchströmt, um im Anschluss durch einen Wandabschnitt des Differentialgehäuses zu fließen, und in den Innenraum des Differentials zu gelangen. Die Ausbildung des Wandabschnitts mit dem dritten Schmierstoffkanal ermöglicht es, auf ein übliches Außengehäuse zu verzichten. Ein üblicher Ölsumpf wird vermieden und der gesamte Aufbau kann mit verringertem Gewicht realisiert werden. Durch die Rotation des Differentialgehäuses und die damit erzeugte Zentrifugalkraft wird die Verteilung des Schmierstoffs unterstützt. Das Wälzlager unterliegt einem kontinuierlichen Schmierstoffdurchfluss, wodurch ein Anreichern mit Abrieb vermieden wird bei gleichzeitiger Wärmeabfuhr.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist der Deckel einen Anschluss an die Schmierstoffversorgung auf.

Der Schmierstoffkreislauf wird unter Einsparung von Bauraum in den Deckel integriert. Weitere Bearbeitungsschritte am Differentialgehäuse oder der Welle entfallen.

Bei einer Weiterbildung weist der Deckel einen vierten Schmierstoffkanal auf, der Schmierstoff von dem Anschluss in den ersten Schmierstoffkanal leitet.

Der Deckel ermöglicht die Schmierstoffzuleitung auf die dem Deckel abgewandte Seite des Wälzlagers. Hierdurch wird ein weiterer Kanal in der Welle oder im Differentialgehäuse vermieden. Dies reduziert die Fertigungskomplexität.

Bei einer Ausführung wird der Schmierstoff durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft im dritten Schmierstoffkanal bewegt.

Durch die Rotation des Differentialgehäuses selbst wird die Zentrifugalkraft verwendet, um den Schmierstoff in Richtung des Innenraums des Differentials zu leiten. Der Schmierstofffluss wird dadurch unterstützt. Das Vorhalten eines Ölsumpfs kann unterbleiben, gleichzeitig kann das Differentialgehäuse mit verringerten Wandstärken ausgeführt werden.

In eine Ausbildung der Erfindung ist das Differentialgehäuse mit reduzierten Wandstärken und/oder Öffnungen ausgeführt, die dazu geeignet sind, Material zu reduzieren.

Durch Vermeiden eines üblichen Außengehäuses wird Material eingespart. Der Entfall des Ölsumpfes erlaubt es, die Wandstärken des Differentialgehäuses zu reduzieren, in einer Ausführung kann die Konstruktion mit offenen Wandabschnitten ausgebildet werden, so dass an diesen Stellen eine offene Struktur vorhanden ist.

Bei einer Weiterbildung weist die Differentialbaugruppe weiterhin wenigstens eine Welle mit einem Zahnrad, und eine Achse mit zwei weiteren Zahnrädern auf, wobei die Zahnräder miteinander kämmen, und die Achse und die Welle in einem 90° Winkel zueinander im Differentialgehäuse gelagert sind.

Das Differentialgehäuse in Leichtbauausführung ermöglicht Materialeinsparung, wobei das Differential technisch umgesetzt werden kann, so dass es eine offene Struktur aufweist mit Ausbrüchen im Differentialgehäuse. Mit Hilfe der Achse, die zwei weitere, mit dem ersten Zahnrad kämmende Zahnräder trägt, weist Differential eine hohe Leistungsdichte auf.

In einer Ausführung wird Schmierstoff vom dritten Schmierstoffkanal an die Achse geleitet.

Durch die direkte Zuleitung des Schmierstoffs wird die Ausbildung und Vorhaltung eines Ölsumpfs vermieden. Die Zuleitung erfolgt im Zuge der Schmierstoffversorgung und kann durch äußere Parameter eingestellt werden. Die Rotation des Differentialgehäuses erzeugt keine Planschverluste, wie dies in einem Ölsumpf üblich ist. Des Weiteren wird ein Verschäumen des Schmierstoffes und eine übermäßige Verteilung vermieden, so dass die Schmierstoffmenge genau bemessen werden kann.

Bei einer Weiterbildung weist die Differentialbaugruppe ein weiteres Differentialgehäuse, einen zweiten Deckel und eine zweite Welle auf.

Die Ausbildung mit einer zweiten Gehäusehälfte ermöglicht die Montage mit reduziertem Arbeitsaufwand. Die zweite Welle dient der Ableitung von Drehmoment, welches mit Hilfe der ersten Welle in das Differential eingeleitet wird. Der zweite Deckel kann hierbei ebenfalls mit einem Schmierstoffkanal ausgestattet sein.

In einer weiteren Ausfertigung rotiert das Differentialgehäuse im Betrieb, so dass durch die entstehende Zentrifugalkraft der Schmierstoff im dritten Schmierstoffkanal bewegt wird.

Durch die Rotation wird der Fluss im Schmierstoffkreislauf unterstützt. Gleichzeitig wird durch die Ausbildung ein zusätzliches umschließendes Gehäuse entbehrlich, da ein Schmierstoffpegel im unteren Bereich nicht mehr notwendig ist, um die Schmierung aufrecht zu erhalten.

Die Erfindung wird weiterhin anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

Figur 1 eine Gesamtansicht einer Ausführung der Erfindung;

Figur 2 eine Schnittansicht einer Ausführung der Erfindung.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Differentialbaugruppe 10 dargestellt. Dies besteht in einer Ausführung aus den Differentialgehäusen 12 und 40. Diese umschließen ein Differential, das aus mehreren Wellen und Zahnrädern besteht. An einer Außenseite des Differentialgehäuses 12 ragt die Achse 34 aus dem Inneren heraus und ist im Differentialgehäuse 12 gehalten. An beiden Enden der Differentialbaugruppe 10 sind zwei Deckel 16 und 18 angebracht. Diese halten Wälzlager 14 in Position und pressen diese gegen die Differentialgehäuse 12 und 40. Durch die Deckel 16, 18 hindurch erstrecken sich zwei Wellen, 36, 38, die wiederrum Zahnräder im Differential bereitstellen. Weitere Merkmale werden zusammen mit Figur 2 beschrieben.

Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung der Erfindung.

Die Differentialbaugruppe 10 besteht aus zwei Differentialgehäusen 12 und 40, die symmetrisch zu einer zentralen Drehachse ausgebildet sind. An beiden axialen Enden sind ein erster und zweiter Deckel 16, 18 befestigt, die jeder ein Wälzlager 14 an den Differentialgehäusen 12, 40 fixieren. An einem horizontalen Ende des Differentialgehäuses 12 weist dieses eine Ausnehmung auf, zur Aufnahme des Wälzlagers 14. Auf einer vom Ende abgewandten Seite des Wälzlagers 14 ist im Differentialgehäuse 12 ein die gesamte Lagerseite umlaufender Absatz oder Kanal ausgebildet, indem ein Hohlraum zwischen dem Wälzlager 14 und dem Differentialgehäuse 12 vorhanden ist und den ersten Schmierstoffkanal 20 ausbildet.

Das Wälzlager 14 ist mit einer Außenringseite am Differentialgehäuse 12 abgestützt und mit einer Innenringseite am Deckel 16. Der Deckel 16 weist einen Anschluss 44 auf, der an einer Schmierstoffversorgung angeschlossen ist und Schmierstoff durch den Deckel 16 mit Hilfe von Kanälen in den ersten Schmierstoffkanal 20 befördert. Durch den ersten Schmierstoffkanal 20 kommt der Schmierstoff direkt mit dem Wälzlager 14 in Kontakt.

Deckel 16 ist mit einer Dichtung gegen das Differentialgehäuse 12 abgedichtet, so dass kein Schmierstoff zwischen den Bauteilen austritt.

Auf der Seite des Wälzlagers 14, die dem Deckel 16 zugewandt ist, wird zwischen dem Deckel 16 und dem Wälzlager 14 ein zweiter Schmierstoffkanal 22 ausgebildet. Aufgrund des ersten und zweiten Schmierstoffkanals kann der Schmierstoff durch das Wälzlager 14 durchfließen.

Das Differentialgehäuse 12 weitet sich in axialer Richtung, um im Inneren das Zahnrad 30 zu umschließen, und die Welle 36, die mit dem Zahnrad 30 verbunden ist. Mit dem Zahnrad 30 kämmen die Zahnräder 32, die auf einer Achse 34 befestigt sind. Die Achse 34 ist im Differentialgehäuse 12 befestigt, so dass die Zahnräder 32 mit einer Gleitlagerung auf der Achse 34 rotieren können. Die Zahnräder 32 kämmen mit einem weiteren Zahnrad auf einer dem Zahnrad 30 gegenüberliegenden Seite, das an einer zweiten Welle 38 befestigt ist. Über die Welle 36 wird Drehmoment in die Differentialbaugruppe 10 eingeleitet, durch die Zahnräder 30, 32 auf die Welle 38 übertragen, gewandelt und an der Deckel 18 abgegeben.

Das Differentialgehäuse 12 weist einen dritten Schmierstoffkanal 24 auf, der sich vom zweiten Schmierstoffkanal 22 in einem Wandabschnitt befindet. Der dritte Schmierstoffkanal 24 kann ein oder mehrfach am Umfang des Differentialgehäuses 12 ausgebildet sein.

Durch den dritten Schmierstoffkanal 24 wird der Schmierstoff vom zweiten Schmierstoffkanal 22 ausgehend in den Innenbereich der Differentialbaugruppe 10 transportiert. Dabei befindet sich ein Ausgang des dritten Schmierstoffkanals 24 an der Achse 34, die an einem Durchmesserbereich eine Ausnehmung aufweist, damit der Schmierstoff aus dem Differentialgehäuse 12 an die Oberfläche der Achse 34 geleitet werden kann. Dabei dient der Schmierstoff der Schmierung des Gleitlagers der Zahnräder 32, die auf der Achse 34 drehbar montiert sind.

In Figur 2 ist darüber hinaus eine Lamellenkupplung im Differential vorhanden, mit welcher die Zahnräder 32 blockiert werden können, so dass die Ausgangsdrehzahl am Deckel 18 identisch mit der Eingangsdrehzahl am Deckel 16 ist.

Der zweite Deckel 18 kann ebenfalls über einen Anschluss zur Schmierstoffversorgung verfügen. Der Anschluss leitet den Schmierstoff an eine Innenseite des Wälzlagers, entsprechend dem Anschluss im ersten Deckel 16, und gleichzeitig an eine weitere Öffnung an der Innenseite des Differentialgehäuses 40, um die Lamellenkupplung mit Schmierstoff zu versorgen.

Das Differenzialgehäuse 12 kann an seiner Außenseite im Bereich des dritten Schmierstoffkanals 24 Verstärkungsrippen oder Verdickungen aufweisen, in denen der dritte Schmierstoffkanal 24 untergebracht ist. Die Umfangsbereiche zwischen den Verstärkungsrippen oder Verdickungen können mit einer geringeren Wandstärke ausgeführt sein, oder Ausbrüche aufweisen, die als Öffnungen ausgeführt sind und kein Material aufweisen. Hierdurch kann die Gewichtsreduktion maximiert werden.

Beide Differentialgehäuse 12, 40 können miteinander verschraubt sein, dies ermöglicht das Öffnen der Differentialbaugruppe 10 zu Wartungszwecken.

Der Schmierstoff tritt bevorzugt durch den Anschluss im Deckel 16 in die Differentialbaugruppe 10 ein und wird auf die dem Deckel 16 abgewandte Seite des Wälzlagers 14 geleitet. Dort verteilt sich der Schmierstoff durch den ersten Schmierstoffkanal 20 am Umfang des Differentialgehäuses 12 und des Wälzlagers 14 und fließt durch das Wälzlager 14 hindurch auf die dem Deckel 16 zugewandte Seite des Wälzlagers 14 in den zweiten Schmierstoffkanal 22.

Im Anschluss daran fließt der Schmierstoff in den dritten Schmierstoffkanal 24, wobei durch die Rotation um die Längsachse (Symmetrieachse) der Differentialbaugruppe 10 eine Zentrifugalkraft entsteht, die den Schmierstoff beim Transport unterstützt. Der Schmierstoff tritt an der Innenseite des Differentialgehäuses 12 aus und fließt an die Achse 34 und die Zahnräder 32.

Auf diese Weise wird die Differentialbaugruppe 10 mit Schmierstoff versorgt, ohne einen Ölsumpf zu verwenden. Durch die Ausbildung der Schmierstoffkanäle kann auf eine hohe Wandstärke der Differentialgehäuse 12, 40 verzichtet werden und die Differentialbaugruppe 10 kann als Leichtbauvariante ausgeführt werden, und gleichzeitig kann die Schmierfunktion aufrechterhalten werden. Die Erfindung ermöglicht eine Gewichtseinsparung im Fahrzeug und eine Sicherstellung der Schmierung, dies bedingt wiederrum eine verbesserte Lebensdauer der Differentialbaugruppe 10, zum einen durch den verringerten Verschleiß, zum anderen durch den Schutz vor Korrosion und Umwelteinflüssen. Durch die Schmierung ist ein Ölsumpf und ein Planschen der Differentialbaugrupp 10 nicht mehr notwendig, hierbei werden weitere Wirkungsgradverluste im Antriebsstrang reduziert.

Der Schmierstoffanschluss kann ein Druckölanschluss sein, der von einer Ölpumpe unter Druck mit Schmierstoff versorgt wird.

Die Differentialbaugruppe 10 kann wenigstens ein Zahnrad 32 auf der Achse 34 aufweisen. Es ist weiterhin möglich, das Ausgangszahnrad und die Ausgangswelle 38 einzusparen, indem das Differentialgehäuse 12 oder 40 jeweils eine Außenverzahnung zum Abtrieb aufweist.

Die Achse 34 kann durchgehend ausgeführt sein, so dass diese an zwei gegenüberliegenden Seiten des Differentialgehäuses 12 gehalten ist. Die Achse kann auch mit Achsabschnitten ausgebildet sein, so dass die Abschnitte jeweils einzeln an gegenüberliegenden Seiten des Differentialgehäuses 12 einseitig gehalten sind. In einer weiteren Ausführung kann die Differentialbaugruppe 10 nicht nur zwei Zahnräder 32 aufweisen, sondern vier Zahnräder, die jeweils an einem Achsabschnitt im Differentialgehäuse 12 in einem 90° Winkel zueinander gehalten sind. Auf diese Weise kann ein höheres Drehmoment abgestützt und verwendet werden.