-
Die
Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung einer Antriebsachse eines
Kraftfahrzeuges, insbesondere eines schweren, nicht spurgebundenen Kraftfahrzeuges
mit angetriebenen Tandemachsen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Bei
einer von der Anmelderin bisher hergestellten Getriebeanordnung
der eingangs angegebenen Art sind die beiden Ausgangsräder des
Längsdifferenzials
innerhalb des Differenzialgehäuses
des Längsdifferenzials
drehgelagert. Dieses bekannte Getriebe hat sich bei härtesten
Einsätzen
bewährt.
-
Bei
einer aus der
EP 0 566 013
31 bekannten Getriebeanordnung für angetriebene Tandemachsen ist
eine offene Bauweise ohne Differenzialgehäuse des Längsdifferenzials vorgesehen:
Auf einer Eingangswelle des Längsdifferenzials
ist drehfest ein Achsstern mit in einer Radialebene der Eingangswelle
angeordneten Radialachsen angeordnet, auf denen die Ausgleichsräder des
Längsdifferenzials
drehgelagert sind. Ein erstes Ausgangsrad des Längsdifferenzials ist auf der
Eingangswelle drehbar angeordnet und bildet eine einstückige Einheit
mit einem Vorgelegerad, welches seinerseits den Eingang des Querdifferenzials
antreibt. Das erste Ausgangsrad ist mittelbar über die Eingangswelle axial
am Achsgehäuse
gelagert. Auf der vom ersten Ausgangsrad abgewandten Seite des Achssterns
ist das zweite Ausgangsrad des Längsdifferenzials
unmittelbar am Achsgehäuse
radial und axial gelagert und drehfest mit einer Durchtriebswelle
zum Antrieb einer weiteren Antriebsachse verbunden. Zur Sperrung
des Längsdifferenzials
dient eine auf der Eingangswelle drehfest, jedoch axial verschiebbare
Schiebemuffe, die mit stirnseitigen Zähnen bzw. Klauen in komplementäre stirnseitige
Zähne bzw.
Klauen auf der vom Achsstern abgewandten Seite des ersten Ausgangsrades
eingreifen kann.
-
Nach
der
WO 02/096693 A2 ist
ebenfalls eine Eingangswelle drehfest mit einem die Ausgleichsräder des
Längsdifferenzials
lagernden Achskreuz verbunden, wobei das Längsdifferenzial ohne gesondertes
Differenzialgehäuse
ausgebildet ist.
-
Im
Falle der
DE 22 62
992 B2 ist das mit dem Querdifferenzial antriebsverbundene
Ausgangsrad des Längsdifferenzials
innerhalb des Gehäuses
des Längsdifferenzials
angeordnet, so dass die Schmierung des Längsdifferenzials prinzipiell
erschwert ist.
-
Bei
Getriebeanordnungen für
Tandemachsen besteht grundsätzlich
das Problem, den notwendigen Bauraum zu begrenzen. Des halb ist es
Aufgabe der Erfindung, eine besonders gedrungene Konstruktion zu
ermöglichen.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer
Getriebeanordnung der eingangs angegebenen Art durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, innerhalb des Differenzialgehäuses des Längsdifferenzials
nur dessen Ausgleichsräder
sowie das erste Ausgangsrad anzuordnen, während das zweite Ausgangsrad
des Längsdifferenzials
außerhalb
des Differenzialgehäuses
am Vorgelegerad fest angeordnet ist. Damit wird das zweite Ausgangsrad über das
Vorgelegerad am Achsgehäuse
drehgelagert, und die bisher notwendige Radial- bzw. Axiallagerung
des zweiten Ausgangsrades im Differenzialsgehäuse des Längsdifferenzials sowie das
zweite Ausgangsrad umfassende Differenzialgehäuseteile werden erübrigt. Im
Ergebnis wird auf diese Weise in Längsrichtung des Längsdifferenzials
erheblicher Bauraum eingespart.
-
Durch
die offene Bauweise des Gehäuses des
Längsdifferenzials
wird gleichzeitig der Vorteil erreicht, dass ohne größeren Aufwand
eine gute Schmierung des Längsdifferenzials
bzw. seiner Teile erreichbar ist.
-
Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung können
das zweite Ausgangsrad sowie das Vorgelegerad ein einstückiges Teil
bilden. Damit wird einerseits eine besonders exakte Anordnung der Verzahnungen
von Ausgangsrad und Vorgelegerad relativ zueinander erreicht.
-
Andererseits
kann die Lagerung erleichtert werden.
-
Insbesondere
können
beidseitig des Vorgelegerades Wälzlager
zur Lagerung des Vorgelegerades sowie des damit verbundenen zweiten
Ausgangsrades am Achsgehäuse
vorgesehen sein.
-
Dabei
kann das eine Wälzlager
das zweite Ausgangsrad radial umfassen.
-
Das
auf der vom zweiten Ausgangsrad abgewandten Seite des Vorgelegerades
angeordnete Wälzlager
ist vorzugsweise als Radial- und Axiallager, insbesondere als Kegelrollenlager
ausgebildet.
-
Im übrigen wird
hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie
die nachfolgende Erläuterung
der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung näher
beschrieben wird.
-
In
der Zeichnung zeigt
-
1 einen
Längsschnitt
der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung,
wobei die Schnittebene die Längsachse
des Längsdifferenzials
enthält
und quer zur Achse des Querdifferenzials ausgerichtet ist, und
-
2 einen
Horizontalschnitt, wobei die Schnittebene die Achse des Querdifferenzials
enthält.
-
Als
Getriebeeingang ist in 1 ein Antriebsflansch 1 vorgesehen,
der drehfest mit einem in einem Antriebsgehäuse 2 einer Fahrzeugachse drehgelagerten
Differentialgehäuse 3 eines
sog. Längsdifferenzials 4 verbunden
ist.
-
Zur
Drehlagerung des Differenzialgehäuses 3 im
Antriebsgehäuse 2 dient
ein Rillenkugellager 36 oder dergleichen. Im Bereich des
radial inneren Lagerringes dieses Rillenkugellagers 36 wird
das Differenzialgehäuse 3 von
einem zu dessen Drehachse parallelen Axialkanal 38 durchsetzt,
dessen Zweck weiter unten erläutert
wird.
-
Das
Differenzialgehäuse 3 haltert
ein Achskreuz, dessen Radialachsen 5 auf den vier Ausgleichsräder 6 des
Längsdifferenzials 4 drehgelagert sind.
Um das Achskreuz innerhalb des Differenzialgehäuses 3 montieren zu
können,
ist das Differenzialgehäuse 3 zweiteilig
ausgebildet, wobei die beiden Gehäuseteile durch Schrauben 7 zusammengehalten
werden.
-
Innerhalb
des Differenzialgehäuse 3 ist
desweiteren ein erstes Ausgangsrad 8, welches mit den Aus gleichsrädern 6 kämmt, axial
und radial drehgelagert, wobei diese Lagerung als Gleitlager ausgebildet ist.
Das Ausgangsrad 8 ist drehfest, jedoch axial verschiebbar
auf einer Durchtriebswelle 9 angeordnet, die mit einer
Außenverzahnung
in eine Innenverzahnung des Ausgangsrades 8 eingreift und
eine Zentralbohrung des Achskreuzes axial durchsetzt. Im übrigen ist
die Durchtriebswelle 9 innerhalb eines an das Antriebsgehäuse 2 anschließenden Achsgehäuses 37 an
ihrem vom Ausgangsrad 8 abgewandten Ende mittels eines
Rillenkugellagers 10 drehgelagert und mit einem Ausgangsflansch 11 drehfest
verbunden, über
den die Durchtriebswelle 9 mit dem Getriebe einer weiteren
Fahrzeugachse (nicht dargestellt) verbindbar ist.
-
Auf
der vom Ausgangsrad 8 abgewandten Seite des Achskreuzes 5 des
Längsdifferenzials 4 ist innerhalb
des Antriebsgehäuses 2 ein
weiteres Ausgangsrad 12 drehgelagert, welches mit den Ausgleichsrädern 6 kämmt und
mit einem Vorgelegerad 13 eine einstückige Einheit mit einer von
der Durchtriebswelle 8 durchsetzten Zentralbohrung bildet.
Die Drehlagerung der Einheit 12, 13 erfolgt einerseits durch
ein als Rillenkugellager ausgebildetes Wälzlager 14, welches
die Kegelverzahnung des Ausgangsrades 12 radial umfasst.
Andererseits ist die Einheit 12, 13 auf der vom
Ausgangsrad 12 abgewandten Seite des Vorgelegerades 13 mit
einem als Kegelrollenlager ausgebildetem Wälzlager 15 drehgelagert. Das
Wälzlager 14 ist
gegenüber
in der 1 nach' links gerichteten Axialkräften steif,
während
das Wälzlager 15 die
Einheit 12, 13 gegen nach rechts gerichtete Axialkräfte axial
lagert.
-
Radial
innerhalb der Wälzlager 14 und 15 wird
die Einheit 12, 13 von ringförmig bezüglich der Längsachse der Einheit 12, 13 angeordneten
Axialkanälen 16 durchsetzt,
deren Zweck weiter unten erläutert
wird.
-
Im übrigen wirkt
der radial innere Lagerring des Wälzlagers 14 mit einer
Dichtung 39 zusammen, deren Zweck ebenfalls weiter unten
erläutert
wird.
-
Das
Längsdifferenzial 4 lässt sich
sperren. Dazu ist auf der Durchtriebswelle 9 eine Schiebemuffe 17 angeordnet,
die mit einer an ihr angeordneten Innenverzahnung in eine entsprechende
Außenverzahnung
an der Durchtriebswelle 9 eingreift und dementsprechend
auf der Durchtriebswelle 9 axial verschiebbar, jedoch drehfest
gehaltert ist. Die Schiebemuffe 17 weist an ihrem in 1 linken
Stirnende stirnseitige Zähne
bzw. Klauen auf, mit denen sich die Schiebemuffe 17 in
entsprechend komplementäre
Zähne bzw.
Klauen an der Einheit 12, 13 einschieben lässt. Damit
wird ein Gleichlauf zwischen den Ausgangsrädern 8 und 12 des
Längsdifferenzials 4 und
dementsprechend zwischen der Durchtriebswelle 9 und dem
Vorgelegerad 13 erzwungen.
-
Zur
Betätigung
der Schiebemuffe 17 dient eine Schaltgabel 18,
die in eine Umfangsnut an der Schiebemuffe 17 angreift
und ihrerseits mit einer Betätigungsstange 19 verbunden
ist. Die Betätigungsstange 19 kann
mittels eines pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregates 20,
mit dessen Kolben die Betäti gungsstange 19 verbunden
ist, gegen die Kraft einer Ausrückfeder 21 in 1 nach
links verschoben werden, so dass die Schiebemuffe 17 mit
ihren stirnseitigen Klauen bzw. Zähnen in die Klauen bzw. Zähne der
Einheit 12, 13 eingreift. Bei pneumatischer Druckentlastung
des Kolben-Zylinder-Aggregates 20 wird dann die Schiebemuffe 17 mit
ihren Klauen bzw. Zähnen
von der Ausrückfeder 21 aus
den Zähnen bzw.
Klauen der Einheit 12, 13 ausgerückt.
-
Wie
dargestellt kann die Ausrückfeder 21 als Schraubenfeder
ausgebildet und konzentrisch zu einem Führungsbolzen 40 angeordnet
sein.
-
Das
Vorgelegerad 13 kämmt
mit einem weiteren Vorgelegerad 22, welches auf der Achse
eines Kegelritzels 23 drehfest angeordnet ist. Das Kegelritzel 23 steht
mit seiner Verzahnung in Eingriff mit einem Tellerrad 24,
das auf dem Gehäuse 25 eines sog.
Querdifferenzials angeordnet ist, dessen Längsachse quer zur Längsachse
des Längsdifferenzials 4 liegt.
-
Innerhalb
des wiederum zweiteiligen und durch Schrauben 27 zusammengehaltenen
Gehäuses 25 des
Querdifferenzials 26 ist ein Achskreuz mit Radialachsen 28 für die Ausgleichsräder 29 des Querdifferenzials 26 angeordnet.
Diese kämmen
mit zwei gleichartigen Ausgangsrädern 30 und 31 die
jeweils eine innenverzahnte Zentralbohrung aufweisen, in die sich
nicht dargestellte Antriebswellen mit entsprechender Außenverzahnung
einschieben lassen. Diese Antriebswellen dienen zum Antrieb von Fahr zeugrädern (nicht
dargestellt) die am Achsgehäuse 37 drehgelagert
sind.
-
Auch
das Querdifferenzial 26 lässt sich sperren: Zu diesem
Zweck dient eine Schiebemuffe 32 die mit einer Innenverzahnung
in eine entsprechende Außenverzahnung
der mit dem Ausgangsrad 30 des Querdifferenzials 26 gekoppelten
Welle (nicht dargestellt) eingreift und auf dieser Welle drehfest,
jedoch axial verschiebbar angeordnet ist. Die Schiebemuffe 32 lässt sich
mit an ihr ausgebildeten stirnseitigen Zähnen bzw. Klauen in entsprechend
komplementäre
stirnseitige Zähne
bzw. Klauen am Gehäuse 25 des
Querdifferenzials 26 einschieben. Damit werden das Gehäuse 25 des
Querdifferenzials 26 und die dem Ausgleichsrad 30 zugeordnete
Welle relativ zueinander drehfest gekoppelt, so dass das Gehäuse 25 des
Querdifferenzials 26 sowie die Ausgangsräder 30 und 31 und
damit auch die den Ausgangsrädern 30 und 31 zugeordneten
Wellen zu Gleichlauf gezwungen werden.
-
Zur
Betätigung
der Schiebemuffe dient wiederum eine Schaltgabel 33, die
mit einem pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregat sowie einer Ausrückfeder 35 gekoppelt
ist.
-
Die
Ausrückfeder 35 kann
wiederum als Schraubenfeder ausgebildet und konzentrisch zu einem
Führungsbolzen 41 angeordnet
sein.
-
Bei
Druckbeaufschlagung des Kolben-Zylinder-Aggregates 34 wird
die Schiebemuffe 32 in 2 nach rechts
in Eingriff mit dem Gehäuse 25 des
Querdifferenzials 26 gebracht. Bei Druckentlastung des Kolben-Zylinder-Aggregates 34 wird
die Schiebemuffe 32 mit ihren Zähnen bzw. Klauen aus den Zähnen bzw.
Klauen des Gehäuses 25 des
Querdifferenzials 26 ausgeschoben, so dass die Differenzialsperre
unwirksam wird.
-
Das
Längsdifferenzial 4 und
das Querdifferenzial 26 besitzen Gleichteile in großer Zahl:
-
Die
Achskreuze 5 und 28, die Ausgleichsräder 6 und 30,
die Ausgangsräder 8 und 30 sowie 31 können identisch
sein. Entsprechendes gilt für
die Schiebemuffen 17 und 32 sowie die Schaltgabeln 18 und 33 bzw.
die pneumatischen Kolben-Zylinder-Aggregate 20 und 34.
-
Die
Vorgelegeräder 13 und 22 haben
im dargestellten Beispiel gleiche Durchmesser und Zahnzahlen, so
dass 1:1-Übersetzung
gegeben ist. Dies bietet den Vorteil, dass im Falle einer Tandem-Achsanordnung
die zweite (nicht dargestellte) Achse ein der 2 entsprechendes
Querdifferenzial mit gleichem Kegelritzel 23 und Tellerrad 24 wie
die in den 1 und 2 dargestellte
Achse aufweisen und die Durchtriebswelle 9 dann direkt über eine
nicht dargestellte Gelenkwelle mit dem Kegelritzel 23 der zweiten
Achse antriebsgekoppelt sein kann (vorausgesetzt, dass beide Achsen
gleich große
Räder aufweisen).
-
Die
bei Drehmomentübertragung
auftretenden Spreizkräfte
zwischen den Verzahnungen der Ausgleichsräder 6 und des Aus gangsrades 8 des Längsdifferenzials 4 führen lediglich
zu internen Kräften
innerhalb des Differentialgehauses 3. Die entsprechenden
Spreizkräfte
zwischen den Verzahnungen der Ausgleichsräder 6 und dem Ausgangsrad 12 führen einerseits.
dazu, dass Differentialgehause 3 in 1 nach links
gedrängt
wird. Diese Axialkräfte werden
vom Rillenkugellager 36 aufgenommen, mit dem das Differenzialgehäuse 3 im
Antriebsgehäuse 2 drehgelagert
ist. Andererseits führen
die vorgenannten Spreizkräfte
dazu, dass das Ausgangsrad 12 mit dem Vorgelegerad 13 axial
nach rechts gedrängt
wird, wobei die auftretenden Axialkräfte vom Wälzlager 15 aufgenommen
und damit auf das Antriebsgehäuse 2 abgetragen
werden.
-
Die
letzteren Axialkräfte
können
bei Schrägverzahnung
der Vorgelegeräder 13 und 22 in
der einen Drehrichtung teilweise durch Axialkräfte kompensiert werden, die
bei Drehmomentübertragung von
den Schrägverzahnungen
bewirkt werden, wobei dann das Vorgelegerad 22 die auftretenden
Axialkräfte über eines
seiner Drehlager auf das Antriebsgehäuse 2 abträgt. Durch
entsprechende Wahl der Verzahnungsgeometrie von Ausgleichsrad 6 und
der Laufverzahnung von Vorgelegenrad 13 kann erreicht werden,
dass unter allen Betriebsbedingungen eine verbleibende Axialkraft
auf das Wälzlager 15 wirkt und
somit eine exakte Führung
der Rädereinheit 12, 13 gewährleistet
ist.
-
Die
offene und unsymmetrische Bauweise des Längsdifferenzials 4 führt einerseits
zu einer erheblichen Ersparnis beim notwendigen Bauraum. Andererseits
wird die Schmierung des Längsdifferenzials 4 deutlich
erleichtert. Dies ist insbesondere dann wesentlich, wenn das Längsdifferenzial 4 entsprechend
der Darstellung der 1 oberhalb der Achse des Querdifferenzials 26 angeordnet
ist. In der Regel ist das Achsgehäuse 2 bis etwas unterhalb
der Achse des Querdifferenzials 26 mit Schmieröl gefüllt. Durch
die Drehung insbesondere des Tellerrades 24 wird Öl in den
Eingangsbereich des Axialkanals 16 der Einheit 12, 13 geschleudert,
der so gestaltet ist, dass das Öl
fliehkraftbedingt in den Innenraum des Längsdifferenzials 4 und über einen
weiteren Axialkanal 38 im Gehäuse 3 zum Rillenkugellager 36 gelangt.
Die Abdichtung 39 zum Lagerinnenring des Wälzlagers 14 verhindert
einen im Sinne der sicheren Schmierung der Innenteile des Längsdifferenzials 4 und
des Rillenkugellagers 36 ungünstigen Öldurchgang an dieser Stelle.