DE10018723B4

DE10018723B4 - Anordnung eines Zwischenachsdifferenziales

Info

Publication number: DE10018723B4
Application number: DE10018723A
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Meixner; Torsten Dipl.-Ing. Scheffel; Johann Dipl.-Ing. Märkl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-04-15
Filing date: 2000-04-15
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2020-04-16
Also published as: DE10018723A1

Abstract

Anordnung eines Zwischenachsdifferenziales (14) in einem Getriebe (10) für Kraftfahrzeuge, insbesondere in einem Getriebe mit integriertem Differenzial für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges und einem weiteren Getriebeausgang für zumindest eine zweite Antriebsachse, und wobei das Zwischenachsdifferenzial (14) ein selbstsperrendes Torsendifferenzial mit einem antreibenden Ausgleichsgehäuse (20) und zwei mit Abtriebswellen (28, 32) kommunizierende Sonnenräder (22, 24) aufweist, die mit im Ausgleichsgehäuse (20) gelagerten Schneckenrädern (17, 19) in Eingriff sind, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Sonnenrad (22) fest mit der einen Abtriebswelle (32) verbunden ist und dass das zweite Sonnenrad (24) und das Ausgleichsgehäuse (20) begrenzt axial beweglich gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Zwischenachsdifferenziales in einem Getriebe für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Zwischenachs-Torsendifferenzial zeigt beispielsweise die DE 40 35 624 C2 . Dabei ist das Ausgleichsgehäuse mit einer antreibenden Hohlwelle in dem Getriebegehäuse drehbar gelagert, während die abtreibenden Sonnenräder des Torsendifferenziales über entsprechende Verzahnungen auf den beiden zu jeweils einer antreibenden Achse des Kraftfahrzeuges führenden Abtriebswellen axial verschiebbar angeordnet sind. Daraus resultiert eine axial unverschiebliche Lagerung des Ausgleichsgehäuses des Torsendifferenziales, verbunden mit axialen Freiheitsgraden der Sonnenräder. Diese axialen Freiheitsgrade sind notwendig, um die Sperrfunktion des Torsendifferenziales zuverlässig sicher zu stellen.
Hinsichtlich der Vorspannung einer Kegelrollenlagerung ist aus DE 198 39 481 A1 ein Verteilergetriebe für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem die Kegelritzelwelle über zwei voneinander beabstandete Kegelrollenlager gelagert ist, die in axialer Richtung vorgespannt ist. Die Vorspannung erfolgt durch ein Gewindeteil, das die Kegelrollenlager in axialer Richtung aufeinander zubewegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung eines gattungsgemäßen Zwischenachsdifferenziales vorzuschlagen, die unter Berücksichtigung konstruktiver Vorgaben der Wellenlagerungen im Getriebegehäuse baulich günstiger ist und die trotzdem eine zuverlässige Funktion sicherstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zwischenachsdifferenzial-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als Getriebeelement ohne axialen Freiheitsgrad nicht das Ausgleichsgehäuse, sondern das eine der Sonnenräder vorzusehen, während die beiden anderen an- bzw. abtreibenden Getriebeelemente die axialen Freiheitsgrade aufweisen. Dementsprechend ist das eine Sonnenrad fest mit der korrespondierenden Abtriebswelle verbunden, während das andere Sonnenrad in üblicher Weise über eine Verzahnung verschiebbar und auch das Ausgleichsgehäuse über eine weitere Verzahnung und eine entsprechende Lagerung verschiebbar bzw. axial bewegbar angeordnet ist.
Somit können bei unverändert zuverlässiger Funktion des Zwischenachsdifferenziales bzw. des Torsendifferenziales über das eine Sonnenrad Axialkräfte abgestützt werden, z. B. kann eine definierte Wellenvorspannung bei einer O-Lagerung der Abtriebswelle vorgegeben werden.
Bevorzugt kann das Sonnenrad über eine entsprechende Verzahnung drehfest auf der Abtriebswelle gehalten und über eine Zentralschraube fest mit dieser verschraubt sein. Das Ausgleichsgehäuse kann ebenfalls über eine entsprechende Verzahnung mit den antreibenden Getriebeelementen verbunden und/oder über Rollenlager axial beweglich gelagert sein. Alternativ kann das Ausgleichsgehäuse in einem topfförmigen Gehäuse einer das Torsendifferenzial antreibenden Antriebswelle verschiebbar über Mitnehmer oder Verzahnungen gehalten sein.
Ferner kann das entsprechende Sonnenrad über eine als Zuganker wirkende Zentralschraube so befestigt sein, dass dessen Abstützfunktion bzw. Vorspannfunktion für die Wellenlagerung über einen weiten Temperaturbereich des Getriebes aufrecht erhalten bleibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt abschnittsweise einen Längsschnitt durch ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit integriertem Differenzial für angetriebene Räder einer Achse und mit einer Abtriebswelle für den Antrieb einer zweiten Antriebsachse des Kraftfahrzeuges, sowie mit einem integrierten Zwischenachs-Torsendifferenzial.
In dem nur teilweise dargestellten Getriebegehäuse 12 eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes 10 für ein Kraftfahrzeug ist ein Zwischenachsdifferenzial 14 drehbar gelagert. Das Zwischenachsdifferenzial 14 ist ein sogenanntes Torsendifferenzial, wie es beispielsweise in der US-PS 2,859,641 detailliert beschrieben ist.
Das Differenzial 14 weist als Antriebselement eine hohle Antriebswelle 16 auf, die über einen Mitnehmerring 42 mit entsprechenden Innen- und Außenverzahnungen 18, 48 mit dem Ausgleichsgehäuse 20 des Torsendifferenziales 14 drehfest, aber axial verschieblich verbunden ist.
In dem Ausgleichsgehäuse 20 sind mehrere Schneckenräder 17, 19 in bekannter Weise drehbar gelagert, die mit abtriebsseitigen Sonnenrädern 22, 24 in Eingriff sind.
Das Sonnenrad 24 sitzt über eine Verzahnung 26 auf einer nur teilweise dargestellten Abtriebswelle 28, die als Ausgang für den Antrieb einer Achse des Kraftfahrzeuges, z. B. der Hinterräder, dient.
Das weitere Sonnenrad 22 ist fest über eine Zentralschraube 30 mit der Abtriebswelle 32 verbunden, wobei eine Verzahnung 34 eine drehfeste Verbindung sicherstellt.
Die Abtriebswelle 32 trägt andernends das Antriebsritzel 35 eines nicht dargestellten, in das Gehäuse 12 des Getriebes 10 integrierten Achsdifferenziales zum Antrieb der Vorderräder des Kraftfahrzeuges.
Die Antriebswelle 16 und die Abtriebswelle 32 sind über Kegelrollenlager 36, 38, 40 wie ersichtlich in O-Anordnung drehbar im Getriebegehäuse 12 gelagert. Die Abtriebswelle 32 unterliegt dabei einer definierten axialen Vorspannung über die Kegelrollenlager 36, 38 und die zwischen dem Sonnenrad 22 und dem Kegelrollenlager 38 integrierten Getriebeelemente in Form des innen und außen mit einer Verzahnung 18 bzw. 48 versehenen Mitnehmerringes 42, eines Axial-Nadellagers 44 und eines Führungsringes 46, die über das Sonnenrad 22 und die Zentralschraube 30 unter Vorspannung versetzbar sind. Die Vorspannung kann mittels einer Einstellscheibe 50 an der Stirnseite der Abtriebswelle 32 eingestellt werden.
Wie die Zeichnung zeigt, erstreckt sich die Zentralschraube 30 bis in Nähe des Kegelrollenlagers 36 und wirkt als Zuganker. Die Zentralschraube 30 ist aus einem austenitischem Stahl mit einem höheren Ausdehnungskoeffizienten als dem der Abtriebswelle 32 aus Stahl hergestellt und gleicht die temperaturbedingten Wärmedehnungen des aus Leichtmetall hergestellten Getriebegehäuses 12 aus.
Das Ausgleichsgehäuse 20 des Torsendifferenziales 14 ist über ein Rollenlager 52 im Getriebegehäuse 12 drehbar gelagert; ferner sind zwischen dem Führungsring 46 und dem Hals 20a des Ausgleichsgehäuses 20 und den jeweiligen Abtriebswellen 28, 32 Nadellager 54 eingefügt.
Anstelle der in ausgezogenen Linien dargestellten Konfiguration des Torsendifferenziales 14 bzw. des Ausgleichsgehäuses 20 könnte dieses auch wie in gestrichelten Linien angedeutet ausgeführt sein.
Dementsprechend könnte der Mitnehmerring 42 einstückig mit einem topfförmigen Gehäuseteil 20' versehen sein, der mittels eines Deckels 21' verschließbar wäre und der in sich das entsprechend angepasste Ausgleichsgehäuse 20 aufnehmen würde. Dabei wären zwischen dem Ausgleichsgehäuse 20 und dem topfförmigen Gehäuseteil 20' entsprechende Mitnehmer oder eine axial verlaufende Verzahnung 23' vorzusehen. Ferner müsste das Ausgleichsgehäuse 20 einen entsprechenden axialen Freigang innerhalb des topfförmigen Gehäuses 20' mit Deckel 21' aufweisen, um den erforderlichen axialen Freiheitsgrad sicher zu stellen.

Claims

Anordnung eines Zwischenachsdifferenziales (14) in einem Getriebe (10) für Kraftfahrzeuge, insbesondere in einem Getriebe mit integriertem Differenzial für eine Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges und einem weiteren Getriebeausgang für zumindest eine zweite Antriebsachse, und wobei das Zwischenachsdifferenzial (14) ein selbstsperrendes Torsendifferenzial mit einem antreibenden Ausgleichsgehäuse (20) und zwei mit Abtriebswellen (28, 32) kommunizierende Sonnenräder (22, 24) aufweist, die mit im Ausgleichsgehäuse (20) gelagerten Schneckenrädern (17, 19) in Eingriff sind, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Sonnenrad (22) fest mit der einen Abtriebswelle (32) verbunden ist und dass das zweite Sonnenrad (24) und das Ausgleichsgehäuse (20) begrenzt axial beweglich gelagert sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Sonnenrad (22) mit der Abtriebswelle (32) über eine Zentralschraube (30) verschraubt ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgehäuse (20) über eine Verzahnung (18) mit einer Antriebswelle verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgehäuse (20) andererseits über ein Rollenlager (52) in einem Getriebegehäuse (12) drehbar gelagert ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgehäuse (20) in einem topfförmigen Gehäuseteil (20') mit einem Deckel (21') über Axialbewegungen zulassende Mitnehmer oder eine Verzahnung (23') aufgenommen ist.
Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralschraube (30) aus einem gegenüber der korrespondierenden Abtriebswelle (32) aus Stahl höheren Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden Werkstoff hergestellt ist und sich über eine definierte Länge der Abtriebswelle (32) erstreckt und dass das Sonnenrad (22) axial an zwischen der Lagerung (38) der Abtriebswelle (32) im Getriebegehäuse (12) und dem Sonnenrad (22) auf der Abtriebswelle (32) angeordneten Getriebeelementen in Form eines Mitnehmerringes (42), eines Axial-Nadellagers (44) und eines Führungsringes (46) abgestützt ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralschraube (30) aus austenitischem Stahl mit einem geringeren Ausdehnungskoeffizienten und das umgebende Getriebegehäuse (12) aus einer Leichtmetalllegierung mit einem größeren Ausdehnungskoeffizienten als die Abtriebswelle (32) aus Stahl bestehen.