DE102010036246A1

DE102010036246A1 - Anordnung zur spielminimierten Lagerung einer Ausgangswelle eines Differenzialgetriebes

Info

Publication number: DE102010036246A1
Application number: DE102010036246A
Authority: DE
Inventors: Thorsten BIERMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur spielminimierten Lagerung einer Ausgangswelle (1) eines Differenzialgetriebes in einem Differenzialgehäuse (2), insbesondere eines Stirnraddifferenzials, wobei Ausgangswelle (1) und Differenzialgehäuse (2) an Konen verspannt angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die Konen reibungsarm zueinander gelagert, wobei koaxial zwischen Ausgangswelle (1) und Differenzialgehäuse (2) an ihren Konen verspannt angeordnete Konusringe (3, 4) vorgesehen sind, die im Bereich ihrer Konen reibungsarm verdrehbar zueinander gelagert sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur spielminimierten Lagerung einer Ausgangswelle eines Differenzialgetriebes in einem Differenzialgehäuse, insbesondere eines Stirnraddifferenzials.
Hintergrund der Erfindung
Es entspricht dem Stand der Technik, in Differenzialgetrieben von Kraftfahrzeug-Achsantrieben ein sogenanntes „Anti-Wummer-Paket” einzusetzen, bei dem über zwei Konusringe und ein Federpaket das Radialspiel der Achswelle minimiert wird. Üblicherweise kommen diese „Anti-Wummer-Pakete” in Kegelraddifferenzialen zum Einsatz, um etwaige Geräuschentwicklungen, das sogenannte „Achswummern”, zu vermeiden.
Ein solches „Anti-Wummer-Paket” ist in DE 30 26 535 A1 beschrieben. Dort sind in einem Kegelrad-Ausgleichsgetriebe in Bohrungen des Ausgleichsgehäuses Abtriebswellen drehbar gelagert. Zur Beseitigung eines Radialspiels zwischen den Abtriebswellen und dem Ausgleichsgehäuse ist jeweils ein Ring mit einer konisch verlaufenden Mantelfläche an der Abtriebswelle angeordnet, der in eine mit einer entsprechenden Kontur versehenen Nut der Ausgleichsgehäusebohrung gedrückt wird.
Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist jedoch, dass zwischen den Konen Reibkontakt herrscht, so dass in Abhängigkeit von der Vorspannung ein erhöhter Reibverlust und Verschleiß an den Konen auftritt.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zu Grunde, bei einer Anordnung der vorgenannten Art Reibungsverluste zu minimieren.
Beschreibung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart gelöst, dass die Konen, an denen Ausgangswelle und Differenzialgehäuse spielminimiert verspannt sind, reibungsarm zueinander gelagert sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind koaxial zwischen Ausgangswelle und Differenzialgehäuse an ihren Konen verspannt angeordnete Konusringe vorgesehen, die im Bereich ihrer Konen reibungsarm verdrehbar zueinander gelagert sind.
Bevorzugt sind zur Minimierung von Reibungsverlusten zwischen den Konen umlaufend geführte Wälzkörper angeordnet.
Vorzugsweise bilden die Konen Laufflächen für die zwischen ihnen umlaufenden Wälzkörper.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Wälzkörper als Nadelrollen ausgeführt und werden in einem Nadelkranz geführt. Auf diese Weise bilden die Konen und die zwischen ihnen geführten Wälzkörper ein Schrägnadellager
Vorzugsweise sind ein mit dem Differenzialgehäuse verbundener erster Konusring und ein auf der Ausgangswelle angeordneter zweiter Konusring vorgesehen. Bevorzugt ist hierbei zumindest einer der Konusringe axial vorgespannt, beispielsweise durch ein Federelement, und beweglich angeordnet. Vorzugsweise ist der vorgespannte, beweglich angeordnete Konusringe geschlitzt ausgeführt. Dabei passt sich der Durchmesser des geschlitzten Konusrings am Konus federnd flexibel an.
Es ist von Vorteil, wenn der Schlitz schräg zur Konusringachse ausgebildet ist. Hierdurch wird ein Versenken der zwischen den Konusringen umlaufenden Wälzkörper in den Schlitz sicher vermieden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1 einen Teillängsschnitt eines Differenzialgetriebes mit einer erfindungsgemäßen Anordnung,
2 eine Seitenansicht eines Konusrings.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist in einem Teillängsschnitt eines Leichtbau-Stirnraddifferenzials für ein Kraftfahrzeug ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Lagerung einer Ausgangswelle 1 im Differenzialgehäuse 2 dargestellt. Das nur teilweise dargestellte Stirnraddifferenzial ist als Verteilerdifferenzial mit Front-Querverteilung in einem Achsabtrieb eines Kraftfahrzeuggetriebes in Front-Quer-Anordnung eingesetzt. Das drehbare Differenzialgehäuse 2 ist in zwei Stahlblechhalbschalen ausgeführt. Am Differenzialgehäuse ist radial innen an jeder Stahlblechhalbschale eine zentrale Öffnung mit einem an den Außenseiten als axial vorstehender Ringflansch 10 einteilig ausgeführten Lagerträger ausgebildet. Durch die zentrale Öffnung ist eine als Achswelle ausgeführte Ausgangswelle 1 durch jede Stahlblechhalbschale hindurchgeführt. In jeder Stahlblechhalbschale ist ein Abtriebssonnenrad auf der Ausgangswelle angeordnet. Jede der Stahlblechhalbschalen, von denen nur eine zum Teil dargestellt ist, ist über ein Hauptlager in einem Hauptgetriebegehäuse 11 gelagert. Das Hauptlager besteht aus einem beispielhaft als Kegelrollenlager ausgeführten Wälzlager, das am Differenzialgehäuse 2 an der radialen Außenseite des Ringflansches 10 der Stahlblechhalbschale abgestützt ist. Auf diese Weise ist das Differenzialgetriebe am Differenzialgehäuse 2 drehbar im Hauptgetriebegehäuse 11 gelagert. An der radialen Innenseite des Ringflansches 10 ist die Ausgangswelle 1 im Differenzialgehäuse 2 gelagert.
Hierzu ist die Ausgangswelle 1 über zwei koaxial zwischen dieser und dem Ringflansch 10 angeordneten Konusringen 3, 4 abgestützt. Ein radial äußerer Konusring 3 ist an der radialen Innenseite des Ringflansches 10 und ein radial innerer Konusring 4 auf der Ausgangswelle 1 koaxial beweglich angeordnet. Der äußere Konusring 3 bildet einen nach axial außen ansteigenden Innenkonus, der mit einem komplementären Außenkonus am inneren Konusring 4 zusammenwirkt. Der innere Konusring 4 ist geschlitzt ausgeführt und durch eine koaxial auf der Ausgangswelle angeordnetes Druckfederpaket 12 nach axial innen vorgespannt, wodurch die Konusringe 3, 4 an ihren Konen gegeneinander verspannt werden und das Radialspiel zwischen Ausgangswelle 1 und Ringflansch 10 auf Null reduziert wird. Hierbei passt sich der geschlitzte innere Konusring 4 in seinem Durchmesser an den Innenkonus des äußeren Konusrings federnd flexibel an.
Erfindungsgemäß sind zur Minimierung von Reibungsverlusten zwischen den Konusringen im Bereich ihrer Konen als Nadelrollen ausgeführte Wälzkörper 5 angeordnet. Die Nadelrollen werden umlaufend in einem Nadelkranz zwischen den Konen geführt. Dabei bilden die Konen entsprechend ihrem Konuswinkel schräg geneigte Laufflächen 6, 7 für die zwischen ihnen umlaufenden Nadelrollen. Auf diese Weise bilden die Konusringe 3, 4 Lageraußen- und Lagerinnenring eines zur Abstützung zwischen Differenzialgehäuse 2 und Ausgangswelle 1 angeordneten Schrägnadellagers.
Die Einleitung des Drehmoments in das Stirnraddifferenzial erfolgt über eine Stirnradverzahnung am Außenumfang des Differenzialgehäuses und über mehrere im Differenzialgehäuse paarweise angeordnete Ausgleichs- bzw. Planetenräder, die direkt in den Stahlblechhalbschalen gelagert sind. Die Ausgleichsräder eines Paares kämmen über einen Teil ihrer Verzahnungsbreite miteinander. Jeweils ein Ausgleichsrad eines Paares ist zusätzlich mit dem Abtriebssonnenrad einer Ausgangswelle 1 und das andere mit dem Abtriebssonnenrad der nicht dargestellten anderen Ausgangswelle verzahnt. Die im Vergleich zum Kegelraddifferenzial geringeren Verzahnungskräfte des Stirnraddifferenzials ermöglichen einen extrem schmalen Verzahnungskontakt, der eine Bauraum- und Gewichtsreduzierung gegenüber anderen Differenzialen, insbesondere einem Kegelraddifferenzial ermöglicht. Zudem wird beim Stirnraddifferenzial der maßgebende Radialkraftanteil zu gleichen Teilen auf die Hauptlager des Stirnraddifferenzials übertragen. Auf diese Weise wird eine Reduzierung der Vorspannung erreicht, so dass alternativ zu den Kegelrollenlagern als Hauptlagerung der Einsatz von reibungsärmeren und effizienteren Kugellagern möglich ist.
Der äußere Konusring 3 ist an dem als Ringflansch 10 ausgebildeten Lagerträger am Differenzialgehäuse 2 aufsteckbar. Hierzu weist der der äußere Konusring 3 an seinem Außenumfang an der dem Differenzialgehäuse 2 zugewandten Seite einen zum Ringflansch 10 komplementären Ringabsatz 13 auf, an dem der äußere Konusring 3 am Differenzialgehäuse 2 drehfest kraft- und/oder formschlüssig aufsteckbar ist.
Der in 2 in einer vergrößerten Seitenansicht gezeigte innere Konusring 4 ist mit einem axial durchgehenden Schlitz 9 ausgeführt. Der Schlitz 9 ist schräg zur Ringachse 8 ausgerichtet. Dadurch wird ein Versenken der um die Ringachse 8 und parallel zu dieser ausgerichtet an der Lauffläche 7 umlaufenden Nadelrollen in den Schlitz 9 sicher vermieden.
Bezugszeichenliste

1: Ausgangswelle
2: Differenzialgehäuse
3: Konusring
4: Konusring
5: Wälzkörper
6: Lauffläche
7: Lauffläche
8: Ringachse
9: Schlitz
10: Ringflansch
11: Hauptgetriebegehäuse
12: Druckfederpaket
13: Ringabsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3026535 A1 [0003]

Claims

Anordnung zur spielminimierten Lagerung einer Ausgangswelle (1) eines Differenzialgetriebes in einem Differenzialgehäuse (2), insbesondere eines Stirnraddifferenzials, wobei Ausgangswelle (1) und Differenzialgehäuse (2) an Konen verspannt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Konen reibungsarm zueinander gelagert sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zwischen Ausgangswelle (1) und Differenzialgehäuse (2) an ihren Konen verspannt angeordnete Konusringe (3, 4) vorgesehen sind, die im Bereich ihrer Konen reibungsarm verdrehbar zueinander gelagert sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Konen umlaufend geführte Wälzkörper (5) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konen Laufflächen (6, 7) für die zwischen ihnen umlaufenden Wälzkörper (5) bilden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) als Nadelrollen ausgeführt sind und in einem Nadelkranz geführt werden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Differenzialgehäuse verbundener erster Konusring (3) vorgesehen ist, der mit einem axial vorgespannten, beweglich auf der Ausgangswelle (1) angeordneten zweiten Konusring (4) zusammenwirkt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Konusringe (3, 4) geschlitzt ausgeführt ist
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Konusringe (3, 4) einen sich schräg zur Ringachse (8) erstreckenden Schlitz (9) aufweist.