DE102005046327A1 - Kegelraddifferential - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kegelraddifferential mit Achswellenrädern (201). Zumindest ein Achswellenrad (201) ist über ein axial vorgespanntes toleranzausgleichendes Federelement (299) an einem Ausgleichsgehäuse abgestützt. Dadurch, dass eine reibwertvermindernde Maßnahme vorgesehen ist, wird ein Verschleiß an den Berührungsflächen zum Ausgleichsgehäuse und zum Achswellenrad (201) sicher ausgeschlossen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kegelraddifferential gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
• Aus der DE 10319854 A1 ist bereits ein Kegelraddifferential bekannt. Um über eine hohe Lebensdauer Anschlaggeräusche an den Kegelradverzahnungen zu verhindern, sind Tellerfedern an den Achswellenrädern vorgesehen, die so weit vorgespannt sind, dass das Spiel in der Kegelradverzahnung dauerhaft ausgeglichen wird.
• Ferner ist aus der US 5,806,371 ein Achsgetriebe mit einem Kegelraddifferential bekannt. Bei diesem Kegelraddifferential stützen sich die beiden Achswellenkegelräder jeweils über Scheiben in die voneinander hinfort weisenden Richtungen am Ausgleichsgehäuse ab.
• Die US 5,671,640 zeigt ein Sperrdifferential mit vorgespannten Federn, welche ein Spiel zwischen den Zahnrädern dämpfen sollen. Die Zähne sind dabei als Stirnverzahnung ausgeführt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kegelraddifferential mit vereinfachtem Montageaufwand zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
• In besonders vorteilhafter Weise wird mittels eines toleranzausgleichenden Federelementes eine selbstausgleichende Funktion erfüllt, so dass zusätzlich zu der Funktion „Toleranzausgleich" noch eine Funktion „Gleiten" erfüllt wird. Damit wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, dass ein Eingraben bzw. Einfressen des Federelementes in die Berührungsflächen zum Ausgleichsgehäuse und zum Achswellenrad sicher ausgeschlossen wird. Dazu ist zumindest eine Gleitscheibe vorgesehen, die form- oder kraftschlüssig installiert sein kann.
• In besonders vorteilhafter Weise kann infolge der Trennung der beiden Funktionen „Toleranzausgleich" und „Gleiten" je nach Einzelfall das Federelement in dessen Härte variiert werden.
• In besonders vorteilhafter Weise kann in der Montage des Ausgleichsgetriebes mittels des toleranzausgleichenden Federelementes eine kurze Taktzeit und hohe Qualität erreicht werden. Mit dem Verzicht auf eine Klassierung geht ein entsprechender Kostenvorteil einher.
• Patentanspruch 7 zeigt eine besonders klein bauende Ausführungsform der Erfindung.
• Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 ein Hinterachsgetriebe mit einem verschleißarmen Toleranzausgleichselement,
• 2 das verschleißarme Toleranzausgleichselement in einer ersten Ausführungsform,
• 3 das verschleißarme Toleranzausgleichselement in einer zweiten Ausführungsform,
• 4 das verschleißarme Toleranzausgleichselement gemäß 3 in einer perspektivischen Ansicht, und
• 5 das verschleißarme Toleranzausgleichselement in einer dritten Ausführungsform.
• 1 zeigt ein Hinterachsgetriebe. Innerhalb des Hinterachsgetriebegehäuses 10 liegt das Ausgleichsgetriebe bzw. Differential. Dieses ist mittels zweier in x-Anordnung zueinander stehender Kegelrollenlager 15, 16 drehbar um dessen Rotationsachse 27 im Hinterachsgetriebegehäuse 10 gelagert. Das Differential 7 umfasst ein von der Antriebsritzelwelle angetriebenes Tellerrad 17, welches bewegungsfest mit einem zweigeteilten Differentialgehäuse 7 verbunden ist. Mit dem Differentialgehäuse 7 ist ein Differentialbolzen 19 fest verstiftet, dessen Längsachse senkrecht zu Rotationsachse 27 liegt. Koaxial auf diesem Differentialbolzen 19 sind Ausgleichskegelräder 3, 4 drehbar gelagert, welche mit zwei senkrecht zu diesen angeordneten Achswellenkegelrädern 1, 2 kämmen. Die beiden Ausgleichskegelräder 3, 4 sind an deren Außenseiten mit kalottenförmig konvexen Flächen versehen, die in korrespondierend konkaven Flächen des Hinterachsgetriebegehäuses axial abgestützt und gleitgelagert sind.
• Jedes der beiden Achswellenkegelräder 1, 2 ist jeweils mittels einer Keilwellenverzahnung drehfest aber begrenzt axialverschieblich mit einer Radantriebshalbwelle 11 bzw. 12 verbunden. Jedes der beiden Achswellenkegelräder 1, 2 liegt unter Zwischenfügung eines der beiden Toleranzausgleichselemente 6, 5 am Ausgleichsgetriebegehäuse 18 an, so dass die Kräfte, welche aus dem Antriebsmoment resultieren, als Axialkräfte an dem Ausgleichsgehäuse 7 im Bereich von einer ringförmigen Schulter 23 bzw. 24 abgestützt werden. Dabei liegen die Tellerfedern 6, 5 jeweils an einer Anlauffläche 28 bzw. 29 dieser Schulter 23 bzw. 24 an.
• 2 zeigt eines der beiden identisch ausgestalteten Toleranzausgleichselemente 6, 5 in einer perspektivisch ausgebrochenen Darstellung. Dabei ist auf beiden Seiten eines Federelementes 99 jeweils eine Gleitscheibe 98a, 98b angeordnet. Dabei ist das Federelement 99 als ein Mehrkomponentenbauteil ausgeführt, welches mehrere wellenförmig ausgewölbte Stahlfederelemente 97 aufweist, die gleichmäßig am Umfang der Gleitscheiben 98a, 98b verteilt sind. Die Stahlfederelemente 97 stützen sich dabei axial mit deren Wellenbergen an der einen Gleitscheibe 98a und mit deren Wellentälern an der anderen Gleitscheibe 98b ab. In die somit zwischen den Gleitscheiben 98a, 98b entstandenen Zwischenräume ist eine Elastomer 60 einvulkanisiert. Die beiden Gleitscheiben 98a, 98b sind außenseitig mit Gleitflächen 96 versehen.
• 3 zeigt in einer Seitenansicht ein alternatives Toleranzausgleichselement 106, welches in 4 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt ist. Zwischen den beiden Gleitscheiben 198a, 198b ist als Federelement eine Tellerfeder 199 vorgesehen, die sich axial an den beiden Gleitscheiben 198a, 198b abstützt und axial vorgespannt ist.
• 5 zeigt in einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform das Toleranzausgleichselement in einer gemeinsamen Baueinheit mit dem Achswellenkegelrad 201. Dabei stützt sich eine Gleitscheibe 298 über eine Tellerfeder 299 in einer Ausnehmung 280 auf der Rückseite des Achswellenkegelrades 201 ab. Diese Ausnehmung 280 ist in die Rückseite des Achswellenkegelrades 201 um dessen Rotationsachse 227 eingeformt. Die Ausnehmung 280 ist dabei beim Urformen des Achswellenkegelrades 201 hergestellt. Die Ausnehmung 280 ist radial außen durch einen Außenkragen 279 und radial innen durch einen Hals 278 begrenzt, so dass die Tellerfeder 299 innerhalb der Ausnehmung 280 zwischen dem Außenkragen 279 und dem Hals 278 liegt. Die Tellerfeder 299 stützt sich mit deren Innenkante am Achswellenrad 201 und mit deren Außenkante an der Gleitscheibe 298 ab. Dadurch drückt die Tellerfeder 299 die Gleitscheibe 298 in die vom Zentrum des Hinterachsgetriebes hinfort weisenden Richtung. Die Gleitscheibe 298 stützt sich radial innen gegen die Kraft der Tellerfeder 299 an einem Axialsicherungsring DIN 471 ab, der in eine Nut am äußeren Ende des Halses 278 eingesetzt ist. Damit bildet sich zwischen der Gleitscheibe 298 und einer äußeren Stirnfläche des Außenkragens 279 ein axialer Ausgleichsbereich 276.
• Die Ausgleichsbereiche 76, 176 gemäß den ersten beiden Ausführungsformen 2 und 3 erstrecken sich hingegen zwischen den Innenseiten der beiden Gleitscheiben 98a, 98b bzw. 198a, 198b.
• In einer alternativen Ausgestaltungsform der Erfindung ist nur an dem einen Achswellenkegelrad ein Toleranzausgleichselement vorgesehen, wohingegen das andere Achswellenkegelrad unmittelbar an der Schulter 23 bzw. 24 anliegt.
• Die Gleitscheiben können sowohl selbst aus einem reibwertmindernden Polymer bestehen, als auch Stahlscheiben sein, die mit einem solchen temperaturbeständigen Polymer beschichtet sind. Polymere können hier beispielsweise Polytetra-Fluorethylen oder Polyvinylidenfluorid sein.
• In einer alternativen Ausgestaltungsform ist das toleranzausgleichende Federelement selbst reibwertvermindernd beschichtet.
• 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 (7)

1. Kegelraddifferential mit Achswellenrädern (1, 2), von welchen zumindest ein Achswellenrad (1 bzw. 2) über ein axial vorgespanntes toleranzausgleichendes Federelement (99) an einem Ausgleichsgehäuse (7) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine reibwertvermindernde Maßnahme vorgesehen ist.
2. Kegelraddifferential nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine axial an dem Federelement (99) abgestütze Gleitscheibe (98a bzw. 98b) vorgesehen ist.
3. Kegelraddifferential nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Gleitscheibe (98a bzw. 98b) gegenüberliegenden Seite des Federelementes (99) eine weitere Gleitscheibe (98b bzw. 98a) angeordnet ist.
4. Kegelraddifferential nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (99) ein Mehrkomponentenbauteil aus Stahlfederelementen (97) aufweist, die in einen Elastomer (60) eingebettet sind.
5. Kegelraddifferential nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Gleitscheibe (98a bzw. 98b) auf deren nach außen gerichteter Seite (96) reibwertvermindernd beschichtet ist.
6. Kegelraddifferential nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das toleranzausgleichende Federelement (299) eine gemeinsame Baueinheit mit einem Achswellenkegelrad (201) bildet.
7. Kegelraddifferential nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dass das toleranzausgleichende Federelement (299) einerseits in einer Ausnehmung des Achswellenkegelrades (201) abgestützt ist und andererseits an der Gleitscheibe (298) abgestützt ist, welche mittels eines Axialsicherungsringes (DIN 471) in einer Innen- oder Außennut am Achswellenkegelrad (201) abgestützt ist.