DE10144798A1 - Ausgleichsgetriebe in Kegelradbauweise und Verfahren zu seinem Einbau in ein nichtdrehendes Außengehäuse - Google Patents

Ausgleichsgetriebe in Kegelradbauweise und Verfahren zu seinem Einbau in ein nichtdrehendes Außengehäuse

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DE10144798A1 DE2001144798 DE10144798A DE10144798A1 DE 10144798 A1 DE10144798 A1 DE 10144798A1 DE 2001144798 DE2001144798 DE 2001144798 DE 10144798 A DE10144798 A DE 10144798A DE 10144798 A1 DE10144798 A1 DE 10144798A1
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Abstract

Bei einem Ausgleichsgetriebe in Kegelradbauweise ist wenigstens ein Planetenrad um eine zur Zentralachse senkrechte Drehachse drehbar angordnet, das mit zwei Zentralrädern kämmt, die koaxial und drehbar in Bezhug auf die Zentralachse angeordnet sind. In einem Getriebegehäuse, das in Bezug auf die Zentralachse drehbar gelagert ist, sind das Planetenrad und die Zentralräder angeordnet. Wenigstens ein Gehäuseansatz ist gegenüber einem benachbarten Zentralrad in der von der Drehachse des Planetenrades auf das Zentralrad weisenden Richtung der Zentralachse versetzt. Der Gehäuseansatz weist eine zylindrische Aufnahmeöffnung auf, die an dem von der Drehachse des Planetenrades abgewandten Ende des Gehäuseansatzes offen ausmündet. Ein hülsenförmiger Gehäuseeinsatz ist konzentrisch zur Zentralachse angeordnet; sein Außenumfang ist in den Richtungen der Zentralachse in einen ringförmigen Lagerabschnitt und in einen zylindrischen Befestigungsabschnitt unterteilt, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung entspricht. Der Befestigungsabschnitt ist zur bewegungsfesten Verbindung des Gehäuseeinsatzes mit dem Gehäuseansatz in die Aufnahmeöffnung unter Bildung eines Preßsitzes eingesetzt.

Description

Die vorliegenden Erfindungen betreffen ein Ausgleichsgetriebe in Kegelradbauweise nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Einbau eines Ausgleichsgetriebes in ein nichtdrehendes Außengehäuse nach Patentanspruch 13.
Bei einem bekannten Ausgleichsgetriebe in Kegelradbauweise (DE 195 36 800 A1) weist das einteilig ausgebildete Getriebegehäuse zwei zur Zentralachse koaxiale Lagerhälse auf, welche jeweils in der von der Drehachse eines Planetenrades auf das benachbarte Zentralrad weisenden Richtung der Zentralachse gegenüber dem benachbarten Zentralrad versetzt sowie durch ein Kegelrollenlager gegenüber einem nichtdrehenden Außengehäuse abgestützt sind. Die Zentralöffnung des jeweiligen Lagerhalses ist mit einem Innendurchmesser ausgelegt, welcher nur wenig größer als der Innendurchmesser des benachbarten Zentralrades ist, wodurch dieses Zentralrad an einer inneren Axiallagerfläche des Getriebegehäuses in der von der Drehachse des Planetenrades auf den Lagerhals weisenden Richtung der Zentralachse anlaufen kann. In der Zentralöffnung des jeweiligen Lagerhalses ist der mit dem benachbarten Zentralrad drehfest verbundene Endteil einer Antriebswelle durch ein Radialgleitlager drehbar abgestützt. Die Ausdehnung der Montageöffnung im Außengehäuse für den Einbau des Ausgleichsgetriebes ist in den Richtungen der Lagerachse im wesentlichen genau so groß wie der in den Richtungen der Zentralachse gemessene Abstand zwischen den axial äußeren Stirnflächen der Lagerhälse, so daß die Steifigkeit des Außengehäuses nicht sehr hoch ist; trotzdem müssen die Lager des Außengehäuses in einer die Lagerachse enthaltenden Gehäuseebene geteilt sein, um das Ausgleichsgetriebe ohne merkliche Kippbewegungen in das Außengehäuse einsetzen zu können. Diese Lagerteilung vermindert in weiterem Maße die Gehäusesteifigkeit. Die Herstellung des Getriebegehäuses ist aufwendig, weil die inneren Lauf- und Lagerflächen nicht durch Drehen, sondern nur unter Zuhilfenahme von speziellen Räum- bzw. Fräswerkzeugen bearbeitet werden können.
Die den Erfindungen zugrunde liegende Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, die Herstellung und den Einbau eines Ausgleichsgetriebes in Kegelradbauweise zu vereinfachen.
Die erläuterte Aufgabe ist durch ein Ausgleichsgetriebe mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 13 jeweils in vorteilhafter Weise gelöst.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann das Getriebegehäuse aufgrund der weiten Aufnahmeöffnungen für die Gehäuseeinsätze durch eine einfache Drehbearbeitung hergestellt werden.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung zum Einbau des Ausgleichsgetriebes kann letzteres mit idealer paralleler Ausrichtung seiner Zentralachse zur Lagerachse des Außengehäuses über die Montageöffnung des Außengehäuses in letzteres eingesetzt werden, ohne daß geteilte Lager erforderlich sind.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung und bei dem Verfahren nach der Erfindung kann im Vergleich zum bekannten Ausgleichsgetriebe die Ausdehnung der Montageöffnung des Außengehäuses in den Richtungen der Lagerachse um die jeweilige Lagerlänge bzw. um die jeweilige Länge des Lagerabschnittes an beiden Gehäuseeinsätzen verkürzt sein, so daß eine entsprechende Verkürzung der Baulänge und Erhöhung der Steifigkeit von Getriebe- und Außengehäuse unter Verringerung des Gewichtes erreicht sind.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung ist durch die Drehbearbeitung des Getriebegehäuses eine einfachere und genauere Festlegung des Achsabstandes der Zentralräder zur Drehachse des Planetenrades ermöglicht.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann das jeweilige Zentralrad an einer Axiallagerfläche des Getriebegehäuses anlaufen.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann das jeweilige Zentralrad in einfacher Weise über die Aufnahmeöffnung des zugehörigen Gehäuseansatzes in das Getriebegehäuse eingeführt werden, wenn die Durchmesserauslegung nach Patentanspruch 3 getroffen ist.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung bestehen keine Einschränkungen hinsichtlich der Lagerungsart und -ausführung für den Lagerabschnitt des Gehäuseeinsatzes. Gemäß Patentanspruch 4 kann hierfür in konventioneller Weise eine komplette Wälzlageranordnung bspw. mit einem gesonderten Innenlaufring für die Wälzkörper vorgesehen sein.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann gemäß Patentanspruch 5 an dem Lagerabschnitt des Gehäuseeinsatzes selbst eine Innenlauffläche für die Wälzkörper vorgesehen sein, welche bspw. in Form einer besonderen Beschichtung mit einem Speziallagerwerkstoff aufgebracht sein kann.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung können der Lagerabschnitt bzw. der gesamte Gehäuseeinsatz gemäß Patentanspruch 6 aus einem Lagerwerkstoff bestehen und dadurch mit der Innenlauffläche einteilig ausgebildet sein.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann der Abstand des Gehäuseeinsatzes zur Drehachse des Planetenrades in vorteilhafter Weise durch einen als Anschlag ausgebildeten radialen Ansatz des Getriebegehäuses gemäß Patentanspruch 7 festgelegt sein.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann das jeweilige Zentralrad auch an einer Axiallagerfläche des benachbarten Gehäuseeinsatzes gemäß Patentanspruch 8 anlaufen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der Gehäuseeinsatz aus einem harten Werkstoff besteht, so daß eine zusätzliche Anlaufscheibe entfallen kann.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann das Getriebegehäuse gemäß Patentanspruch 9 auch dann einteilig ausgebildet sein, wenn die Zentralräder - wie bei Nutzfahrzeugen häufig üblich - mit vier Planetenrädern kämmen, weil auch letztere über die beiden weiten Aufnahmeöffnungen der Gehäuseansätze für die Gehäuseeinsätze in das Getriebegehäuse eingeführt werden können.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann der mit einem Zentralrad drehfest verbundene Endteil einer bspw. zu einem Fahrzeugrad führenden Antriebswelle gemäß Patentanspruch 10 in dem dem Zentralrad benachbarten Gehäuseeinsatz radial gelagert und das Zentralrad von äußeren Axialkräften der Antriebswelle gemäß Patentanspruch 11 frei gehalten sein.
Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung kann das Außengehäuse für den Einbau und die Lagerung des Getriebegehäuses gemß Patentanspruch 12 eine radiale Montageöffnung aufweisen, ohne daß die Lager des Außengehäuses geteilt sein müssen.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung gemäß Patentanspruch 13 zum Einbau des Ausgleichsgetriebes in das Außengehäuse kann die diesbezügliche Montageöffnung des letzteren in den Richtungen der Lagerachse wenigstens um die zweifache Lagerlänge eines Kegelrollenlagers enger sein als bei einem konventionellen Ausgleichsgetriebe, ohne daß von der vorteilhaften parallelen Ausrichtung der Zentralachse des Ausgleichsgetriebes zur Lagerachse des Außengehäuses beim Einführen des Ausgleichsgetriebes über die Montageöffnung abgewichen werden müßte.
Eine Ausführungsform der Erfindung bezüglich des Ausgleichsgetriebes sowie ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bezüglich des Verfahrens für den Einbau des Ausgleichsgetriebes sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt einen Teil-Axialschnitt durch das in seine Einbaulage in einem nichtdrehenden Achsgehäuse gebrachte Ausgleichsgetriebe in einer Gehäuseebene, welche die mit der Lagerachse des Achsgehäuses zusammenfallende Zentralachse 1-1 sowie die Drehachse eines den Antrieb bildenden Zahnritzels enthält, wobei der Teil-Axialschnitt die durch die Zentralachse symmetrisch definierten Getriebe- und Achsgehäuse-Hälften enthält und das Zahnritzel im Teilschnitt abbildet.
Ein zwei Planetenräder 2 und zwei mit letzteren kämmende Zentralräder 4 und 5 aufnehmendes Getriebegehäuse 6 des Ausgleichsgetriebes ist einteilig ausgebildet und durch zwei Wälzlageranordnungen 14 in einem Achsgehäuse 15 einer Antriebsachse eines Fahrzeuges bezüglich einer geometrischen Zentralachse 1-1 drehbar und axial unverschiebbar gelagert, wobei die gemeinsame Lagerachse der Wälzlageranordnungen 14 mit der Zentralachse 1-1 des Ausgleichsgetriebes in dessen Einbaulage zusammenfällt.
Die geometrische Drehachse 3-3 der Planetenräder 2 ist durch einen in fluchtenden Aufnahmebohrungen 26 bewegungsfest gegenüber dem Getriebegehäuse 6 fixierten Lagerbolzen 25 senkrecht zur Zentralachse 1-1 ausgerichtet.
Die Wälzlageranordnungen 14 sind jeweils in Form eines Kegelrollenlagers ausgebildet, dessen Außenlaufring 27 in ein korrespondierendes einteiliges Lagerauge 28 des Außengehäuses 15 eingesetzt und in der von der Drehachse 3-3 der Planetenräder 2 auf das betreffende Kegelrollenlager 14 weisenden Richtung der Zentralachse 1-1 an einem in eine Umfangsnut des Lagerauges 28 eingesetzten Sicherungsring 29 abgestützt ist.
Das Getriebegehäuse 6 weist zwei zur Zentralachse 1-1 konzentrische Gehäuseansätze 7 und 8 auf, welche jeweils in der von der Drehachse 3-3 der Planetenräder 2 auf das jeweilige Kegelrollenlager 14 weisenden Richtung der Zentralachse 1-1 gegenüber dem benachbarten Zentralrad 4 bzw. 5 versetzt sind und eine zur Zentralachse 1-1 zentrische zylindrische Aufnahmeöffnung 9 für einen hülsenförmigen Gehäuseeinsatz 10 aufweisen, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des benachbarten Zentralrades 4 bzw. 5 ist.
Der Außenumfang des jeweiligen Gehäuseeinsatzes 10 ist in einen außerhalb des Getriebegehäuses 6 liegenden Lagerabschnitt 11 und in einen zylindrischen Befestigungsabschnitt 12 unterteilt, wobei letzterer unter Bildung eines Preßsitzes 13 in die Aufnahmeöffnung 9 eingesetzt und dadurch starr bzw. bewegungsfest mit dem Getriebegehäuse 6 verbunden ist.
Der jeweilige Gehäuseeinsatz 10, der aus einem harten Lagerwerkstoff besteht, weist am Außenumfang seines Lagerabschnittes 11 eine kegelförmige Innenlauffläche 16 für die Kegelrollen 17 auf.
Der jeweilige Gehäuseeinsatz 10 weist an seinem der Drehachse 3-3 der Planetenräder 2 zugekehrten Ende eine Axiallagerfläche 19 für das benachbarte Zentralrad 4 bzw. 5 auf.
Der jeweilige Gehäuseeinsatz 10 ist in der auf die Drehachse 3-3 der Planetenräder 2 weisenden Richtung der Zentralachse 1-1 an einem als ein axialer Anschlag ausgebildeten Ansatz 18 des Getriebegehäuses 6 abgestützt.
Ein mit einem jeweiligen Zentralrad 4 bzw. 5 drehfest verbundener Endteil 20 einer bspw. unter Zwischenschaltung einer Gleichlauf-Gelenkkupplung zu einem zugehörigen Fahrzeugrad führenden Antriebswelle ist in der Zentralöffnung 21 des benachbarten Gehäuseeinsatzes 10 gleitend und drehbeweglich gelagert.
Der jeweilige Endteil 20 ist gegenüber seinem zugehörigen Gehäuseeinsatz 10 in der auf die Drehachse 3-3 der Planetenräder 2 weisenden Richtung der Zentralachse 1-1 durch korrespondierende Axiallagerflächen 22, 23 abgestützt.
Am Außenumfang des Getriebegehäuses 6 ist in der üblichen Weise ein zur Zentralachse 1-1 konzentrisch angeordnetes Tellerrad 30 durch Schraubbefestigungen 31 bewegungsfest angeflanscht, welches durch ein kegelförmiges Zahnradritzel 32 antreibbar ist.
Die Lageraugen 28 für die Außenlaufringe 27 der Kegelrollen 17 erstrecken sich in der auf die Drehachse 3-3 der Planetenräder 2 weisenden Richtung der Zentralachse 1-1 bis zu einer radialen Montageöffnung 24 des Außen(Achs)gehäuses 15, deren Weite in den Richtungen der Zentralachse 1-1 nur wenig größer ist als der entsprechend gemessene Abstand der axial äußeren Stirnenden der Gehäuseansätze 7 und 8 des Getriebegehäuses 6.
Für den Einbau des Ausgleichsgetriebes in das Achsgehäuse 15 wird das Ausgleichsgetriebe mit seinem Tellerrad 30 zunächst bis auf die Gehäuseeinsätze 10 teilweise vormontiert.
Anschließend wird das derart teilweise vormontierte Ausgleichsgetriebe unter paralleler Ausrichtung seiner Zentralachse 1-1 zur Lagerachse der Lageraugen 28 über die Montageöffnung 24 in das Achsgehäuse 15 eingeführt.
Danach werden die Gehäuseeinsätze 10 in die zughörige Aufnahmeöffnung 9 eingepreßt.
Abschließend können die Kegelrollenlager 14 fertigmontiert werden.
In alternativen Ausgestaltungen des Ausgleichsgetriebes erfolgt die Verbindung zwischen dem zylindrischen Befestigungsanbschnitt des hülsenförmigen Gehäuseeinsatzes und dem Getriebegehäuse im Bereich der Aufnahmeöffnung mit anderen kraftschlüssigen Mitteln als der Preßpassung. Ferner sind formschlüssige Verbindungen, wie beispielsweise die Verschraubung, die Vernietung, oder die Verschweissung und insbesondere die Laserverschweissung möglich. Auch sind Welle- Nabe-Verbindungen, wie beispielsweise die Keilwellenverzahnung, möglich. Auch kann ein Gleitsitz oder eine Verklebung zwischen dem zylindrischen Befestigungsanbschnitt des hülsenförmigen Gehäuseeinsatzes und dem Getriebegehäuse im Bereich der Aufnahmeöffnung ausreichend sein.

Claims (13)

1. Ausgleichsgetriebe in Kegelradbauweise mit
wenigstens einem Planetenrad (2)
das um eine zu einer Zentralachse (1-1) senkrechte Drehachse (3-3) drehbar angeordnet ist
zwei Zentralrädern (4 u. 5)
die mit dem Planetenrad (2) kämmen
die koaxial und drehbar in Bezug auf die Zentralachse (1-1) angeordnet sind
die diametral zur Drehachse (3-3) des Planetenrades (2) angeordnet sind
einem Getriebegehäuse (6)
das in Bezug auf die Zentralachse (1-1) drehbar gelagert ist
in dem das Planetenrad (2) und die Zentralräder (4 u. 5) angeordnet sind
mit wenigstens einem Gehäuseansatz (7 oder 8)
der sich koaxial und konzentrisch zur Zentralachse (1-1) erstreckt
der gegenüber einem Zentralrad (4 oder 5) in der von der Drehachse (3-3) des Planetenrades (2) auf das Zentralrad (4 oder 5) weisenden Richtung der Zentralachse (1-1) versetzt ist
der eine zylindrische Aufnahmeöffnung (9) aufweist
die koaxial zur Zentralachse (1-1) ausgebildet ist
die an dem von der Drehachse (3-3) des Planetenrades (2) abgewandten Ende des Gehäuseansatzes (7 oder 8) offen ausmündet
einem hülsenförmigen Gehäuseeinsatz (10)
der mit einem Gehäuseansatz (7 oder 8) bewegungsfest verbunden ist
der konzentrisch zur Zentralachse (1-1) angeordnet ist
dessen Außenumfang in den Richtungen der Zentralachse (1-1) unterteilt ist in
einen ringförmigen Lagerabschnitt (11) und
einen zylindrischen Befestigungsabschnitt (12)
der in die Aufnahmeöffnung (9) des Gehäuseansatzes (7 oder 8) eingesetzt und mit dieser verbunden ist.
2. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des zylindrischen Befestigungsabschnitts (12) dem Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung (9) entspricht und der zylindrische Befestigungsabschnitt (12) in die Aufnahmeöffnung (9) unter Bildung eines Preßsitzes (13) bewegungsfest eingesetzt ist.
3. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung (9) größer als der Außendurchmesser des benachbarten Zentralrades (4 oder 5) ist.
4. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerabschnitt (11) durch eine Wälzlageranordnung (14) gegenüber einem nichtdrehenden Außengehäuse (15) in Bezug auf eine mit der Zentralachse (1-1) des in seine Einbaulage gebrachten Ausgleichsgetriebes zusammenfallenden Lagerachse drehbar und axial unverschiebbar abgestützt ist.
5. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Lagerabschnitt (11) eine Innenlauffläche (16) für die Wälzkörper (17) vorgesehen ist.
6. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerabschnitt (11) und die Innenlauffläche (16) einteilig ausgebildet sind.
7. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseeinsatz (10) in der auf die Drehachse (3-3) des Planetenrades (2) weisenden Richtung der Zentralachse (1-1) an einem als ein axialer Anschlag ausgebildeten Ansatz (18) des Getriebegehäuses (6) abstützbar ist.
8. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseeinsatz (10) an seinem der Drehachse (3-3) des Planetenrades (2) zugekehrten Endbereich eine axiale Anlauffläche (19) für das benachbarte Zentralrad (4 oder 5) aufweist.
9. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (6) einteilig ausgebildet ist.
10. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zentralrad (4 oder 5) mit dem Endteil (20) einer Antriebswelle drehfest verbunden und der Endteil (20) in der Zentralöffnung (21) des dem Zentralrad (4 oder 5) benachbarten Gehäuseeinsatzes (10) radial gelagert ist.
11. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil (20) der Antriebswelle gegenüber dem Gehäuseeinsatz (10) in der auf die Drehachse (3-3) des Planetenrades (2) weisenden Richtung der Zentralachse (1-1) durch korrespondierende Axiallagerflächen (22, 23) fixiert ist.
12. Ausgleichsgetriebe nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse (15) in Bezug auf seine mit der Zentralachse (1-1) des in seine Einbaulage gebrachten Getriebegehäuses (6) zusammenfallende Lagerachse eine radiale Montageöffnung (24) aufweist.
13. Verfahren zum Einbau eines nach Patentansprüche 1 ausgebildeten Ausgleichsgetriebes in ein nach Patentanspruch 12 ausgebildetes Außengehäuse, bei dem
in einem Verfahrensschritt das Ausgleichsgetriebe bis auf die Gehäuseeinsätze (10) teilweise vormontiert wird
in einem sich anschließenden Verfahrensschritt das teilweise vormontierte Ausgleichsgetriebe unter paralleler Ausrichtung seiner Zentralachse (1-1) zur Lagerachse des Außengehäuses (15) über die Montageöffnung (24) in das Außengehäuse (15) eingeführt wird und
in einem sich anschließenden weiteren Verfahrensschritt die Gehäuseeinsätze (10) in ihre zugehörige Aufnahmeöfnung (9) eingesetzt werden.
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