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Die
Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren
zur Montage eines Ausgleichsgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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- Aus Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, Europa-Fachbuchreihe
für Kraftfahrzeugtechnik,
Europa-Nr.: 20108, ISBN 3-8085-2066-3
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ist
eine beispielhafte Ausgestaltung eines bekannten Ausgleichsgetriebes
bekannt. Weiterhin werden in dem genannten Lehrbuch die Probleme geschildert,
welche sich ergeben, wenn der Abstand zwischen einem Tellerrad und
einem Antriebskegelrad nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
Für Abweichungen
von dem vorgegebenen Abstand ergeben sich fehlerhafte Tragbilder,
welche einem geräuscharmen
Lauf und einer langen Lebensdauer des Ausgleichsgetriebes entgegenstehen.
In dem Lehrbuch werden als Abhilfemaßnahmen eine Korrektur der
Einstellung des Tellerrades durch ein Einlegen von Ausgleichsscheiben
oder durch ein Verdrehen von Einstellmuttern genannt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Ausgleichsgetriebe sowie ein Verfahren zur Montage desselben vorzuschlagen.
Die Verbesserung soll hierbei insbesondere bestehen in
- – einer
Verbesserung der konstruktiven Gestaltung eines Getriebegehäuses des
Ausgleichsgetriebes,
- – einer
verbesserten Abdichtung des Getriebegehäuses gegenüber der Umgebung,
- – einer
verbesserten Abstützung
mindestens einer Lagereinheit und/oder einer Dichteinheit radial nach
außen
gegenüber
einem Getriebegehäuse,
- – einer
verbesserten Einstellmöglichkeit
von Lagereinheiten,
- – einer
verbesserten Einstellmöglichkeit
für das Zusammenwirken
zwischen Tellerrad und Antriebskegelrad und
- – einer
verbesserten Möglichkeit
für eine
Montage des Ausgleichsgetriebes.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs
1.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebe
handelt es sich um ein beliebiges Ausgleichsgetriebe, insbesondere
Differenzialgetriebe. Die Erfindung ist damit neben der Anwendung
auf ein Achsgetriebe, wie es in dem zuvor genannten Stand der Technik
dargestellt ist, insbesondere auf Differenzialgetriebe oder Endantriebe
mit oder ohne Sperren anwendbar, wie sie beispielsweise in
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- G. Lechner; H. Naunheimer: Fahrzeuggetriebe-Grundlagen,
Auswahl, Auslegung und Konstruktion, Springer-Verlag, 1994 beschrieben
sind.
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Das
Ausgleichsgetriebe besitzt ein Getriebegehäuse, gegenüber dem über eine Lagereinheit ein Ausgleichselement
gelagert ist. Bei der Lagereinheit handelt es sich insbesondere
um eine Lagereinheit, welche der axialen und/oder radialen Abstützung eines
als Ausgleichsgehäuse
oder Seitenwelle ausgebildeten Ausgleichselementes dient.
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Erfindungsgemäß ist die
axiale Position und/oder die axiale Vorspannung der Lagereinheit über eine
Lagerbuchse festgelegt. Für
den Fall, dass es sich bei dem Ausgleichselement um ein Ausgleichsgehäuse handelt,
welches das Tellerrad trägt, kann
erfindungsgemäß über die
Lagerbuchse eine Feineinstellung der Lage des Tellerrades gegenüber dem
Antriebskegelrad erfolgen. Weiterhin kann eine axiale Vorspannung
der Lagereinheit notwendig sein, beispielsweise wenn die Lagereinheit
als einseitig wirkendes Axiallager ausgebildet ist. Eine derartige Einsatzmöglichkeit
stellt die Lagerung der beiden Seitenwellen in einem Paar von einseitig
wirkenden Axiallagern dar, welche in X-Anordnung angeordnet sind.
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Bei
den erfindungsgemäßen Lagereinheiten handelt
es sich um beliebige Wälzlagerungen,
insbesondere Wälzlager,
welche zumindest eine Axialkraftkomponente aufnehmen können und
die ein- oder beidseitig ausgebildet sind. Insbesondere finden Kegelrollenlager,
Axial-Pendelrollenlager oder angestellte Zylinderrollenlager Einsatz.
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Die
erfindungsgemäße Lagerbuchse
ist mit dem Getriebegehäuse über ein
Gewinde und einen Zentriersitz verbunden. Einer derartigen Ausgestaltung
liegt die Erkenntnis zugrunde, dass einerseits über einen Zentriersitz eine
exakte Ausrichtung der Lagerbuchse in dem Getriebegehäuse erfolgen kann,
was gleichermaßen
eine exakte Ausrichtung der Lagereinheit und ggf. des Ausgleichsgetriebes und
des Tellerrades in der Antriebsverbindung mit dem Antriebskegelrad
zur Folge hat. Zusätzlich
kann infolge eines geringen im Bereich des Zentriersitzes ausgebildeten
Spaltes dieser zu einem ersten Dichteffekt zwischen dem Getriebegehäuse und
der Lagerbuchse führen.
Bei dem Zentriersitz handelt es sich insbesondere um eine zylinderförmige Außenfläche der
Lagerbuchse und eine zylinderförmige
Innenfläche
des Getriebegehäuses,
wobei die Durchmesser der vorgenannten zylinderförmigen Flächen eine Spiel-, Übergangs-
oder Presspassung ausbilden können.
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Weiterhin
liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass über die
Gewindeverbindung zwischen Lagerbuchse und Getriebegehäuse eine
Fixierung der axialen Position der Lagerbuchse erfolgen kann. Eine
exakte Positionierung der Lagerbuchse erfolgt somit mit getrennten
Funktionsbereichen, nämlich
einem Zentriersitz, welcher die Lage der Lagerbuchse gegenüber der
Lagerachse festlegt, sowie einer Gewindeverbindung, welche eine
feinfühlige Einstellung
sowie Fixierung der axialen Position der Lagerbuchse in Richtung
der Lagerachse gewährleistet.
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Weiterhin
kann über
die Gewindeverbindung zwischen Lagerbuchse und Getriebegehäuse eine zusätzliche
Dichtwirkung erzielt werden.
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Von
weiterem Vorteil ist, dass die Lagerbuchse aus dem Getriebegehäuse herausragen
kann, so dass eine (nachträgliche)
Feinjustage der Einstellung der Position der Lagereinheit, des Ausgleichsgehäuses und
des Tellerrades möglich
ist, ohne dass das Ausgleichsgetriebe demontiert werden muss. Auf
die Lagerbuchse kann problemlos von außerhalb des Getriebegehäuses eingewirkt
werden. Insbesondere bei geeigneter Auswahl der Gewindesteigung
ist ein sehr feinfühliges
Einstellen der Position möglich. Eine
Anordnung von etwaigen Ausgleichsscheiben kann zusätzlich erfolgen
oder entfallen.
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Vorzugsweise
nimmt die Lagereinheit Axialkräfte
auf. Eine Abstützung
derartiger Axialkräfte
erfolgt über
die Lagerbuchse, welche einen Lagerring der Lagereinheit axial abstützt. Demgemäß erfolgt ein
Kraftfluss von dem Ausgleichselement zur Lagereinheit, zu dem Lagerring,
zu der Lagerbuchse und über
das Gewinde und den Zentriersitz zum Getriebegehäuse.
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Entsprechend
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes nimmt
die Lagerbuchse einen Lagerring der Lagereinheit auf. Vorzugsweise
stützt
sich der äußere Lagerring
in radialer Richtung an der Lagerbuchse ab. Hierbei kann der Lagerring
ebenfalls vollständig
in der Lagerbuchse abgestützt
sein, beispielsweise radial in einer zylinderförmigen Mantelfläche und
axial im Bereich eines Absatzes zur Abstützung in zumindest eine axiale Richtung.
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Für den Fall,
dass eine verbesserte Dichtwirkung erzeugt werden soll, ist insbesondere
zwischen der Lagerbuchse und dem Getriebegehäuse ein Dichtelement zwischengeordnet.
Hierbei kann es sich um ein beliebiges Dichtelement wie einen Dichtring
handeln.
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Ein
für die
Montage besonders einfach handhabbares sowie effektives Dichtelement
stellt ein aushärtender
Dichtungskleber dar. Ein derartiger Dichtungskleber kann vor der
Herstellung der Gewindeverbindung und/oder des Zentriersitzes auf
die beteiligten Flächen
aufgebracht werden und mit der Montage zwischen Kontaktflächen angeordnet
werden. Mit einer Aushärtung
des Dichtungsklebers ist eine zuverlässige Dichtwirkung gewährleistet.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn der Dichtungskleber neben
der Dichtungswirkung weiterhin eine Sicherung der Gewindeverbindung
vornimmt, indem ein Lösen
der Gewindeverbindung vermieden wird oder eine Verdrehung eines
Gewindepartners vermieden wird, welches eine Veränderung der axialen Position
der Lagereinheit zur Folge hätte.
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Vorzugsweise
besitzt die Lagerbuchse eine ungefähr in der Lagerebene liegende
Wandung. In diesem Fall weist die Wandung radial außenliegend das
Gewinde und die den Zentriersitz ausbildende Zentrierfläche auf.
Hierdurch kann die Lagerbuchse beispielsweise als Getriebegehäusedeckel
ausgebildet werden oder einen größeren Teil
des Getriebegehäuses ersetzen.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung weiterhin, dass der Abstand
der Zentrierfläche und
des Gewindes von der Abstützstelle
der Lagereinheit weiter entfernt ist. Infolge dieser geometrischen
Verhältnisse
kann die Zentrierwirkung der Lagerbuchse erhöht werden. Durch eine Erhöhung der Umfangsbewegung
im Gewindebereich infolge des vergrößerten Abstandes kann darüber hinaus
eine noch feinfühligere
Einstellung der axialen Position erfolgen.
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Entsprechend
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ausgetriebes ist die Lagerbuchse multifunktional
ausgebildet, indem diese neben einer Festlegung der axialen Position
der Lagereinheit zur Aufnahme eines Dichtrings dient, welcher zwischen der
Lagerbuchse und einer Seitenwelle wirkt. Hiermit ergibt sich ein
besonders kompakter Aufbau.
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Eine
weitere Lösung
der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist gekennzeichnet durch ein
Verfahren entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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In
einem ersten Montageschritt wird das Gewinde der Lagerbuchse mit
dem aushärtenden
Dichtungsmittel versehen. Die Lagereinheit wird auf einem Ausgleichselement
vormontiert. In einem Zustand, in welchem das Dichtungsmittel noch
nicht ausgehärtet
ist, wird durch Drehung der Lagerbuchse die Lagereinheit in axiale
Position und/oder in definierte axiale Vorspannung gebracht. Hieran
anschließend
erfolgt ein Aushärtevorgang
für das
Dichtungsmittel. Das ausgehärtete
Dichtungsmittel dient anschließend
zwei Funktionen:
- – Das Dichtungsmittel dichtet
die Verbindung der Lagerbuchse mit dem Getriebegehäuse ab,
und
- – das
Dichtungsmittel gewährleistet
eine Verdrehsicherung der Lagerbuchse gegenüber dem Getriebegehäuse.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
ist eine besonders einfache Montage eines Ausgleichsgetriebes ermöglicht,
welche gleichzeitig eine exakte Einstellung der axialen Position
der Lagereinheit, eine gute Dichtigkeit und/oder eine gute (nachträgliche)
Einstellbarkeit der Position der Lagereinheit gewährleistet.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den
Zeichnungen. Weitere Merkmale sind der Zeichnung, insbesondere den
dargestellten Geometrien der Bauteile, den relativen Abmessungen
mehrerer dargestellter Maße
gleicher oder unterschiedlicher Bauteile, der relativen Anordnung
der Bauteile zueinander und deren Wirkverbindungen miteinander,
zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher in
verschiedenen Figuren dargestellter Ausgestaltungen und/oder der
vorgenannten Merkmale mit Merkmalen der Ausgestaltungen des genannten
Standes der Technik ist ebenfalls möglich.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt
ein erfindungsgemäßes Ausgleichsgetriebe.
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In
einem erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebe 10 erfolgt
in an sich bekannter Weise ein Antrieb von einem Antriebskegelrad 11 über ein
Tellerrad 12, ein mit diesem drehfest verbundenes Ausgleichsgehäuse 13,
einen Ausgleichsbolzen 14, Ausgleichsräder 15 zu zwei Abtriebskegelrädern 16,
welche jeweils drehfest mit zwei Seitenwellen 17, 18 verbunden
sind. Die Seitenwellen 17, 18 sind in nicht dargestellter
Weise mit angetriebenen Fahrzeugrädern verbunden. Insbesondere
für den
Fall, dass das Ausgleichsgetriebe 10 nicht in der Fahrzeugmitte
angeordnet ist, kann es sich bei der Seitenwelle 17 oder 18 um
eine Zwischenwelle handeln, welche wiederum mit einer Seitenwelle
verbunden ist. Die Seitenwellen 17, 18 sind koaxial
zu der geometrischen Achse 19-19 angeordnet.
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Das
Ausgleichsgehäuse 13 ist
im Wesentlichen koaxial zur Achse 19-19 angeordnet. In
den axialen Endbereichen geht dieses mit Absätzen 20, 21 in
zylinderförmige
Mantelflächen 22, 23 über. Gegenüber den
Absätzen 20, 21 stützt sich
jeweils axial nach innen und über
die Mantelfläche 22, 23 radial eine
Lagereinheit 24, 25 mit einem Innenring ab.
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Ein
Getriebegehäuse 26 ist
im Bereich des Ausgleichsgetriebes 10 ungefähr topfförmig ausgebildet
mit in dem dargestellten Querschnitt U-förmigem Querschnitt, welcher über einen
Grundschenkel 27 und zwei Seitenschenkel 28, 29 verfügt. In den dem
Grundschenkel 27 gegenüberliegenden
Endbereichen der Seitenschenkel 28, 29 ist das
Ausgleichsgetriebe 10 mit einem Deckel 41 verschlossen,
der eine Lagerbuchse 40 bildet.
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Der
Grundschenkel 27 verfügt über einen nach
außen
gerichteten, koaxial zur Achse 19-19 orientierten hohlzylinderförmigen Fortsatz 30.
Radial innenliegend vom Fortsatz 30 stützt sich an diesem die Lagereinheit 25 ab.
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Über eine
Gewindeverbindung 31 ist in den Fortsatz 30 eine
Lagerbuchse 32 einschraubbar. Zwischen der Gewindeverbindung 31 und
der Lagereinheit 25 verfügt die Lagerbuchse 32 über einen
hohlzylinderförmigen
Fortsatz 33. Der Fortsatz 33 liegt im Bereich
einer Stirnfläche
an einem Außenring
der Lagereinheit 25 an. Die äußere Mantelfläche des
Fortsatzes 33 bildet einen Zentriersitz 34 mit
dem Fortsatz 30 des Getriebegehäuses 26 aus. Radial
innenliegend ist von der Lagerbuchse 32 ein Radialwellendichtring 35 aufgenommen,
welcher zwischen der Lagerbuchse 32 und der Seitenwelle 17 wirkt.
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Der
Deckel 41 verfügt
radial außenliegend über eine
zylinderförmige
Mantelfläche,
welche mit einer geeigneten Gegenfläche des Getriebegehäuses 26 im
Bereich der Endbereiche der Seitenschenkel 28, 29 einen
Zentriersitz 35 ausbildet. Der Deckel 41 ist über ein
Gewinde 37 in das Getriebegehäuse 26 einschraubbar.
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Radial
innenliegend nimmt der Deckel 41 die Lagereinheit 24 und
einen Radialwellendichtring 38 auf. Vorzugsweise ist ein
Verspannen des Deckels in einer Endlage des Einschraubvorgangs gegen
einen Absatz 39 der Seitenschenkel 28, 29 möglich.
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Im
Bereich der Gewindeverbindungen 31, 37 und/oder
der Zentriersitze 34, 36 ist ein aushärtendes Dichtungsmittel
angeordnet, insbesondere ein Dichtungskleber. Der Dichtungskleber
wird auch als Verdrehsicherung verwendet. Zusätzlich trägt der Dichtungskleber zur
Festigkeitssteigerung der Verbindung der Lagerbuchse 32 bzw.
der mit dem Deckel 30 gebildeten Lagerbuchse mit dem Getriebegehäuse 26 bei.
Bevor der Dichtungskleber ausgehärtet
ist, kann durch ein Drehen der Lagerbuchse 32 bzw. des Deckels 41 die
Lagervorspannung verstellt werden. Im Gegensatz zu der Schraublösung ist
eine Demontage nicht mehr notwendig, um eine etwaige Distanzscheibe
zu montieren.
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Bei
dem Getriebegehäuse 26,
dem Deckel 30 und der Lagerbuchse 32 handelt es
sich vorzugsweise um Gussteile, in welche die Gewinde und die Zentrierflächen nachträglich eingebracht
werden.
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Die
Lagerbuchse 32 steht aus dem Getriebegehäuse 26 heraus,
so dass dieses zur Feineinstellung von außen zugänglich ist.