DE10014875B4

DE10014875B4 - Ausgleichsgetriebe mit einem Anlaufscheibenverbund und Verfahren zur Herstellung eines Anlaufverbundes

Info

Publication number: DE10014875B4
Application number: DE2000114875
Authority: DE
Inventors: Gerhard Witte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2020-03-25
Also published as: DE10014875A1

Abstract

Ausgleichsgetriebe mit einem Anlaufscheibenverbund, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ausgleichsgehäuse (4), mehreren Ausgleichsrädern und zwei Abtriebswellenrädern, wobei der Anlaufscheibenverbund (10) mehrere über mindestens ein Brückenbauteil (11) fest miteinander verbundene Anlaufscheiben (12, 12') umfasst, die ein verschleißfestes Kunststoffmaterial (14) aufweisen, und wobei das Brückenbauteil (11) im Wesentlichen aus einem flexiblen Material (13) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (13) des Brückenbauteils (11) und das Material (14) der Anlauscheiben (12, 12') unterschiedlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe mit einem Anlaufscheibenverbund, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ausgleichsgehäuse, mehreren Ausgleichsrädern und zwei Abtriebswellenrädern, wobei der Anlaufscheibenverbund mehrere über mindestens ein Brückenbauteil fest miteinander verbundene Anlaufscheiben umfasst.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Anlaufscheibenverbundes, der mehrere über mindestens ein Brückenbauteil fest miteinander verbundene Anlaufscheiben umfasst.
Ausgleichsgetriebe ermöglichen Kraftfahrzeugen das Befahren von Kurven und ungleichmäßigen Fahrbahnoberflächen unter Vermeidung von Verspannungen des Antriebsstranges. Dabei gleicht ein Ausgleichsgetriebe bei einer Verwendung als Achsdifferential unterschiedliche Drehzahlen der beiden Räder einer angetriebenen Achse und bei einer Verwendung als Zentraldifferential unterschiedliche mittlere Drehzahlen von zwei angetriebenen Achsen aus. Als Bauarten von Ausgleichsgetrieben sind das Kegelrad-, das Stirnrad- und das Schneckenradausgleichsgetriebe bekannt, wobei das Kegelradausgleichsgetriebe in Kraftfahrzeugen am häufigsten zur Anwendung kommt. Aufgrund steigender Antriebsdrehmomente erfahren die Ausgleichsgetriebe eine zunehmende Leistungsverdichtung bei weitgehend konstantem Bauvolumen. Daraus resultiert eine erhöhte Beanspruchung einzelner Bauteile des Ausgleichsgetriebes.
Ein Kegelradausgleichsgetriebe besteht im wesentlichen aus einem Antriebsrad, einem mit diesem fest verbundenen Ausgleichsgehäuse, zwei in dem Ausgleichsgehäuse drehbar gelagerten und mit jeweils einer Abtriebswelle verbundenen Abtriebskegelrädern, und mehreren, zumeist zwei, ebenfalls in dem Ausgleichsgehäuse drehbar gelagerten und mit den Abtriebskegelrädern in Eingriff befindlichen Ausgleichskegelrädern. Auf den Abtriebswellen und auf entsprechenden Lagerachsen der Ausgleichskegelräder werden häufig Anlaufscheiben zwischen den Kegelrädern und den Innenflächen der Ausgleichsgehäuse angeordnet, um ein Anlaufen der Kegelräder an das Ausgleichsgehäuse und einen damit verbundenen Verschleiß zu vermeiden.
Aus der DE 18 59 919 U1 ist ein Ausgleichsgetriebe bekannt, bei dem zur Bauraumoptimierung das Innere der Differentialgehäuse kugelig ausgestaltet ist, um den zur Verfügung stehenden Bauraum besser als bisher bekannt zu nutzen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Stirnflächen der einzelnen, aus Bronze gefertigten, Anlaufscheiben mit einer kugelförmigen Oberfläche zu versehen.
Aus der DE 89 11 460 U1 ist ein Anlaufscheibenverbund für ein Ausgleichsgetriebe bekannt, bei dem die Anlaufscheiben, welche sich zwischen Ausgleichsgetriebegehäuse und Abtriebswellenrädern befinden, zweiteilig und verstellbar ausgeführt sind. Durch die zweiteilige Ausführung der Anlaufscheinen ist es möglich, das Spiel zwischen Abtriebswellenrädern und Ausgleichsgetriebegehäuse nach der Montage einzustellen, um Bauteiltoleranzen auszugleichen. Die Einstellung erfolgt über eine relative Verdrehung der beiden Teile der Anlaufscheibe.
Aus der DE 24 54 067 A1 ist bekannt, mehrere Anlaufscheiben untereinander durch Stege zu verbinden und auf diese Weise zu einem Anlaufscheibenverbund zusammenzufassen. Durch eine derartige Verbindung mehrerer Anlaufscheiben zu einem Anlaufscheibenverbund, der bevorzugt aus einem verschleißfesten Kunststoff, wie beispielsweise faserhaltigem Polyamid, besteht, wird die Montage des betreffenden Ausgleichsgetriebes wesentlich erleichtert und ein Mitdrehen der Anlaufscheiben zuverlässig verhindert. Nachteilig ist jedoch, dass das Material des Anlaufscheibenverbundes aufgrund steigender Anforderungen an seine Verschleißfestigkeit zunehmend steifer und spröder ausgebildet wird. Daher kann es bei der Montage eines betreffenden Ausgleichsgetriebes, speziell beim Einsetzen des Anlaufscheibenverbundes in das Ausgleichsgehäuse, zu Schwierigkeiten kommen. Der Anlaufscheibenverbund kann bei der Montage lokal gestaucht, gedehnt, geknickt oder in anderer Weise plastisch verformt und beschädigt werden. Eine exakte Positionierung der Anlaufscheiben ist dann deutlich erschwert oder u. U. nicht mehr möglich, so dass der betreffende Anlaufscheibenverbund gegen ein neues Exemplar ausgewechselt werden muss.
Aus der DE 197 30 004 A1 ist ein Anlaufscheibenverbund bekannt, bei dem die einzelnen Anlaufscheiben über Stege zu einer Baueinheit verbunden sind. Um den Anlaufscheibenverbund gegen mechanische und thermische Belastungen widerstandsfähig zu gestalten, wird der Verbund aus verschleißfestem Kunststoff hergestellt, der mit Füllstoffen wie beispielsweise Glasfasern, verstärkt werden kann. Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung jedoch, dass das belastbare Material des Anlaufscheibenverbundes zunehmend steifer und spröder ausgebildet wird. Daher kann es bei der Montage des Anlaufscheibenverbundes in das Ausgleichsgetriebegehäuse aufgrund mangelnder Flexibilität des Anlaufscheiben-verbundes zu Schwierigkeiten kommen.
Es ergibt sich daher das Problem, ein mit einem Ausgleichsgehäuse, mehreren Ausgleichsrädern und zwei Abtriebswellenrädern versehenes Ausgleichsgetriebe mit einem derart verbesserten Anlaufscheibenverbund auszustatten, dass die bekannten Vorteile beibehalten, jedoch die vorgenannten Nachteile vermieden werden können.
Ein weiteres Problem besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Anlaufscheibenverbundes aufzuzeigen.
Das das Ausgleichsgetriebe betreffende Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass das Material des Brückenbauteils und das Material der Anlauscheiben unterschiedlich sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 17 angegeben.
Durch die Verwendung unterschiedlicher, den jeweiligen Anforderungen angepasster Materialien ergibt sich ein Anlaufscheibenverbund mit optimaler Verschleißfestigkeit im Bereich der Anlaufscheiben und guter elastischer Verformbarkeit im restlichen Bereich des Anlaufscheibenverbundes, d. h. im Bereich des Brückenbauteiles. Somit ist sowohl eine mechanische und thermische Überbeanspruchung der Anlaufscheiben im Ausgleichsbetrieb als auch eine unerwünschte Beschädigung des Brückenbauteiles bei der Montage weitgehend ausgeschlossen. Die Vorteile eines Anlaufscheibenverbundes, wie eine geringe Zahl von Einzelteilen, eine einfache Positionierung der Anlaufscheiben bei der Montage, und eine Verdrehsicherung der Anlaufscheiben im Ausgleichsbetrieb, bleiben aber uneingeschränkt erhalten. Aufgrund der Flexibilität des Brückenbauteiles wird die Montage, d. h. das Einsetzen des Anlaufscheibenverbundes in das Ausgleichsgehäuse, insbesondere bei Verwendung eines kugelförmigen Ausgleichsgehäuses, sogar wesentlich erleichtert. Die Verwendung eines verschleißfesten Materials für die Anlaufscheiben bedeutet nicht, dass diese zwangsläufig zu 100% und homogen aus dem betreffenden Material bestehen müssen. Vielmehr kann es ausreichend sein, das verschleißfeste Material nur an den mit den Ausgleichs- und Abtriebswellenrädern in Kontakt befindlichen Oberflächen anzuordnen oder es in Verbindung mit einem anderen Material zu verwenden.
Als Material für die Anlaufscheiben kommen besonders verschleißfeste Kunststoffe in Frage. Kunststoffe, wie beispielsweise Polyamid PA 6.6, sind leicht verarbeitbar und können durch geeignete Beimengungen, wie z. B. mit 20% bis 30% Glasfaseranteil, verschleißfest gemacht werden.
Die Anlaufscheiben können eine poröses Kunststoffmaterial aufweisen. Die Verwendung eines porösen Materials hat den Vorteil, dass ein Schmiermittel, z. B. ein Anteil eines in dem Ausgleichsgehäuse befindlichen Schmieröles, in den Poren gespeichert wird und bedarfsweise austreten kann, wodurch die Reibung und der Verschleiß zwischen den Anlaufscheiben und den Ausgleichs- bzw. Abtriebswellenrädern deutlich gemindert werden.
Eine ähnliche Wirkung ist erzielbar, wenn die Anlaufscheiben an mindestens einer Wirk- bzw. Reibfläche Ausnehmungen zur Aufnahme und/oder Führung des Schmiermittels aufweisen. Dabei ist u. U. durch eine geeignete Ausbildung und Anordnung der Ausnehmungen erreichbar, dass sich im Ausgleichsbetrieb, ähnlich einem Gleitlager, zwischen den Anlaufscheiben und den Ausgleichs- bzw. Abtriebswellenrädern ein tragfähiger Gleitfilm ausbildet.
Zur Vermeidung von größerem Verschleiß während des Einlaufvorganges können die Anlaufscheiben an mindestens einer Wirkfläche mit einer Einlaufschicht versehen sein. Die Einlaufschicht wird während des Einlaufvorganges abgetragen, so dass das Kernmaterial der betreffenden Anlaufscheiben mit entsprechend höherer Lebensdauer erst dann zur Wirkung kommt.
Zur Vermeidung einer Beschädigung des Brückenbauteiles können die Anlaufscheiben gegenüber dem Brückenbauteil erhaben ausgebildet sein. Somit ist im Rahmen der vorgesehenen Betriebsdauer erreichbar, dass Reibung der Ausgleichs- und Abtriebswellenräder nur mit den Anlaufscheiben und nicht mit dem Brückenbauteil auftritt.
Die Anlaufscheiben können form- und/oder kraftschlüssig in das Brückenbauteil eingebettet sein oder auf einer Fläche, d. h. auf einer den Ausgleichs- und Abtriebswellenrädern zugewandten Innenfläche oder einer der Innenwand des Ausgleichsgehäuses zugewandten Außenfläche, des Brückenbauteiles aufgebracht und mit diesem form- und/oder kraftschlüssig verbunden sein.
Beispielsweise können die Anlaufscheiben ringförmig ausgebildet sein und an ihrem äußeren Umfang Zähne aufweisen, die zum Eingriff in entsprechende Ausnehmungen in kreisförmigen Öffnungen des Brückenbauteiles vorgesehen sind. Zur Montage des Anlaufscheibenverbundes werden die Anlaufscheiben in die entsprechenden Öffnungen eingedrückt oder eingepresst und sind dann zuverlässig gegen Verdrehung gesichert. Dies ist jedoch auch erreichbar, indem vorgefertigte ringförmige Anlaufscheiben in das Brückenbauteil eingegossen werden. Des weiteren können vorgefertigte ringförmige Anlaufscheiben in entsprechende Öffnungen des Brückenbauteiles eingeklebt bzw. scheibenförmige Anlaufscheiben auf das Brückenbauteil aufgeklebt werden. So können einige der Anlaufscheiben jeweils auf einer Innenfläche des Brückenbauteiles angeordnet sein und weisen dann vorteilhaft einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf. Zur Unterstützung der formschlüssigen Verdrehsicherung durch das Brückenbauteil ist es jedoch auch möglich, einige der Anlaufscheiben jeweils auf einer Außenfläche des Brückenbauteiles anzuordnen, wobei diese dann vorteilhaft einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisen. In einer weiteren Variante können die Anlaufscheiben auf dem Brückenbauteil aufgespritzt sein. Entscheidend ist dabei jeweils, dass die Anlaufscheiben bei der Montage des Ausgleichsgetriebes in ihrer vorgesehenen Position in dem Anlaufscheibenverbund fixiert und im Ausgleichsbetrieb gegen Verdrehung gesichert sind.
Da das Brückenbauteil aus einem flexiblen Material besteht und somit in gewissen Grenzen dehnbar und stauchbar ist, ist es von Vorteil, wenn das Brückenbauteil zur Stabilisierung ein Matrixmaterial enthält. Durch das Matrixmaterial erhöht sich die Zug- und Druckfestigkeit des Brückenbauteiles ohne dass sich seine Biegeflexibilität wesentlich verringert. Somit können Veränderungen der Positionierung der Anlaufscheiben zueinander, die z. B. durch plastische Verformungen des Brückenbauteiles beim Einsetzen des Anlaufscheibenverbundes in das Ausgleichsgehäuse entstehen könnten, zuverlässig verhindert werden. Zur Stabilisierung und Erhöhung der Verschleißfestigkeit können auch die Anlaufscheiben ein Matrixmaterial enthalten.
Als Matrixmaterial kommen Glas-, Aramid-, und Kohlefasern in Frage, die bei Verwendung eines gieß- oder spritzbaren Kunststoffes diesem entsprechend konfektioniert beigemengt oder in Form eines Fasergewebes oder eines Faservlieses zuvor in eine Form eingelegt werden können. Bei Verwendung einer Mehrschichtfolie kann das Matrixmaterial als eine Schicht vorhanden sein. Im Falle des Fasergewebes werden die Fasern vorteilhaft entsprechend den auftretenden Belastungen lokal gerichtet und entsprechend verdichtet oder verdünnt angeordnet.
Die Kontur der Anlaufscheiben und/oder des Brückenbauteiles sollte weitgehend der Außenkontur der Ausgleichs- und Abtriebswellenräder bzw. der Innenkontur des Ausgleichsgehäuses angepaßt sein. Beispielsweise sind die Anlaufscheiben bei Verwendung eines kugelförmigen Ausgleichsgehäuses und entsprechend kugelkalottenförmig ausgebildeten Ausgleichs- und Abtriebswellenrädern am besten ebenfalls kugelkalottenförmig ausgebildet, um einen optimalen Reibkontakt mit den Ausgleichs- und Abtriebswellenrädern und eine gleichmäßige Abstützung an der Innenwand des Ausgleichsgehäuses zu erreichen. Eine entsprechende Konturierung des Brückenbauteiles ist zwar nicht unbedingt erforderlich, ein enges Anliegen an den Innenwänden des Ausgleichsgehäuses vermeidet jedoch eine mögliche Beschädigung des Brückenbauteiles durch einen Kontakt mit den Ausgleichs- und Abtriebswellenrädern und eine Behinderung des Ölflusses in dem Ausgleichsgetriebe. Bei Verwendung eines kastenförmigen Ausgleichsgehäuses sind die Anlaufscheiben vorteilhaft plan ausgeführt, um eine optimale Wirkung zu erzielen.
Zur Unterstützung der durch die Verbindung der Anlaufscheiben durch das Brückenbauteil gegebenen Verdrehsicherung können das Brückenbauteil und/oder die Anlaufscheiben zusätzlich mindestens eine formschlüssige Verdrehsicherung aufweisen. Die formschlüssige Verdrehsicherung kann als hervorstehende Nase ausgebildet sein, die zum Eingriff in eine Vertiefung in der Innenwand des Ausgleichsgehäuses vorgesehen ist. Alternativ kann sie jedoch auch als Ausnehmung ausgebildet sein, in die ein hervorstehendes und mit dem Ausgleichsgehäuse verbundenes Element in Eingriff bringbar ist.
Da das Brückenbauteil aufgrund einer einfacheren Herstellung und Montage zumeist eine Lücke aufweist, ist es für die Stabilität des Anlaufscheibenverbundes im montierten Zustand von Vorteil, wenn das Brückenbauteil zur Schließung der Lücke mit mindestens einem Schließelement versehen ist. Es ergibt sich somit ein weitgehend geschlossener Ring hoher Stabilität. Das Schließelement kann formschlüssig und/oder reibschlüssig wirksam ausgebildet sein.
Das Problem betreffend das Verfahren wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 18 dadurch gelöst, dass als Material für das Brückenbauteil ein vom Material der Anlaufscheiben unterschiedliches Material verwendet wird.
Im Spritzgussverfahren sind Bauteile mit hoher Genauigkeit und in großer Stückzahl preiswert herstellbar. Teuer ist lediglich die Herstellung der Spritzgussform, die sich jedoch bei großen Stückzahlen schnell amortisiert. Durch die Verwendung eines flexiblen Kunststoffmaterials für das Brückenbauteil und eines verschleißfesten Materials für die Anlaufscheiben ergeben sich für den Anlaufscheibenverbund die schon erwähnten Vorteile einer hohen Flexibilität für die Montage und einer hohen Verschleißfestigkeit für den Ausgleichsbetrieb des betreffenden Ausgleichsgetriebes.
Zur Stabilisierung des Brückenbauteiles kann dem flexiblen Kunststoffmaterial vor dem Spritzgussvorgang ein spritzbares Matrixmaterial beigemischt werden. Bei dem Matrixmaterial kann es sich beispielsweise um Glas-, Aramid, oder Kohlefasern handeln, die eine für den Spritzgussvorgang geeignete Länge aufweisen.
Alternativ kann das Matrixmaterial auch in Form eines Fasergewebes oder eines Faservlieses vor dem Spritzgussvorgang in die Spritzgussform eingelegt werden. Durch die Einbringung des Matrixmaterials wird die Zug- und Druckfestigkeit des Brückenbauteiles erhöht ohne dessen Biegeflexibilität wesentlich zu verringern.
Die Anlaufscheiben können formgebunden hergestellt werden. Dabei ist es bei der Anwendung eines Spritzgussverfahrens für das Brückenbauteil von Vorteil, wenn die Anlaufscheiben unter Verwendung einer einzigen Spritzgussform in Koinjektion hergestellt werden. In diesem Fall wird der Anlaufscheibenverbund als ein einziges Bauteil durch ein nacheinander erfolgendes Spritzgießen unterschiedlicher Materialen in ein und dieselbe, mit entsprechenden Einspritzkanälen versehenen Spritzgussform produziert. Aufgrund eingesparter Arbeitsschritte zur Montage und Verbindung von Bauteilen ergibt sich eine deutliche Kosteneinsparung.
Durch ein zweites Verfahren wird das Problem erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 23 dadurch gelöst, dass als Ausgangsmaterial des Brückenbauteiles eine im wesentlichen aus einem flexiblen Material bestehende Folie verwendet wird, dass in einem ersten Arbeitsschritt das Brückenbauteil durch ein Konfektionieren der Folie hergestellt wird, und dass in einem zweiten Arbeitsschritt die Anlaufscheiben mit dem Brückenbauteil verbunden werden, wobei für die Anlaufscheiben ein verschleißfestes Material zur Anwendung kommt.
Entsprechende Folien sind ebenfalls preiswert herstellbar und von Zulieferern beziehbar. Unter Konfektionieren wird in diesem Zusammenhang ein Ausschneiden und/oder Ausstanzen der Außenkontur und von Öffnungen des Brückenbauteiles aus der Folie verstanden.
Dabei kann auch eine Mehrschichtfolie zur Herstellung des Brückenbauteiles verwendet werden, wobei die Mehrschichtfolie zur Stabilisierung eine Schicht aus Fasermaterial aufweisen kann.
Nach dem Konfektionieren der Folie kann das Brückenbauteil vor oder nach der Verbindung mit den Anlaufscheiben plastisch in eine der Innenkontur eines zugeordneten Ausgleichsgehäuses entsprechende Form gebracht werden. Je nach Ausbildung des Anlaufscheibenverbundes kann dies in einem Pressverfahren, in einem Vakuumverfahren, oder auf andere Weise, mit oder ohne Wärmezufuhr erfolgen. Dabei können auch erhabene und vertiefte Bereiche, Biegelinien, sowie kugelkalottenförmige Bereiche ausgeformt werden.
Die im folgenden erläuterten Verfahrensvarianten gemäß den Ansprüchen 23 bis 31 beziehen sich auf alle bisherigen Verfahrensvarianten mit Ausnahme der Koinjektion nach Anspruch 22.
Im Falle der Herstellung des Brückenbauteiles in einfacher Spritzgusstechnik oder unter Nutzung einer Folie im Flachformverfahren können die Anlaufscheiben vorgefertigt werden und in dem zweiten Arbeitsschritt in entsprechende Bohrungen des Brückenbauteiles eingepresst werden oder adhäsiv mit diesem verbunden werden, was z. B. durch ein Ein- oder Aufkleben erfolgen kann.
Alternativ dazu können die Anlaufscheiben auch auf das Brückenbauteil aufgedampft werden oder in Pulverform auf das Brückenbauteil aufgebracht und unter Druck- und/oder Wärmezufuhr auf dem Brückenbauteil aufgeschmolzen werden.
Die letztgenannten Verfahrensvarianten sind besonders für die Verwendung metallischer Werkstoffe geeignet. Durch die entsprechenden Verfahrensschritte ist eine hohe Verschleißfestigkeit der Anlaufscheiben und eine feste Verbindung mit dem Material des Brückenbauteiles erreichbar.
Schließlich ist noch erwähnenswert, dass entweder schon in dem ersten Arbeitsschritt oder in einem weiteren separaten Arbeitsschritt eine Verdrehsicherung und/oder ein Schließelement ausgeformt bzw. angeformt werden können. Die Verdrehsicherung besteht vorteilhaft aus mindestens einer Öffnung, Vertiefung oder hervorstehenden Nase, die mit einer entsprechenden Kontur des Ausgleichsgehäuses zusammenwirkt. Das Schließelement kann form- und oder reibschlüssig ausgebildet sein, beispielsweise als eine Laschenverbindung, und sorgt für einen geschlossenen ringförmigen Anlaufscheibenverbund hoher Stabilität.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.
In den Zeichnungen zeigen:
1: Eine Draufsicht eines Anlaufscheibenverbundes entlang der Linie I–I von 3 geschnitten,
2: eine Seitenansicht des Anlaufscheibenverbundes von 1 aus Richtung II,
3: eine Seitenansicht des Anlaufscheibenverbundes von 1 aus Richtung III, und
4: ein Ausgleichsgetriebe mit einem Anlaufscheibenverbund nach den 1 bis 3.
In der 4 ist ein als Kegelradausgleichsgetriebe ausgebildetes Ausgleichsgetriebe 1 abgebildet. Das Ausgleichsgetriebe 1 besteht im wesentlichen aus einem Antriebsrad 2, einem mit diesem über Befestigungselemente 3 (Schrauben) fest verbundenen Ausgleichsgehäuse 4, zwei in dem Ausgleichsgehäuse 4 drehbar gelagerten und mit jeweils einer Abtriebswelle 5 verbundenen Abtriebswellenkegelrädern 6, und zwei ebenfalls in dem Ausgleichsgehäuse 4 auf einer gemeinsamen Ausgleichsachse 7 drehbar gelagerten und mit den Abtriebswellenkegelrädern 6 in Eingriff befindlichen Ausgleichskegelrädern 8. Zwischen der kugelförmig ausgebildeten Innenwand 9 des Ausgleichsgehäuses 4 einerseits und den Ausgleichs- und Abtriebswellenkegelrädern 8, 6 andererseits ist ein Anlaufscheibenverbund 10 angeordnet.
Bei einer Verwendung des Ausgleichsgetriebes 1 als Achsdifferential eines Kraftfahrzeuges wird ein von einem Antriebsmotor erzeugtes und von einem nachgeschalteten Getriebe entsprechend dem dort eingestellten Übersetzungsverhältnis gewandelt über ein Abtriebsritzel in das Antriebsrad 2 eingeleitet. Fährt das Kraftfahrzeug auf einer ebenen Fahrbahn geradeaus, so wird das wirksame Drehmoment über das Ausgleichsgehäuse 4, die Ausgleichsachse 7, die Ausgleichskegelräder 8, und die Abtriebswellenkegelräder 6 in die Abtriebswellen 5 eingeleitet und von diesen an die zugeordneten Antriebsräder übertragen. In diesem Fall drehen sich beide Abtriebswellen 5 mit gleicher Drehzahl, d. h. die Ausgleichskegelräder 8 stehen gegenüber dem Ausgleichsgehäuse 4 still und sind als Mitnehmer wirksam. Befährt das Kraftfahrzeug dagegen eine Kurve, werden die unterschiedlichen Drehzahlen zwischen dem inneren und dem äußeren Antriebsrad bzw. der jeweils zugeordneten Abtriebswelle 5 dadurch ausgeglichen, dass die Abtriebswellenkegelräder 6 gegenüber dem Ausgleichsgehäuse 4 gegensinnig über die Ausgleichskegelräder 8 abrollen. Infolgedessen dreht sich die kurvenäußere Abtriebswelle 5 um dieselbe Drehzahldifferenz schneller als das Ausgleichsgehäuse 4 wie sich die kurveninnere Abtriebswelle 5 langsamer dreht. Dabei sorgt der Anlaufscheibenverbund 10 dafür, dass die Ausgleichs- und Abtriebswellenkegelräder 8, 6 nicht an der Innenwand 9 des Ausgleichsgehäuses 4 anlaufen und die auftretenden Relativbewegungen verschleißarm aufgenommen werden.
Der Anlaufscheibenverbund 10 ist detailliert in der 1 in einer geschnittenen Draufsicht nach Schnitt I–I, in der 2 in einer Seitenansicht gemäß Blickrichtung II, und in der
3 in einer Seitenansicht gemäß Blickrichtung III dargestellt. Der Anlaufscheibenverbund ist einteilig ausgebildet und besteht aus einem Brückenbauteil 11, zwei Anlaufscheiben 12 für die Abtriebswellenkegelräder 6 und zwei Anlaufscheiben 12' für die Ausgleichskegelräder 8. Während das Brückenbauteil 11 weitgehend aus einem flexiblen Material 13 besteht, weisen die Anlaufscheiben 12, 12' ein verschleißfestes Material 14 auf. Entsprechend den Abmessungen der Abtriebswellen 5 und der Abtriebswellenkegelräder 6 weisen die Anlaufscheiben 12 größere Innen- und Außendurchmesser d_i, d_a auf als die Anlaufscheiben 12', deren Innen- und Außendurchmesser d_i', d_a' an die Abmessungen der Ausgleichsachse 7 und der Ausgleichskegelräder 8 angepaßt sind. Aufgrund der kugelförmigen Ausbildung der Innenwand 9 des Ausgleichsgehäuses 4 und einer entsprechenden Gestaltung der Kegelräder 6, 8 sind auch das Brückenbauteil 11 kugelförmig und die Anlaufscheiben 12, 12' kugelkalottenförmig ausgebildet. Der Anlaufscheibenverbund weist somit einen Innendurchmesser D_i und eine Materialstärke d_M auf. Aufgrund eines nicht vollständig geschlossenen Querschnitts ergibt sich eine Lücke 15.
Durch die Verwendung des flexiblen Materials 13 für das Brückenbauteil 11 und des verschleißfesten Materials 14 für die Anlaufscheiben 12, 12' ergeben sich für den Anlaufscheibenverbund 10 die Vorteile einer hohen Flexibilität für die Montage und einer hohen Verschleißfestigkeit für den Ausgleichsbetrieb des Ausgleichsgetriebes 1. Durch die kugelkalottenförmige Ausbildung der Anlaufscheiben 12, 12' wird ein optimaler Reibkontakt mit den Ausgleichs- und Abtriebswellenkegelrädern 8, 6 und eine gleichmäßige Abstützung an der Innenwand 9 des Ausgleichsgehäuses 4 erreicht.

1: Ausgleichsgetriebe
2: Antriebsrad
3: Befestigungselement
4: Ausgleichsgehäuse
5: Abtriebswelle
6: Abtriebswellenkegelrad
7: Ausgleichsachse
8: Ausgleichskegelrad
9: Innenwand
10: Anlaufscheibenverbund
11: Brückenbauteil
12: Anlaufscheibe
12': Anlaufscheibe
13: flexibles Material
14: verschleißfestes Material
15: Lücke
d_a: Außendurchmesser
d_a': Außendurchmesser
d_i: Innendurchmesser
d_i': Innendurchmesser
d_M: Materialstärke
D_i: Innendurchmesser

Claims

Ausgleichsgetriebe mit einem Anlaufscheibenverbund, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Ausgleichsgehäuse (4), mehreren Ausgleichsrädern und zwei Abtriebswellenrädern, wobei der Anlaufscheibenverbund (10) mehrere über mindestens ein Brückenbauteil (11) fest miteinander verbundene Anlaufscheiben (12, 12') umfasst, die ein verschleißfestes Kunststoffmaterial (14) aufweisen, und wobei das Brückenbauteil (11) im Wesentlichen aus einem flexiblen Material (13) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (13) des Brückenbauteils (11) und das Material (14) der Anlauscheiben (12, 12') unterschiedlich ist.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') ein poröses Material aufweisen.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') an mindestens einer Wirkfläche Ausnehmungen zur Aufnahme und/oder Führung eines Schmiermittels aufweisen.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') an mindestens einer Wirkfläche mit einer Einlaufschicht versehen sind.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') gegenüber dem Brückenbauteil (11) erhaben ausgebildet sind.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') form- und/oder kraftschlüssig in das Brückenbauteil (11) eingebettet sind.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') jeweils auf einer Fläche des Brückenbauteiles (11) aufgebracht und mit diesem form- und/oder kraftschlüssig verbunden sind.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Anlaufscheiben (12, 12') jeweils auf einer Innenfläche des Brückenbauteiles (11) angeordnet sind und einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Anlaufscheiben (12, 12') jeweils auf einer Außenfläche des Brückenbauteiles (11) angeordnet sind und einen hohen Reibungskoeffizienten aufweisen.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') auf dem Brückenbauteil (11) aufgespritzt sind.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') auf dem Brückenbauteil (11) aufgeklebt sind.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenbauteil (11) und/oder die Anlaufscheiben (12, 12') zur Stabilisierung ein Matrixmaterial enthalten.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial als Fasergewebe ausgebildet ist.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial als Faservlies ausgebildet ist.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Anlaufscheiben (12, 12') und/oder des Brückenbauteiles (11) weitgehend der Außenkontur der Ausgleichs- und Abtriebswellenräder bzw. der Innenkontur des Ausgleichsgehäuses (4) angepaßt ist.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenbauteil (11) und/oder die Anlaufscheiben (12, 12') mindestens eine formschlüssige Verdrehsicherung aufweisen.
Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenbauteil (11) eine Lücke (15) aufweist und zur Schließung der Lücke (15) mit mindestens einem formschlüssig und/oder reibschlüssig wirksamen Schließelement versehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Anlaufscheibenverbundes, der mehrere über mindestens ein Brückenbauteil (11) fest miteinander verbundene Anlaufscheiben (12, 12') umfasst, wobei das Brückenbauteil unter Verwendung einer Spritzgussform in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird, und in einem ersten Arbeitsschritt das Brückenbauteil (11) aus einem flexiblen Kunststoffmaterial und in einem zweiten Arbeitsschritt die Anlaufscheiben (12, 12') mit dem Brückenbauteil (11) verbunden werden, wobei für die Anlaufscheiben (12, 12') ein verschleißfestes Kunststoffmaterial (14) zur Anwendung kommt, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für das Brückenbauteil (11) ein vom Material der Anlaufscheiben (12, 12') unterschiedliches Material verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem flexiblen Kunststoffmaterial zur Stabilisierung des Brückenbauteiles (11) vor dem Spritzgussvorgang ein spritzbares Matrixmaterial beigemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung des Brückenbauteiles (11) vor dem Spritzgussvorgang ein Matrixmaterial in die Spritzgussform eingelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') formgebunden hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Anlaufscheiben (12, 12') unter Verwendung der Spritzgussform in Koinjektion erfolgt.
Verfahren zur Herstellung eines Anlaufscheibenverbundes, der mehrere über mindestens ein Brückenbauteil (11) fest miteinander verbundene Anlaufscheiben (12, 12') umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial des Brückenbauteiles (11) eine im wesentlichen aus einem flexiblen Material (13) bestehende Folie verwendet wird, dass in einem ersten Arbeitsschritt das Brückenbauteil (11) durch ein Konfektionieren der Folie hergestellt wird, und dass in einem zweiten Arbeitsschritt die Anlaufscheiben (12, 12') mit dem Brückenbauteil verbunden werden, wobei für die Anlaufscheiben (12, 12') ein verschleißfestes Material (14) zur Anwendung kommt.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Brückenbauteiles (11) eine Mehrschichtfolie verwendet wird, wobei die Mehrschichtfolie zur Stabilisierung eine Schicht aus Fasermaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Brückenbauteil (11) vor oder nach der Verbindung mit den Anlaufscheiben (12, 12') plastisch in eine der Innenkontur eines zugeordneten Ausgleichsgehäuses (4) entsprechende Form gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 oder 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') vorgefertigt werden und in dem zweiten Arbeitsschritt in entsprechende Bohrungen des Brückenbauteiles (11) eingepresst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 oder 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') vorgefertigt werden und in dem zweiten Arbeitsschritt adhäsiv mit dem Brückenbauteil (11) verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 oder 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') in dem zweiten Arbeitsschritt auf das Brückenbauteil (11) aufgedampft werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20 oder 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheiben (12, 12') in dem zweiten Arbeitsschritt in Pulverform auf das Brückenbauteil (11) aufgebracht und unter Druck- und/oder Wärmezufuhr auf dem Brückenbauteil (11) aufgeschmolzen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Arbeitsschritt eine Verdrehsicherung und/oder ein Schließelement ausgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung und/oder das Schließelement in einem weiteren Arbeitsschritt angeformt wird.