DE10156890C1

DE10156890C1 - Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10156890C1
Application number: DE10156890A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Scholz
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-11-21

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausgleichsgetriebe 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem in einer Gehäusewand 1.1 gelagerten, einen Antriebszahnkranz 3 aufweisenden Ausgleichsgehäuse 2, in dem ein Ausgleichsbolzen 4 mit mindestens einem drehbar gelagerten Ausgleichskegelrad 5 angeordnet ist, das mit einem Antriebswellenrad 6 einer im Ausgleichsgehäuse 2 gelagerten Antriebswelle 7 in Eingriff steht, wobei die Antriebswelle mittels mindestens eines ersten Lagers 7.1 in der Gehäusewand 1.1 des Ausgleichsgetriebes 1 und/oder das Ausgleichsgehäuse 2 mittels mindestens eines zweiten Lagers 2.1 auf der Antriebswelle 7 gelagert ist und die Antriebswelle 7 eine gemeinsame Lagerbuchse 8 für das als Wellenlager 7.1 ausgebildete erste Lager der Antriebswelle 7 und das Gehäuselager 2.1 des Ausgleichsgehäuses 2 aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeugs mit einem einen Antriebszahnkranz und ein Gehäuselager aufweisenden Ausgleichsgehäuse, in dem ein Ausgleichsbolzen mit mindestens einem drehbar gelagerten Ausgleichskegelrad angeordnet ist, das mit einem Antriebswellenrad einer ein Wellenlager aufweisenden Antriebswelle in Eingriff steht, wobei die Antriebswelle über ein Wälzlager in einer Gehäusewand des Ausgleichsgetriebes und/oder das Ausgleichsgehäuse über ein Wälzlager auf der Antriebswelle drehbar gelagert sind.

Es ist bereits ein Ausgleichsgetriebe allgemein bekannt, bei dem ein den Antriebszahnkranz aufweisendes Ausgleichsgehäuse innerhalb einer Gehäusewand des Ausgleichsgetriebes mittels eines Wälzlagers aufgenommen ist. Hierbei ist eine ein Antriebswellenrad aufweisende Antriebswelle innerhalb des Ausgleichsgehäuses über ein Gleitlager aufgenommen, welches eine Differenzdrehzahl zwischen Ausgleichsgehäuse und Antriebswelle zuläßt. Um die Gleitlagereigenschaften zu gewährleisten, ist das Ausgleichsgehäuse in der Regel aus Grauguß und die Antriebswelle aus Stahl gefertigt. Andere Werkstoffpaarungen, insbesondere Leichtmetallwerkstoffe, sind hierbei unbrauchbar.

Aus der DE-OS 20 43 195 ist ein Ausgleichsgetriebe bekannt, das eine unter Last einschaltbare Getriebesperre aufweist. Hierbei ist gemäß Fig. 1 das Ausgleichsgehäuse auf einer zentralen Welle drehfest angeordnet, wobei die zentrale Welle innerhalb des Gehäuses des Ausgleichsgetriebes über ein Wälzlager aufgenommen ist. Das Antriebswellenrad ist auf der zentralen Welle über ein Wälzlager bzw. ein Gleitlager angeordnet.

Die Druckschrift (DE 957 446 B) zeigt bereits ein Ausgleichsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem in einer Gehäusewand gelagerten, einen Antriebszahnkranz aufweisenden Ausgleichsgehäuse, in dem ein Ausgleichsbolzen mit mindestens einem drehbar gelagerten Ausgleichskegelrad angeordnet ist, das mit einem Antriebswellenrad einer im Ausgleichsgehäuse gelagerten Antriebswelle in Eingriff steht, wobei die Antriebswelle mittels eines ersten Lagers in der Gehäusewand des Ausgleichsgetriebes und das Ausgleichsgehäuse mittels eines zweiten Lagers auf der Antriebswelle gelagert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ausgleichsgetriebe bzw. deren Lager derart auszubilden und anzuordnen, daß eine vielfältige Werkstoffwahl möglich ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Antriebswelle eine gemeinsame Lagerbuchse für das Wellenlager der Antriebswelle und das Gehäuselager des Ausgleichsgehäuses aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß das Ausgleichsgehäuse und/oder die Antriebswelle aus Leichtmetall wie Aluminium- oder Magnesiumlegierungen gebildet werden können. Bei entsprechenden Werkstoffpaarungen können im Betrieb, aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten, optimale Lagervorspannungen generiert werden. Die Montage der Antriebswelle wird insoweit vereinfacht, daß eine Beschädigung der hoch empfindlichen Gleitlagersitze ausgeschlossen ist. Durch die Verwendung von Leichtmetallwerkstoffen ergibt sich die geforderte Gewichtsersparnis. Die Lagerbuchse kann hierbei ebenfalls aus Leichtmetall wie Aluminium- oder Magnesium gebildet werden. Bei der Montage kann die Antriebswelle durch die Lagerbuchse in das Ausgleichswellenrad gesteckt werden. Eine Montage durch die zwei verschiedenen Lagerinnenringe von Gehäuselager und Wellenlager wird vermieden. Nach einer Demontage der Antriebswelle wird das Ausgleichsgehäuse über sein Gehäuselager, die Lagerbuchse und das Wellenlager im Gehäuse des Ausgleichsgetriebes gehalten.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, daß das Wellenlager und/oder das Gehäuselager als Gleit- oder Wälzlager wie Rillenkugellager, Schulterkugellager oder Kegelrollenlager ausgebildet sind, wobei mindestens eine Lagerpaarung eine X-Anordnung bildet. Durch die Verwendung von Wälzlagern kommt dem Einsatz verschiedener Werkstoffpaarungen, insbesondere von Leichtmetallen, keine Bedeutung hinsichtlich ihrer Gleiteigenschaften zu. Wellen und Gehäuseteile können aus beliebigen Werkstoffen, sofern sie die Festigkeitskriterien erfüllen, gebildet sein. Durch die Verwendung einer X-Anordnung der Lager ist eine Vorspannung möglich. Die Verwendung von doppelreihigen Kegelrollenlagern ist ebenfalls möglich.

Ferner ist es vorteilhaft, daß die Gehäusewand des Ausgleichsgetriebes und/oder das Ausgleichsgehäuse und/oder die Lagerbuchse und/oder die Antriebswelle aus Leichtmetall wie Magnesium oder Aluminium gebildet sind. Somit kann eine Gewichtsreduzierung des Ausgleichsgetriebes erreicht werden.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, daß der Ausgleichsbolzen mit dem Antriebszahnkranz in Eingriff steht oder mit diesem eine Wirkverbindung aufweist. Durch den unmittelbaren Kraftfluß vom Antriebszahnkranz auf den Ausgleichsbolzen ist die Krafteinleitung in das Ausgleichsgehäuse deutlich geringer. Die Krafteinleitung reduziert sich im Wesentlichen auf die Stützkraft jedes Ausgleichskegelrads in axialer Richtung des Ausgleichsbolzens gegen eine Gleitscheibe bzw. eine Lagerscheibe des Ausgleichsgehäuses.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, daß der eine Stirnverzahnung aufweisende Antriebszahnkranz lösbar an dem Ausgleichsgehäuse angeordnet ist und an seiner Innenseite eine Ausnehmung oder Nut in radialer Richtung aufweist, in die eine am Ende des Ausgleichsbolzens vorgesehene Abflachung eingreift. Damit ist zum einen der unmittelbare Kraftfluß vom Antriebszahnkranz zum Ausgleichsbolzen und zum anderen eine einfache Montage des Ausgleichsbolzens mit den Ausgleichskegelrädern gewährleistet.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß zwischen Antriebswellenrad und Gehäuselager des Ausgleichsgehäuses und/oder zwischen Wellenlager und Gehäusewand Ausgleichsscheiben oder Distanzscheiben vorgesehen sind. Dadurch ist das Lagerspiel von Gehäuse- und Wellenlager definier- und variierbar.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, daß während des Betriebs das Ausgleichswellenrad, die Distanzscheiben, die Lagerbuchse und die Lagerinnenringe von Gehäuselager und Wellenlager eine gemeinsame Drehzahl aufweisen. Die Verbindung zwischen Antriebswelle und Lagerbuchse wird somit nicht durch Gleitreibung beansprucht.

Außerdem ist es vorteilhaft, daß das Ausgleichsgehäuse eine drehfest angeordnete, als Axialanschlag für das Ausgleichskegelrad ausgebildete Lagerscheibe für den Ausgleichsbolzen aufweist und zwischen Lagerscheibe und Ausgleichskegelrad eine Gleitscheibe vorgesehen ist. Somit ist ein Axiallager für das Ausgleichskegelrad gewährleistet. Die Ausbildung als Gleitlager bietet einen geringen und kostengünstigen Konstruktionsaufwand.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teil-Schnittdarstellung eines Ausgleichsgetriebes mit einem Rollenkugellager und einem Kegelrollenlager,

Fig. 2 eine Teil-Schnittdarstellung eines Ausgleichsgetriebes mit zwei Kegelrollenlagern.

In Fig. 1 ist ein Ausgleichsgetriebe 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt, in dessen Gehäusewand 1.1 ein Ausgleichsgehäuse 2 über ein erstes Lager bzw. ein Gehäuselager 2.1 aufgenommen ist. Das Ausgleichsgehäuse 2 ist neben dem Gehäuselager 2.1 über eine Lagerbuchse 8 und ein zweites Lager bzw. ein Wellenlager 7.1 in der Gehäusewand 1.1 angeordnet. über dieselbe Lageranordnung innerhalb der Lagerbuchse 8 ist auch eine Antriebswelle 7 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 7 weist hierbei einen Absatz 7.5 und einen Absatz 7.6 auf und greift an ihrem einen Ende über eine Nut- oder Zahnverbindung in ein Ausgleichswellenrad 6 ein.

Das Ausgleichswellenrad 6 ist wiederum mit einem Ausgleichskegelrad 5 in Eingriff, welches auf einem Ausgleichsbolzen 4 drehbar gelagert ist. Der Ausgleichsbolzen 4 ist hierbei innerhalb des Ausgleichsgehäuses 2 aufgenommen und greift mit einer Abflachung 4.1 an seinem Ende in eine Ausnehmung 3.1 eines Antriebszahnkranzes 3 ein.

Der Antriebszahnkranz 3 ist über eine Flanschverbindung 3.2 am Ausgleichsgehäuse 2 angeordnet. Der Antriebszahnkranz 3 wird über einen Antrieb 10 angetrieben, so daß das Ausgleichsgehäuse 2 mit dem Ausgleichsbolzen 4 und dem Ausgleichskegelrad 5 innerhalb der Gehäusewand 1.1 des Ausgleichsgetriebes 1 rotiert.

Bei synchronem Radlauf, d. h. bei Gleichlauf beider Antriebsräder, wälzt das Ausgleichskegelrad 5 und das Antriebswellenrad 6 nicht gegeneinander ab, so daß die Antriebswelle 7, der Ausgleichsbolzen 4 und das Ausgleichsgehäuse 2 eine identische Drehzahl aufweisen. Somit herrscht innerhalb des Gehäuselagers 2.1 keine Relativbewegung zwischen einem Wälzkörper 2.3 und einem Lagerinnenring 2.2 bzw. einem Lageraußenring 2.4. Die gesamte Anordnung mit dem Ausgleichsgehäuse 2 dreht sich dann über das Wellenlager 7.1 innerhalb der Gehäusewand 1.1. Der Lagerinnenring 2.2, ein Lagerinnenring 7.2, die Lagerbuchse 8, eine Distanzscheibe 9, die Antriebswelle 7 und das Antriebswellenrad 6 weisen grundsätzlich keine Relativbewegung auf.

Sollte nur die in Fig. 1 dargestellte Antriebswelle 7 zum Stillstand kommen, wobei der Antrieb 10 und das Ausgleichsgehäuse 2 weiterdrehen, so dreht sich nur das nicht dargestellte Antriebsrad, so kämmt das Ausgleichskegelrad 5 über das Ausgleichswellenrad 6 ab und das Ausgleichsgehäuse 2 rotiert um die nun stillstehende Antriebswelle 7 über das Gehäuselager 2.1 auf der Lagerbuchse 8 bzw. der Antriebswelle 7. In diesem Fall steht das Wellenlager 7.1 still, und der Lagerinnenring 7.2, der Lagerinnenring 2.2, die Distanzscheiben 9, das Antriebswellenrad 6 und die Antriebswelle 7 weisen wiederum keine Relativbewegung auf.

Zur Lagerung des Ausgleichskegelrads 5 ist eine Gleitscheibe 5.2 sowie eine Lagerscheibe 5.1 zwischen Ausgleichskegelrad 5 und Ausgleichsgehäuse 2 vorgesehen. Die Lagerscheibe 5.1 dient dabei zugleich als Lager für den Ausgleichsbolzen 4, wohingegen die Gleitscheibe 5.2 das Gleitlager für das Ausgleichskegelrad 5 bildet.

Die Gleitscheibe 5.2 weist einen Formschluß mit dem Ausgleichskegelrad 5 und die Lagerscheibe 5.1 einen Formschluß mit dem Ausgleichsgehäuse 2 auf. Die Lagerscheibe 5.1 dient zudem als Krafteinleitungspunkt für den Ausgleichsbolzen 4, der wiederum mit seiner Abflachung 4.1 in der Ausnehmung 3.1 des Antriebszahnkranzes 3 angeordnet ist.

Die Ausnehmung 3.1 ist als Nut ausgebildet, die sich parallel zu einer nicht dargestellten Mittelachse des Antriebszahnkranzes 3 auf dessen Innenseite erstreckt.

Zur Aufnahme des Wellenlagers 7.1 bzw. des Lageraußenrings 7.4 weist die Gehäusewand 1.1 des Ausgleichsgetriebes 1 eine Ausnehmung 1.2 auf. Eine ähnliche Ausnehmung ist für das Gehäuselager 2.1 innerhalb des Ausgleichsgehäuses 2 vorgesehen. Das Gehäuselager 2.1 ist als Rillenkugellager und das Wellenlager 7.1 als Kegelrollenlager ausgebildet. Beide Wellenlager bilden eine Lager-X-Anordnung, so daß eine Lagervorspannung gewährleistet ist. Zum Einstellen dieser Lagervorspannung des Wellenlagers 7.1 befindet sich zwischen dem Lageraußenring 7.4 und der Gehäusewand 1.1 eine weitere Distanzscheibe 7.7.

In Fig. 2 ist in einer alternativen Ausführungsform der linke Teil eines Ausgleichsgetriebes dargestellt. Das Gehäuselager 2.1 sowie das Wellenlager 7.1 sind als Kegelrollenlager ausgebildet, die einen gemeinsamen Lagerinnenring 2.7 aufweisen. Der Lagerinnenring 2.7 ist auf der Lagerbuchse 8 angeordnet, die wiederum die Antriebswelle 7 aufnimmt. Zwischen dem Lagerinnenring 2.7 und dem Antriebswellenrad 6 ist die Distanzscheibe 9 vorgesehen, die eine Grundvorspannung für das Gehäuselager 2.1 und das Wellenlager 7.1 gewährleistet.

Der Antriebszahnkranz 3 weist eine Stirnverzahnung mit dem Antrieb 10 auf. Durch die Krafteinleitung direkt vom Antriebszahnkranz 3 auf den Ausgleichsbolzen 4 wird der Kraftfluß vom Antriebszahnkranz 3 auf das Ausgleichsgehäuse 2 lediglich auf die Axialkraft der Stirnradverzahnung mit dem Antrieb 10 reduziert. Die Hauptantriebskräfte werden über den Ausgleichsbolzen 4, das Ausgleichskegelrad 5 und das Antriebswellenrad 6 auf die Antriebswelle 7 übertragen.

Neben diesen Axialkräften des Antriebszahnkranzes 3 nimmt das Ausgleichsgehäuse 2 noch die resultierende Axialkraft des Ausgleichskegelrads 5 über die Gleitscheibe 5.2 und die Lagerscheibe 5.1 auf.

Claims

1. Ausgleichsgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem in einer Gehäusewand (1.1) gelagerten, einen Antriebszahnkranz (3) aufweisenden Ausgleichsgehäuse (2), in dem ein Ausgleichsbolzen (4) mit mindestens einem drehbar gelagerten Ausgleichskegelrad (5) angeordnet ist, das mit einem Antriebswellenrad (6) einer im Ausgleichsgehäuse (2) gelagerten Antriebswelle (7) in Eingriff steht, wobei die Antriebswelle (7) mittels mindestens eines ersten Lagers (7.1) in der Gehäusewand (1.1) des Ausgleichsgetriebes (1) und das Ausgleichsgehäuse (2) mittels mindestens eines zweiten Lagers (2.1) auf der Antriebswelle (7) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (7) eine gemeinsame Lagerbuchse (8) für das als Wellenlager (7.1) ausgebildete erste Lager der Antriebswelle (7) und das Gehäuselager (2.1) des Ausgleichsgehäuses (2) aufweist.

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlager (7.1) und/oder das Gehäuselager (2.1) als Gleitlager oder Wälzlager wie Rillenkugellager, Schulterkugellager oder Kegelrollenlager ausgebildet sind, wobei mindestens eine Lagerpaarung eine X-Anordnung bildet.

3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (1.1) des Ausgleichsgetriebes (1) und/oder das Ausgleichsgehäuse (2) und/oder die Lagerbuchse (8) aus einer Magnesium- oder Aluminium-Leichtmetallegierung gebildet sind.

4. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbolzen (4) mit dem Antriebszahnkranz (3) in Eingriff steht oder mit diesem eine Wirkverbindung aufweist.

5. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Stirnverzahnung aufweisende Antriebszahnkranz (3) lösbar an dem Ausgleichsgehäuse (2) angeordnet ist und an seiner Innenseite eine Ausnehmung (3.1) vorgesehen ist, in die der Ausgleichsbolzen (4) eingreift.

6. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antriebswellenrad (6) und Gehäuselager (2.1) des Ausgleichsgehäuses (2) und/oder zwischen Wellenlager (7.1) und Gehäusewand (1.1) auswechselbare Ausgleichsscheiben oder Distanzscheiben (7.7, 9) vorgesehen sind.

7. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichskegelrad (5), die Distanzscheiben (9), die Lagerbuchse (8) und Lagerinnenringe (2.2, 7.2) von Gehäuselager (2.1) und Wellenlager (7.1) eine gemeinsame Drehzahl aufweisen.

8. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgehäuse (2) eine drehfest angeordnete, als Axialanschlag für das Ausgleichskegelrad (5) ausgebildete Lagerscheibe (5.1) für den Ausgleichsbolzen (4) aufweist.

9. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lagerscheibe (5.1) und Ausgleichskegelrad (5) eine Gleitscheibe (5.2) vorgesehen ist.