DE10043799A1 - Achsgetriebe eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einer über mindestens zwei Wälzlager gegenüber einem Achsgehäuse gelagerten Ritzelwelle. Erfindungsgemäß wird die axiale Länge oder der erforderliche (Ein-)Bauraum der Ritzelwelle reduziert, indem der Innenring des außenliegenden Wälzlagers eine Ausnehmung aufweist, in die das Sicherungselement, das die beiden Wälzlager axial fixiert, eintaucht. Die Erfindung findet Einsatz in Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Nutzfahrzeugen oder Busfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein Achsgetriebe eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art ist aus DE 198 08 566 C1 bekannt, welches über eine Ritzelwelle verfügt, die gegenüber dem Achsgehäuse mit zwei Kegelrollenlagern gelagert ist. Die Ritzelwelle verfügt über eine Antriebswelle, die an ihrem aus dem Achsgehäuse auskragendem Ende mit einem Antriebsflansch drehfest verbunden ist und im gegenüberliegenden Endbereich drehfest mit einem Ritzel verbunden ist. Der Innenring des außenliegenden, antriebsseitigen Wälzlagers stützt sich axial in Richtung des Ritzels gegen die Ritzelwelle ab, wobei die axiale Position auf der dem Ritzel gegenüberliegenden Seite durch ein Sicherungselement festgelegt ist. Das Sicherungselement ist ausgeführt als ein mit der Ritzelwelle schraubbeweglich verbundener Gewindeeinstellring unter Zwischenfügung einer Nabe eines drehfest auf der Ritzelwelle sitzenden Antriebsflansches.

Um eine ausreichende Steifigkeit einer so gearteten Lageranordnung zu erreichen, muß der axiale Abstand zwischen den Kegelrollenlagern möglichst groß gewählt werden, insbesondere, da sich der Angriffspunkt der Antriebskräfte und -drehmomente an dem Antriebsflansch, sowie der Angriffspunkt der Abtriebskräfte und -momente am Ritzel außerhalb der beiden Wälzlager befindet. Dies erfordert eine große axiale Länge oder einen großen (Ein-)Bauraum der Ritzelwelle, was einen großen erforderlichen (Ein-)Bauraum und ein hohes Gewicht des Achsgetriebes zur Folge hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Achsgetriebe vorzuschlagen, bei dem die axiale Länge oder der erforderliche (Ein-)Bauraum der Ritzelwelle reduziert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Innenring des außenliegenden Wälzlagers weist eine Ausnehmung auf, in die das Sicherungselement, das die axiale Position des Innenrings auf der dem Ritzel gegenüberliegenden Seite festlegt, eintauchen kann. Somit stützt sich das Sicherungselement in der Ausnehmung und damit im Inneren des Innenrings ab. Die axiale Länge der Ritzelwelle ist bei gleichbleibendem axialem Abstand der Wälzlager um die axiale Tiefe der Ausnehmung vermindert. Die Steifigkeit der Lageranordnung bleibt infolge des unveränderten Abstands der Wälzlager unverändert oder kann bei gegenüber dem Stand der Technik unveränderter axialer Baulänge vergrößert werden. Die axiale Länge oder der erforderliche (Ein-)Bauraum des Achsgetriebes und damit auch sein Gewicht verringern sich. Bei einem gegebenem Abstand zwischen dem Getriebeausgang und den mit den Fahrzeugrädern verbundenen Abtriebswellen des Achsgetriebes wird die erforderliche Kombination von Gelenkwelle und Achsgetriebe kostengünstiger, da die Verlängerung der Gelenkwelle einen geringeren finanziellen Aufwand erfordert, als die erzielte Einsparung durch die Verringerung der (Ein-)Baulänge des Achsgetriebes.

Weiterhin kann die Ausnehmung am Innenring des außenliegenden, antriebsseitigen Wälzlagers neben der Fixierung der axialen Lage des Innenrings weitere Aufgaben übernehmen, wie beispielsweise die Zentrierung des Sicherungselements.

Hierdurch kann eine vereinfachte oder positionsgenaue Montage oder eine zusätzliche Abstützung des Sicherungselements erzielt werden.

Die Verkürzung der (Ein-)Baulänge des Achsgetriebes hat insbesondere Vorteile bei Fahrzeugen, bei denen ein Abstand und ein Höhenversatz zwischen dem Antriebsaggregat und dem den angetriebenen Achsen zugeordneten Achsgetriebe durch eine Gelenkwelle überbrückt ist, insbesondere Busfahrzeugen mit Heckmotor. Die Verkürzung führt zu einer Verlängerung der Gelenkwelle zwischen dem Getriebeausgang und dem Achsgetriebe. Bei gleicher von der Gelenkwelle auszugleichender Achshöhendifferenz führt dies zu einer Verkleinerung der Neigung derselben gegenüber der Fahrzeuglängsachse. Dies hat beispielsweise eine Verbesserung des Gleichlaufs des Antriebsstrangs und/oder verminderte Schwingungen des Antriebsstrangs sowie eine Erhöhung der Lebensdauer und/oder des Wirkungsgrades zur Folge.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung taucht auch ein Dichtmittel, das das Achsgetriebe zur Umwelt abschließt, zumindest teilweise insbesondere mit einer Dichtlippe in die Ausnehmung ein. Damit wird die axiale (Ein-)Baulänge des Achsgetriebes weiter verkürzt.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Vorschlag ist das Sicherungselement mit einem mit der Ritzelwelle verdrehsicher verbundenen Flansch ausgeführt, der mit einer Wellenmutter fixiert wird. Dies ergibt Vorteile bei einer Montage und Demontage des Achsgetriebes, sowie eine besonders kompakt ausgebildete Ausgestaltung. Der Flansch ist beispielsweise formschlüssig mit der Antriebswelle drehsicher verbunden. Die Aufbringung der Drehmomente und die Übergabe an die Antriebswelle kann so besonders zuverlässig gewährleistet werden. Die Wellenmutter gewährleistet eine axiale Festlegung und Sicherung der Position des Flansches. Mittels der Wellenmutter ist eine besonders feinfühlige Festlegung der Lage und/oder Vorspannung des Innenringes ermöglicht.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform des Achsgetriebes wird die axiale Position der Wälzlager durch ein gemeinsames Sicherungselement festgelegt. Dies wird erreicht durch ein Einfügen eines Abstandsmittels zwischen die Wälzlager. Das Abstandsmittel ist beispielsweise in axialer Richtung elastisch ausgeführt. Damit reicht ein Befestigungsmittel, wie z. B. eine Wellenmutter aus, um die Wälzlager zu fixieren. Die Abstützung erfolgt so vom Sicherungselement auf den Innenring des außenliegenden Wälzlagers, auf das Abstandsmittel, auf den Innenring des innenliegenden Wälzlagers gegen einen Absatz der Ritzelwelle.

Des weiteren wird vorgeschlagen, die Wälzlager als Kegelrollenlager auszuführen. In dem erfindungsgemäßen Achsgetriebe ist eine sehr steife Lagerung des Antriebsritzels notwendig. Eine solch steife Lagerung läßt sich besonders vorteilhaft mit Kegelrollenlagern darstellen.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Vorschlag ist die Ritzelwelle einstückig ausgeführt. Auf die Ritzelwelle wirken sehr hohe Drehmomente, die bei der erfindungsgemäßen Ausbildung verbessert gegenüber einer form-, stoff- oder kraftschlüssigen Verbindung wie Verklebung, Verschweißung, Verschraubung aufgenommen werden, wodurch die Gefahr einer mechanischen Schädigung verringert ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht eines Antriebsstrangs eines Busfahrzeugs und

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Teilbereich eines Achsgetriebes

Bei einem Antriebsstrang 10 eines Busfahrzeugs erfolgt eine Übertragung eines Drehmoments von einem Antriebsaggregat 11, insbesondere einer Brennkraftmaschine, über ein Getriebe 12 und eine Gelenkwelle 13 an ein Achsgetriebe 14, welches in an sich bekannter Weise das Drehmoment in gleichen oder unterschiedlichen Anteilen über zwei Abtriebswellen 15, 16 an Fahrzeugräder 17, 18 überträgt. Das Antriebsaggregat 11 und das Getriebe 12 sind in Fahrtrichtung hinter den Abtriebswellen 15, 16 angeordnet.

Gemäß Fig. 2 verfügt das Achsgetriebe 14 über eine Ritzelwelle 19, die eine Antriebswelle 20 und ein drehfest mit der Antriebswelle 20 verbundenes Ritzel 21 aufweist. Die Antriebswelle 20 ist an ihrem aus einem Achsgehäuse 22 auskragendem Ende mit einem in Antriebsverbindung mit der Gelenkwelle 13 stehenden Antriebsflansch 23 drehfest verbunden. Von dem Ritzel 21 wird das Antriebsmoment an ein nicht dargestelltes Tellerrad geleitet, welches in bekannter Weise in Wirkverbindung mit einem nicht dargestellten Ausgleichsgehäuse steht. Die sich zwischen dem Antriebsflansch 23 und dem Gehäuse 22 ergebende Öffnung des Achsgetriebes 14 kreisringförmigen Querschnitts wird durch ein Dichtmittel 24 ausgefüllt, um das Achsgetriebe 14 zur Umwelt hin abzuschließen.

Die Ritzelwelle 19 ist gegenüber dem Gehäuse 22 gelagert durch ein außenliegendes, antriebsseitiges Wälzlager 25 und ein ritzelseitiges Wälzlager 26. Die Wälzlager 25, 26 befinden sich gehäuseseitig in Lageraugen 27, 28 und nehmen in ihrem Innern die Antriebswelle 20 auf.

Die Wälzlager (25) 26 verfügen über einen Innenring (29) 30, einen Außenring (31) 32, einen Käfig (33) 34 und Wälzmittel (35) 36. Die Wälzmittel 35, 36 können beispielsweise ausgeführt sein als Kegelrollen, Zylinderrollen, Tonnen, Nadeln oder Kugeln. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Wälzmittel 35, 36 als Kegelrollen ausgebildet. Die Wälzlager 25, 26 sind gegen eine Längsachse A-A der Ritzelwelle 19 in bekannter O-Anordnung angestellt eingebaut.

Am gehäuseinneren Ende der Antriebswelle 37 ist drehfest und koaxial zu der Längsachse A-A der Ritzelwelle 19 das Ritzel 21 angeordnet. In Richtung des gehäuseinneren Endes der Antriebswelle 37 stützt sich der Innenring 30 des gehäuseinneren Wälzlagers 26 an einer quer zur Längsachse A-A der Ritzelwelle 19 orientierten, kreisringförmigen Kontaktfläche 39 am Ritzel 21 axial ab. An der gegenüberliegenden Seite des Innenrings 30 stützt sich der Innenring 30 mittels eines Abstandsmittels 40 am Innenring 29 des außenliegenden Wälzlagers 25 axial ab. Die axiale Position des Innenrings 29 auf der Antriebswelle 20 wird in Richtung des gehäuseäußeren Endes der Antriebswelle 38 durch den Antriebsflansch 23 festgelegt, welcher dabei in eine Ausnehmung 41 aus dem Innenring 29 eintaucht. Der Antriebsflansch 23 wird axial mit einer sich auf dem gehäuseäußeren Ende der Antriebswelle 38 befindende Wellenmutter 42 fixiert. Durch das Anziehen der Wellenmutter 42 ist so über den Antriebsflansch 23, den Innenring 29 des außenliegenden Wälzlagers 25, das Abstandsmittel 40 und den Innenring 30 des ritzelseitigen Lagers 26 eine Vorspann- oder Klemmkraft gegen die Kontaktfläche 39 am Ritzel 21 vorhanden.

Die Ritzelwelle 19 verfügt am gehäuseäußeren Ende der Antriebswelle 38 über ein Gewinde 43, das in Wirkverbindung mit der Wellenmutter 42 steht. Nach einem Absatz 44 auf einen größeren Durchmesser schließt sich in axialer Richtung zum Ritzel 21 hin eine Steckverzahnung 45 an, welche eine verdrehsichere Verbindung der Antriebswelle 20 mit dem Antriebsflansch 23 herstellt. Die Steckverzahnung 45 reicht über den Antriebsflansch 23 hinaus in die (Innen-)Auflagefläche 46 des Innenrings 29 des außenliegenden Wälzlagers 25 hinein. Die Auflagefläche 46 ist axial beabstandet von der (Innen-)Auflagefläche 47 des Innenrings 30 des ritzelseitigen Wälzlagers 26.

Der Antriebsflansch 23 verfügt über einen quer zur Längsachse A-A der Ritzelwelle 19 orientierten, scheibenförmigen Teilkörper 48, der in einen koaxial zur Längsachse A-A orientierten hohlzylinderförmigen Teilkörper 49 übergeht. Der Teilkörper 48 verfügt über mehrere Bohrungen 50, mittels derer der Antriebsflansch 23 in bekannter Weise mit der Gelenkwelle 13 verschraubt wird. Der Teilkörper 49 verfügt über eine quer zur Längsachse A-A orientierte Kontaktfläche 51 zur Wellenmutter 42. Auf der Mantelfläche des Teilkörpers 49 läuft mindestens eine Dichtlippe 52 des Dichtmittels 24. Die ritzelseitige, kreisringförmige und quer zur Längsachse A-A orientierte Stirnfläche 53 des Teilkörpers 49 bildet eine Kontaktfläche zum Innenring 29 des außenliegenden Wälzlagers 25.

Die Außenfläche 54 des Innenrings 29 wird gebildet mit der Mantelfläche eines koaxial zur Längsachse A-A orientierten Kegelstumpfes, auf der die Wälzmittel 35 abrollen. Die (Innen-)Auflagefläche 46 des Innenrings 29 wird mit der Mantelfläche eines koaxial zur Längsachse A-A orientierten Zylinders, der die Antriebswelle 20 aufnimmt, gebildet. Die ritzelseitige, kreisringförmige Stirnfläche 55, an der sich das Abstandsmittel 40 abstützt, hat einen kleineren Außenradius als die außenliegende Stirnfläche 56. Die außenliegende Stirnfläche 56 weist eine quer zur Längsachse A-A orientierte, hohlzylinderförmige und zur Längsachse A-A symmetrische Ausnehmung 41 auf, in die der Teilkörper 49 des Antriebsflansches 23 eintaucht, wobei sich insbesondere nur eine quer zur Längsachse A-A orientierte, im Inneren des Innenrings 29 befindliche Kontaktfläche 53 und keine koaxial orientierte, kreisringförmige Kontaktfläche ergibt. Die Kontaktfläche 53 hat somit einen geringeren axialen Abstand zum Ritzel 21 als die außenliegende Stirnfläche 56 des Innenrings 29. Alle Übergänge von der außenliegende Stirnfläche 56 zur Ausnehmung 41, sowie der Übergang zur Auflagefläche 46 auf der Antriebswelle 20 sind ausgerundet. In dem dem Antriebsflansch 23 zugewandten Bereich ist der Innenring 29 im Längsschnitt stufenförmig mit abgerundeten Kanten ausgebildet.

Das Abstandsmittel 40 weist eine koaxial zur Längsachse A-A der Ritzelwelle 19 orientierte hohlzylinderförmige Hülse auf, die über eine quer zur Längsachse A-A der Ritzelwelle 19 orientierte und von ihr weg weisende Wölbung 47 verfügt. Dadurch entsteht beim Anziehen der Wellenmutter 42 eine koaxial zur Längsachse A-A der Ritzelwelle 19 orientierte Federwirkung des Abstandsmittels 40.

Das Antriebsaggregat 11 und das Getriebe 12 können in Fahrtrichtung vor den Abtriebswellen 15, 17 angeordnet sein. Das Getriebe 12 kann auch beabstandet vom Antriebsaggregat 11 angeordnet und über eine weitere Gelenkwelle mit dem Antriebsaggregat 11 verbunden sein.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausnehmung 41 des Innenrings 29 des gehäuseäußeren Wälzlagers 25 kegelstumpfförmig und symmetrisch zur Längsachse A-A ausgestaltet.

Auf der Mantelfläche des Teilkörpers 49 des Antriebsflansches 23 läuft mindestens eine Dichtlippe 52 des Dichtmittels 24. In einer weiteren Ausgestaltung taucht mindestens eine Dichtlippe in die Ausnehmung 41 des Innenrings 29 des außenliegenden Wälzlagers 25 ein. Die Laufbahnen dieser Dichtlippen haben somit einen geringeren axialen Abstand zum Ritzel 21 als die außenliegende Stirnfläche 56 des Innenrings 29.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Außendurchmesser des Teilkörpers 49 des Antriebsflansches 23 und der Durchmesser der Ausnehmung 41 des Innenrings 29 vorzugsweise so gewählt, daß sich beim Eintauchen des Teilkörpers 49 in die Ausnehmung 41 neben einer quer zur Längsachse A-A der Ritzelwelle 19 orientierten Kontaktfläche 53 zusätzlich eine koaxial orientierte Kontaktfläche ergibt. Dies führt zu einer Zentrierwirkung auf den Antriebsflansch 23.

Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls möglich, daß die axiale Fixierung der Wälzlager 25, 26 nicht für beide Wälzlager gemeinsam durch die Wellenmutter 42 erfolgt, sondern jeweils für die beiden Wälzlager 25, 26 einzeln. Dazu stützt sich der Innenring 29 des außenliegenden Wälzlagers 25 an einem Absatz der Antriebswelle 20 in Richtung des Ritzels 21 ab und wird auf beschriebene Weise von der Wellenmutter 42 fixiert. Das ritzelseitige Wälzlager 26 wird durch eine gesonderte Befestigungsvorrichtung axial fixiert.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.

Claims (6)

1. Achsgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einer über mindestens zwei Wälzlager (25, 26) gegenüber einem Achsgehäuse (22) gelagerten Ritzelwelle (19), die über eine Antriebswelle (20) und ein Ritzel(21) verfügt, bei der ein Innenring (29) des außenliegenden Wälzlagers (25) zumindest mittelbar gegenüber der Ritzelwelle (19) axial in Richtung des Ritzels (21) abgestützt ist und dessen axiale Position auf der dem Ritzel (21) gegenüberliegenden Seite durch ein Sicherungselement festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (29) des außenliegenden Wälzlagers (25) eine Ausnehmung (41) aufweist, in die das Sicherungselement zumindest teilweise eintaucht.

2. Achsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtmittel (24), das das Achsgetriebe (14) zur Umwelt abschließt, zumindest zum Teil in die Ausnehmung (41) eintaucht.

3. Achsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement mit einem mit der Ritzelwelle (19) verdrehsicher verbundenen Flansch (23) ausgeführt ist, der mit einer Wellenmutter (42) fixiert ist.

4. Achsgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Position der Wälzlager (25, 26) durch ein gemeinsames Sicherungselement festgelegt wird.

5. Achsgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (25, 26) als Kegelrollenlager ausgeführt sind.

6. Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzelwelle (19) einstückig ausgeführt ist.