DE10051355A1 - Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Zapfenkreuz um eine Zentralachse läuft. Das Zapfenkreuz verfügt über zwei koaxial zueinander angeordnete kurze Lagerzapfen und einen quer zu den kurzen Lagerzapfen orientierten langen Lagerzapfen. Erfindungsgemäß wird der Herstellungsaufwand für die kurzen Lagerzapfen reduziert, indem die Verbindung von den kurzen Lagerzapfen zu dem langen Lagerzapfen so ausgeführt ist, daß die Stirnfläche der kurzen Lagerzapfen nicht bearbeitet werden muß.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art ist aus DE 196 38 002 C1 bekannt, welches über ein Zapfenkreuz verfügt, das um eine Zentralachse läuft. Das Zapfenkreuz verfügt über zwei koaxial zueinander angeordnete kurze Lagerzapfen und einen quer zu den kurzen Lagerzapfen orientierten langen Lagerzapfen, bei dem die zur Zentralachse radial innen liegenden Enden der kurzen Lagerzapfen in jeweils eine von zwei diametral am Außenumfang des langen Lagerzapfens sich gegenüberliegenden Ausnehmungen angeordnet sind. Auf jedem kurzen Lagerzapfen sowie jeder Hälfte des langen Lagerzapfens ist ein Kegelrad angeordnet. Die zur Zentralachse radial außenliegenden Enden der Lagerzapfen sind jeweils formschlüssig in eine korrespondierende Aufnahmebohrung eines relativ zur Zentralachse drehbar angeordneten Gehäuses eingesetzt.

Um eine mechanische Beeinträchtigung des Umlaufrädergetriebes zu verhindern, müssen die Lagerzapfen verdrehsicher bezüglich ihrer Mittelachsen und axial unbeweglich ausgeführt sein. Die Ausnehmungen des langen Lagerzapfens sind als Nuten und die radial innen liegenden Enden der kurzen Lagerzapfen als Federn einer jeweiligen Nut-Feder-Verbindung ausgebildet. Durch die Nut-Feder-Verbindung der kurzen mit dem langen Lagerzapfen ist der lange Lagerzapfen verdrehsicher bezüglich seiner Mittelachse und axial unbeweglich festgelegt. Die jeweilige Nut-Feder-Verbindung sichert die kurzen Lagerzapfen gegen eine Drehung um ihre Mittelachse und gegen eine axiale Bewegung in Richtung der Zentralachse. Zur Sicherung der kurzen Lagerzapfen gegen eine axiale Bewegung in der von der Zentralachse radial nach außen weisenden Richtung sind an den zur Zentralachse radial außenliegenden Enden der Lagerzapfen gesonderte Befestigungsmittel verwendet.

Das Einarbeiten der Ausnehmung des langen Lagerzapfens als Nut und die Bearbeitung der radial innen liegenden Enden der kurzen Lagerzapfen als Federn ist aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Umlaufrädergetriebe vorzuschlagen, bei dem das Einarbeiten der Ausnehmung des langen Lagerzapfens und die Bearbeitung der radial innen liegenden Enden der kurzen Lagerzapfen vereinfacht und damit kostengünstiger wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein Querschnitt der kurzen Lagerzapfen ist im gesamten Kontaktbereich mit dem langen Lagerzapfen kreisförmig ausgebildet. Die kurzen Lagerzapfen weisen dadurch an deren zur Zentralachse radial innen liegenden Enden eine kreisrunde, ebene Stirnfläche auf, die nicht bearbeitet werden muß. Die Verbindung der kurzen mit dem langen Lagerzapfen sichert die kurzen Lagerzapfen gegen eine axiale Bewegung in Richtung der Zentralachse.

Der lange Lagerzapfen weist zwei in ihrem Querschnitt kreisförmige und zu der aus den Mittelachsen der kurzen Lagerzapfen und der Zentralachse gebildeten Ebene symmetrische Ausnehmungen auf, die in der zur Zentralachse radial innen liegenden Richtung über eine ebene, kreisförmige Begrenzungsfläche verfügen. Durch die Verbindung der kurzen mit dem langen Lagerzapfen ist der lange Lagerzapfen verdrehsicher bezüglich seiner Mittelachse und axial unbeweglich festgelegt. Die Ausnehmungen können in einem einfachen Arbeitsschritt, insbesondere mittels einer Fräsbearbeitung oder einer Senkbearbeitung gefertigt werden.

Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes, bei welchem die Lagerzapfen in einem Gehäuse abgestützt sind, ist es, daß hohe Drehmomente übertragbar sind. Das Umlaufrädergetriebe ist deshalb besonders vorteilhaft bei Personen- und Lastkraftwagen einsetzbar.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die kurzen Lagerzapfen von einer Lauffläche der Kegelräder bis zum Kontaktbereich mit dem langen Lagerzapfen einen identischen, kreisförmigen Querschnitt auf. Damit kann als Ausgangsmaterial bei der Herstellung der kurzen Lagerzapfen ein kreisrundes Halbzeug - beispielsweise Rundmaterial - verwendet werden, das nur auf die richtige Länge abgelängt werden muß. Damit ist die Herstellung der kurzen Lagerzapfen besonders einfach und kostengünstig.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Vorschlag weist der lange Lagerzapfen von einer Lauffläche des Kegelrades auf der einen Hälfte bis zu einer Lauffläche des Kegelrades auf der anderen Hälfte mit Ausnahme des Kontaktbereichs mit den kurzen Lagerzapfen einen identischen Querschnitt auf. Damit kann zur Herstellung des langen Lagerzapfens ein Halbzeug verwendet werden, das über seine Länge einen identischen, insbesondere einen kreisrunden Querschnitt aufweist - beispielsweise Rundmaterial -. Die Herstellung des langen Lagerzapfen ist damit besonders einfach und kostengünstig.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform des Umlaufrädergetriebes werden die kurzen Lagerzapfen durch mindestens eine Sicherung an den zur Zentralachse radial außen liegenden Endbereichen der kurzen Lagerzapfen gegen eine Drehung um die Mittelachsen der kurzen Lagerzapfen und gegen eine axiale Bewegung gesichert. Bekannte Umlaufrädergetriebe verfügen an den zur Zentralachse radial außen liegenden Endbereichen der kurzen Lagerzapfen über eine Sicherung der kurzen Lagerzapfen gegen eine axiale Bewegung entgegen der Zentralachse. In dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform des Umlaufrädergetriebes verhindert die besagte Sicherung zusätzlich die Drehung der kurzen Lagerzapfen um ihre Mittelachsen. Der zusätzliche fertigungstechnische und finanzielle Aufwand für die Sicherungen ist dabei kleiner als die Vorteile, die sich durch die einfachere Fertigung der Lagerzapfen ergeben.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus weiteren Merkmalen der Unteransprüche, der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

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

Fig. 1 einen die Zentralachse enthaltenden Halbschnitt durch ein Umlaufrädergetriebe

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Zapfenkreuz

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Zapfenkreuz in einer zweiten Ausführungsform

Gemäß Fig. 1 verfügt ein Umlaufrädergetriebe 10 über ein Gehäuse 11, welches in einer zu einer Zentralachse A-A senkrechten Gehäuseebene geteilt ist, und zwar in einen topfförmigen Gehäuseteil 12 und in einen mit einem Tellerrad 13 bewegungsfest verbundenen, stirnwandartigen Gehäuseteil 14. Beide Gehäuseteile 12 und 14 sind mit je einem zur Zentralachse A-A zentrischen Lagerhals 15 bzw. 16 versehen, welche unter Verwendung eines nicht dargestellten Wälzlagers zur drehbaren Lagerung des Gehäuses 11 in einem nicht dargestellten Achsgehäuses eines Kraftfahrzeugs verwendet sind. Die Gehäuseteile 12 und 14 sind mit nicht dargestellten Schraubbesfestigungen unbeweglich zueinander festgelegt. In den Gehäuseteilen 12 und 14 sind je ein Kegelrad 17 und 18 drehbar und konzentrisch zur Zentralachse A-A aufgenommen, welche mit vier zur Zentralachse A-A umlaufenden Kegelrädern 19 kämmen, die an einem im Gehäuse 11 gehalterten Zapfenkreuz 20 drehbar gelagert sind.

Gemäß Fig. 2 weist das Zapfenkreuz 20, welches zur Zentralachse A-A symmetrisch ist, zwei mit ihrer Mittelachse B- B koaxial zueinander und senkrecht zur Zentralachse A-A angeordnete, kurze Lagerzapfen 21a, 21b zur Lagerung je eines umlaufenden Kegelrades 19 und einen langen Lagerzapfen 22 auf, welcher mit seiner Mittelachse C-C sowohl senkrecht zur Mittelachse B-B der kurzen Lagerzapfen 21a, 21b als auch senkrecht zur Zentralachse A-A ausgerichtet und zur gegenseitigen koaxialen Ausrichtung und zur Lagerung der übrigen beiden umlaufenden Kegelräder 19 verwendet ist, wobei die Mittelachsen B-B und C-C in einer zur Zentralachse A-A senkrechten Gehäusebene des Gehäuses 11 liegen. Die Lagerzapfen 21a, 21b und 22 sind mit ihren zur Zentralachse A-A radial außen liegenden Enden 23a, 23b bzw 24 in je einer korrespondierenden Ausnehmung 25 des Gehäuses 11 aufgenommen.

Die kurzen Lagerzapfen 21a, 21b weisen von den Laufflächen 26a, 26b der Kegelräder 19 bis zum Kontaktbereich mit dem langen Lagerzapfen 22 und der lange Lagerzapfen 22 weist von der Lauffläche des Kegelrades 19 auf der einen Hälfte bis zu einer Lauffläche des Kegelrades 19 auf der anderen Hälfte mit Ausnahme des Kontaktbereichs mit den kurzen Lagerzapfen 21a, 21b einen identischen, kreisförmigen Querschnitt auf.

Die zur Zentralachse A-A radial innenliegenden Enden 27a, 27b der kurzen Lagerzapfen 21a, 21b, welche ebene, kreisrunde Stirnflächen 28a, 28b aufweisen, sind in jeweils einer sich diametral am Umfang des langen Lagerzapfens 22 gegenüberliegenden Ausnehmungen 29a, 29b angeordnet. Die zu der von der Mittelachse B-B der kurzen Lagerzapfen 21a, 21b und der Zentralachse A-A gebildeten Ebene symmetrische Ausnehmungen 29a, 29b weisen einen kreisförmigen Querschnitt und in der zur Zentralachse A-A radial innen liegenden Richtung eine ebene, kreisförmige Begrenzungsfläche auf.

Durch die Verbindung der kurzen Lagerzapfen 21a, 21b mit dem langen Lagerzapfen 22 ist der lange Lagerzapfen 22 sowohl drehfest in bezug auf seine Mittelachse C-C, als auch axial unbeweglich in seiner Längsrichtung, die kurzen Lagerzapfen 21a, 21b nur in ihrer zur Zentralachse A-A hin weisende Längsrichtung axial unbeweglich festgelegt. Zwei identische Sicherungen an den zur Zentralachse A-A radial außen liegenden Endbereichen 23a, 23b der kurzen Lagerzapfen 21a, 21b sichern die kurzen Lagerzapfen 21a, 21b gegen eine Drehung um deren Mittelachse B-B und gegen eine axiale Bewegung in ihrer Längsrichtung.

Im Weiteren werden die beiden Sicherungen anhand der in der Fig. 1 dargestellten Sicherung 30 erläutert.

Die Sicherung 30 umfaßt eine Gewindebohrung 31 im außenliegenden Endbereich 23a des kurzen Lagerzapfens 21a, ein Befestigungsmittel 32 und eine Gewindebohrung 33 im Gehäuseteil 12. Durch das als Schraube ausgeführte Befestigungsmittel 32, das in die Gewindebohrung 31 eingeschraubt ist, wird der kurze Lagerzapfen 21a gegenüber dem Gehäuseteil 12 unbeweglich festgelegt. Der kurze Lagerzapfen 21a ist somit sowohl drehfest in bezug auf seine Mittelachse B-B, als auch axial unbeweglich in seiner Längsrichtung festgelegt.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Sicherung durch eine bekannte Preßpassung zwischen dem Gehäuse und dem außenliegendenen Ende des kurzen Lagerzapfens ausgeführt, so daß der kurze Lagerzapfen durch Reibschluß zwischen dem Gehäuse und dem außenliegendenen Ende des kurzen Lagerzapfens sowohl drehfest in bezug auf seine Mittelachse, als auch axial unbeweglich in seiner Längsrichtung festgelegt sind. Das außenliegenden Ende des kurzen Lagerzapfens ist ohne die Gewindebohrung ausgeführt.

Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls möglich, daß die Sicherung 30 eine Gewindebohrung im Gehäuseteil 12 im Bereich des außenliegendenen Endes 23a des kurzen Lagerzapfens 21a und ein in die Gewindebohrung eingeschraubtes Befestigungselement, insbesondere einen Gewindestift nach DIN 417, DIN 553 oder DIN 916, umfaßt. Die Stirnfläche des Befestigungsmittels drückt im Bereich des außenliegendenen Endes 23a an die Außenfläche des kurzen Lagerzapfens 21a und sichert so durch eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Befestigungsmittel und dem kurzen Lagerzapfen 21a den kurzen Lagerzapfen 21a gegen eine Drehung um seine Mittelachse B-B und gegen eine axiale Bewegung. Das außenliegende Ende 23a des kurzen Lagerzapfens 21a ist ohne die Gewindebohrung 31 ausgeführt.

Eine weitere Ausführungsform des Zapfenkreuzes 120 ist in Fig. 3 dargestellt. Die außenliegenen Enden 123a, 123b der kurzen Lagerzapfen 121a, 121b sind als Halbzylinder ausgeführt. Die Sicherung 30 umfaßt dann eine Gewindebohrung im Gehäuseteil 12 im Bereich des außenliegendenen Endes 123a des kurzen Lagerzapfes 121a und ein in die Gewindebohrung eingeschraubtes Befestigungselement, insbesondere einen Gewindestift nach DIN 417, DIN 553 oder DIN 916. Durch die formschlüssige Verbindung des Befestigungselements mit der inneren Stirnfläche 134 des kurzen Lagerzapfens 121a in axialer Richtung und der Innenfläche 135 in radialer Richtung ist der kurze Lagerzapfen 121a sowohl drehfest in bezug auf sein Mittelachse B-B, als auch axial unbeweglich in seiner Längsrichtung festgelegt.

In Kombination mit der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Zapfenkreuzes 120 kann die Sicherung 30 auch als eine formschlüssige Verbindung des Gehäuseteils 12 mit dem äußeren Ende 123a des kurzen Lagerzapfens 121a ausgeführt sein. Das Gehäuseteil 12 ist dazu im Bereich des außenliegenden Endbereichs 123a des kurzen Lagerzapfens 21a so gestaltet, daß beim Verbinden mit dem Gehäuseteil 14 eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuseteil 12 mit der inneren Stirnfläche 134 des kurzen Lagerzapfens 121a in axialer Richtung und dem Gehäuseteil 12 mit der Innenfläche 135 in radialer Richtung entsteht. Damit ist der kurze Lagerzapfen 121a sowohl drehfest in bezug auf seine Mittelachse B-B, als auch axial unbeweglich in seiner Längsrichtung festgelegt.

Die außenliegenen Enden 123a, 123b der kurzen Lagerzapfen 121a, 121b des Zapfenkreuzes 120 können auch als Zylindersegment ausgeführt sein.

Die umlaufenden Kanten der Stirnflächen der Lagerzapfen 21a, 21b, 121a, 121b, 22, sowie die umlaufenden Kanten der Ausnehmungen 29a, 29b des langen Lagerzapfens 22 können mit jeweils einer Fase versehen sein.

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 (8)

1. Umlaufrädergetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse (11), bei dem ein Zapfenkreuz (20) um eine Zentralachse (A-A) läuft, wobei das Zapfenkreuz (20) über zwei koaxial zueinander angeordnete kurze Lagerzapfen (21a, 21b) und einen quer zu den kurzen Lagerzapfen (21a, 21b) orientierten langen Lagerzapfen (22) verfügt, bei dem die zur Zentralachse (A-A) radial innen liegenden Enden der kurzen Lagerzapfen (27a, 27b) in jeweils eine von zwei diametral am Außenumfang des langen Lagerzapfens (22) sich gegenüberliegenden Ausnehmungen (29a, 29b) angeordnet sind, und auf jedem kurzen Lagerzapfen (21a, 21b) sowie jeder Hälfte des langen Lagerzapfens (22) mindestens ein Kegelrad (17, 18, 19) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querschnitt der kurzen Lagerzapfen (21a, 21b) im gesamten Kontaktbereich mit dem langen Lagerzapfen (22) kreisförmig ausgebildet ist.

2. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Lagerzapfen (21a, 21b) von einer Lauffläche (26a, 26b) der Kegelräder (19) bis zum Kontaktbereich mit dem langen Lagerzapfen (22) einen identischen Querschnitt aufweisen.

3. Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lange Lagerzapfen (22) von einer Lauffläche des Kegelrades (17) auf der einen Hälfte bis zu einer Lauffläche des Kegelrades (18) auf der anderen Hälfte mit Ausnahme des Kontaktbereichs mit den kurzen Lagerzapfen (21a, 21b) einen identischen Querschnitt aufweist.

4. Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Lagerzapfen (21a, 21b, 121a, 121b) durch mindestens eine Sicherung an den zur Zentralachse (A-A) radial außen liegenden Endbereichen der kurzen Lagerzapfen (23a, 23b, 123a, 123b) gegen eine Drehung um die Mittelachsen (B-B) der kurzen Lagerzapfen (23a, 23b, 123a, 123b) und gegen eine axiale Bewegung gesichert sind.

5. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Sicherung als ein Befestigungsmittel (32) ausgeführt ist, welches in eine Querbohrung (31) durch die kurzen Lagerzapfen (21a, 21b) an den zur Zentralachse (A-A) radial außen liegenden Enden der kurzen Lagerzapfen (23a, 23b) eingreift und im Gehäuse (11) bewegungsfest verankert ist.

6. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Sicherung als eine Preßpassung der kurzen Lagerzapfen (21a, 21b) mit dem Gehäuse (11) ausgeführt ist.

7. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Sicherung als eine reibschlüssige Verbindung der Stirnfläche eines Befestigungsmittels mit der Außenfläche der kurzen Lagerzapfen (21a, 21b) ausgeführt ist.

8. Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Zentralachse (A-A) radial außen liegenden Endbereiche der kurzen Lagerzapfen (123a, 123b) in einer gegenüber einer Zylinderform veränderten Form gestaltet sind und die besagte Sicherung als Formschluß mit dem Gehäuse (11) oder jeweils einem Befestigungsmittel ausgeführt ist.