-
Die Erfindung betrifft ein Achswellenrad, insbesondere ein Kronenachswellenrad, für ein Differential, insbesondere für ein Sperrdifferential, mit einer Verzahnung, insbesondere einer Kronenradverzahnung, und mit einer Steckverzahnung, wobei das Achswellenrad mehrteilig ausgebildet ist und ein Verzahnungsteil aufweist, wobei das Verzahnungsteil die Verzahnung aufweist.
-
Die in Differentialen eingesetzten Kronenachswellenräder sind komplexe Bauteile. Sie müssen Antriebsmomente über die Kronenradverzahnung und die Steckverzahnung übertragen können. Daher muss die Kronenradverzahnung und die Steckverzahnung von ihrer Qualität, Form und Lage sehr genau gefertigt sein. Diese Anforderungen führen zu einem schwierig zu fertigenden Schmiedeteil, das nur wenige Präzisionsschmieden herstellen können und das dann dementsprechend teuer ist.
-
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Differentiale mit mehrteiligen Zahnrädern bekannt:
Aus der
DE 42 37 463 A1 ist ein Ausgleichsgetriebe für den Achsantrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt. Das Ausgleichsgetriebe weist ein Gehäuse auf, das aus zwei Hälften zusammengesetzt ist. Das Gehäuse dient als Antriebselement des Ausgleichsgetriebes. Das Gehäuse ist um seine Symmetrieachse drehbar mittels zweier Wälzlager gelagert. Ein zur Drehachse des Gehäuses konzentrisch an diesem festgelegtes Tellerrad dient zum Drehantrieb des Gehäuses.
-
Aus der
DE 10 2007 043 437 B3 ist ein Sperrdifferential bekannt. Das Sperrdifferential weist ein Trägerelement, ein Sonnenrad und ein Adapterrad auf. Ein in das Trägerelement eingeleitetes Drehmoment wird auf das Sonnenrad einerseits und das Adapterrad andererseits übertragen. Das Trägerelement ist zweiteilig aufgebaut und weist einen Deckelteil und ein Mantelteil auf. Das Deckelteil ist über eine Flanschverbindung mit dem Mantelteil verbunden. Das Adapterrad weist eine Nabe mit einer Innensteckverzahnung zur Drehmomentübertragung auf eine Abtriebswelle auf. Die Stirnverzahnung des Adapterrades ist als Kronenverzahnung ausgebildet.
-
Aus der gattungsgemäßen
DE 60 2005 002 715 T2 ist ein Differential für ein Kraftfahrzeug bekannt. Das Differential weist einen Bewegungseingangskranz auf, der drehfest mit einem Differentialgehäuse verbunden ist. Das Differentialgehäuse ist von einem Deckel verschlossen und umschließt zwei koaxial angeordnete Ausgangs-Planetenräder. Die Planetenräder werden von Satellitenräder angetrieben. Das Planetenrad ist zweiteilig ausgebildet und weist einen Drehmomentübertragungsteil, das als Verzahnungsteil bezeichenbar ist, zur Übertragung des Drehmoments und ein zweites Teil aus einem Leichtwerkstoff auf, um das Volumen des Zahnrads zu füllen. Das Verzahnungsteil weist eine äußere Verzahnung zum Eingriff in die entsprechende Verzahnung der Satellitenräder auf. Das Verzahnungsteil weist ferner eine Innensteckverzahnung auf. Das Teil aus Leichtwerkstoff kann durch eine Schnappverbindung oder durch Kleben fest mit dem metallischen Verzahnungsteil verbunden werden. Mehrere Noppen verhindern die relative Drehung zwischen dem metallischen Verzahnungsteil und dem zweiten Teil aus Leichtwerkstoff. So kann der Zusammenbau der beide Komponenten zwar in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden, jedoch ist dieses, insbesondere der ”Füllvorgang” des Verzahnungsteils mit einem nicht unerheblichen Arbeitsaufwand verbunden.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, das eingangs genannte Achswellenrad derart auszugestalten beziehungsweise weiterzubilden, dass eine aufwendige und/oder kostenintensive Herstellung, insbesondere eines Kronenachswellenrades vermieden wird und insbesondere eine qualitativ hochwertige Kronenradverzahnung sowie eine qualitativ hochwertige Steckverzahnung auf kostengünstige Weise erzielt wird.
-
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass ein Nabenteil vorgesehen ist, wobei das Nabenteil die Steckverzahnung, insbesondere eine Innensteckverzahnung aufweist und das Nabenteil mit dem Verzahnungsteil drehfest verbunden ist. Das Verzahnungsteil, insbesondere das Kronenradverzahnungsteil kann von dem Nabenteil nun getrennt hergestellt werden. Das Nabenteil ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Das Nabenteil weist vorzugsweise einen im wesentlichen zylindrischen Grundkörper auf, wobei die Steckverzahnung als Innensteckverzahnung ausgebildet ist und der Grundkörper die Innensteckverzahnung aufweist. Vorzugsweise kann das Nabenteil ferner eine Außensteckverzahnung zur Aufnahme von mehreren Reiblamellen aufweisen. Das Verzahnungsteil ist nun über eine form-, kraft- oder werkstoffschlüssige Verbindung mit dem Nabenteil verbunden. Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden beziehungsweise entsprechende Vorteile sind erzielt, insbesondere ist ein qualitativ, sehr hochwertiges Kronenachswellenrad auf kostengünstige Art und Weise herstellbar.
-
Das Achswellenrad, insbesondere Kronenachswellenrad, kann Teil eines Differentialgetriebes, insbesondere eines Achsdifferentialgetriebes oder eines Verteilergetriebes, sein.
-
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Achswellenrad auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen. Im Folgenden werden nun mehrere Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
-
1 in einer schematischen, perspektivischen, geschnittenen Darstellung ein Achswellenrad gemäß einer ersten Ausgestaltung,
-
2 in einer schematischen, perspektivischen, geschnittenen Darstellung ein Achswellenrad gemäß einer zweiten Ausgestaltung,
-
3 in einer schematischen, perspektivischen, geschnittenen Darstellung ein Achswellenrad gemäß einer dritten Ausgestaltung,
-
4 in einer schematischen, perspektivischen, geschnittenen Darstellung ein Achswellenrad gemäß einer vierten Ausgestaltung,
-
5 in einer schematischen, perspektivischen, geschnittenen Darstellung ein Achswellenrad gemäß einer fünften Ausgestaltung, und
-
6 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung ein Verzahnungsteil des Achswellenrades aus 5, schräg von hinten.
-
In 1 bis 6 sind fünf verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Achswellenrädern 1a, 2a, 3a, 4a und 5a dargestellt.
-
Im Folgenden sind im wesentlichen gleiche Teile bzw. Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die Achswellenräder 1a, 2a, 3a, 4a und 5a sind insbesondere als Kronenachswellenräder 1 bis 5 ausgebildet wie aus den 1 bis 6 ersichtlich. Die Kronenachswellenräder 1 bis 5 sind zum Einsatz in einem Differential, insbesondere einem Sperrdifferential (nicht dargestellt) bestimmt. Jedes der Kronenachswellenräder 1 bis 5 weist eine Verzahnung 6a auf. Die Verzahnung 6a dient zum kämmenden Eingriff in die Verzahnung eines weiteren Zahnrades (nicht dargestellt). Die Verzahnung 6a ist insbesondere als Kronenradverzahnung 6 ausgebildet. Die Kronenradverzahnung 6 dient zur Übertragung eines Drehmomentes von einem weiteren Zahnrad (nicht dargestellt), das winklig zur Drehachse A (vgl. 4 und 6) des Kronenachswellenrades 1 bis 5 steht. In einer zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform kann die Verzahnung 6a alternativ als Konusverzahnung (nicht dargestellt) ausgestaltet sein.
-
Die Verzahnung 6a ist insbesondere derart gestaltet, dass axiale Spreizkräfte bei einer Drehmomentübertragung auftreten. Die dann auftretenden Spreizkräfte sind nutzbar, um eine Sperrwirkung im Sperrdifferential hervorzurufen. Es können dabei reibungsverstärkende Bauteile – wie beispielsweise Reiblamellen – eingesetzt werden, wobei die Reiblamellen (nicht dargestellt) durch die Spreizkräfte gegeneinander gedrückt werden.
-
Das Kronenachswellenrad 1 bis 5 weist ferner eine Steckverzahnung 7, nämlich eine Innensteckverzahnung 8 auf. Ein Antriebsmoment wird über die Kronenradverzahnung 6 und die Innensteckverzahnung 8 auf eine Abtriebswelle (nicht dargestellt) übertragen.
-
Die Achswellenräder 1a bis 5a sind mehrteilig ausgebildet. Das jeweilige Kronenachswellenrad 1 bis 5 weist ein Verzahnungsteil 9a, insbesondere ein Kronenradverzahnungsteil 9 auf. Das Verzahnungsteil 9a weist die Verzahnung 6a auf. Das Kronenradverzahnungsteil 9 weist daher die entsprechend ausgebildete Kronenradverzahnung 6 auf.
-
Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass ein Nabenteil 10 vorgesehen ist, wobei das Nabenteil 10 die Steckverzahnung 7, insbesondere eine Innensteckverzahnung 8 aufweist und das Nabenteil 10 mit dem Verzahnungsteil 9 drehfest verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass die Verzahnung 6a und die Steckverzahnung 7 von ihrer Qualität und Form und Lage unabhängig voneinander sehr genau gefertigt werden können. Das Verzahnungsteil 9a ist separat von dem Nabenteil 10 herstellbar, was die Herstellung vereinfacht. Das Nabenteil 10 ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist, wobei das Nabenteil 10 an seiner Innenumfangsfläche die als Innensteckverzahnung 8 ausgebildete Steckverzahnung 7 aufweist. Vorzugsweise ist an der Außenumfangsfläche 11 des Nabenteils 10 eine Außensteckverzahnung 12 zur Aufnahme von einer oder mehreren Reiblamellen (nicht dargestellt) ausgebildet. Die Außensteckverzahnung 12 ist auch in den 3 bis 5 teilweise dargestellt.
-
Es gibt nun mehrere Möglichkeiten das Verzahnungsteile 9a, hier insbesondere das Kronenradverzahnungsteil 9 mit dem Nabenteil 10 zu verbinden. Im Folgenden werden ohne Einschränkung der allgemeinen Art von möglichen Verbindungen unterschiedliche bevorzugte Verbindungsmöglichkeiten anhand der 1 bis 6 erläutert. Die Verbindung kann insbesondere eine form-, kraft- und/oder werkstoffschlüssige Verbindung sein.
-
Das in 1 dargestellte Kronenachswellenrad 1 weist eine Pressverbindung 13 zwischen dem Kronenradverzahnungsteil 9 und dem Nabenteil 10 auf. Dazu weist das Nabenteil 10 nahe seiner Stirnseite 14, die vorzugsweise bündig mit der Stirnseite 15 des Kronenradverzahnungsteils 9 abschließt, eine Presssitzfläche 16 auf. Das Kronenradverzahnungsteil 9 weist eine entsprechend angepasste oder komplementäre Presssitzfläche 17 auf. Die Presssitzfläche 17 bildet die Innenumfangsfläche des Kronenradverzahnungsteils 9. In der in 1 dargestellten Ausgestaltung ist die Presssitzfläche 16 zylindrisch ausgebildet.
-
Der Außendurchmesser des Nabenteils 10 ist hier im Bereich der Presssitzfläche 16 kleiner als im Bereich der Außensteckverzahnung 12 bzw. der restlichen Außenumfangsfläche 11. Zwischen der Außenumfangsfläche 11 und der Presssitzfläche 16 ist eine axiale Anlageschulter 18 ausgebildet. Die Anlageschulter 18 liegt an einer Rückseite 19 des Kronenradverzahnungsteils 9 an.
-
Die Kronenradverzahnung 6 ist an der Stirnseite 15 des Kronenradverzahnungsteils 9 ausgebildet. Zusätzlich kann die Pressverbindung 13 durch eine Schweißnaht (nicht dargestellt) in dem Übergangsbereich 20 an den Stirnseiten 14 bzw. 15 des Nabenteils 10 und des Kronenradverzahnungsteils 9 gesichert sein. Die Pressverbindung 13 kann daher zusätzlich zur axialen Sicherung und zur Steigerung der übertragbaren Drehmomente mit einer Schweißnaht versehen werden.
-
Im Folgenden wird auf das Kronenachswellenrad 2 anhand von 2 näher eingegangen.
-
Auch in 2 erstreckt sich die Außensteckverzahnung 12 bis zur Rückseite 19 des Kronenradverzahnungsteils 9. Die Stirnseiten 14 bzw. 15 des Kronenradverzahnungsteils 9 und des Nabenteils 10 sind ebenfalls bündig angeordnet.
-
Allerdings ist im Unterschied zur 1 der Querschnitt des Nabenteils 10 und des Kronenradverzahnungsteils 9 im Übergangsbereich 20 nicht zylindrisch ausgestaltet. Hierdurch wird eine formschlüssige, drehfeste Verbindung 21 zwischen dem Kronenradverzahnungsteil 9 und dem Nabenteil 10 erreicht bzw. realisiert. Im Bereich der Presssitzfläche 16 und der Presssitzfläche 17 kann das Verzahnungsteil 9a, hier insbesondere das Kronenradverzahnungsteil 9 und das Nabenteil 10 einen Querschnitt mit einem Polygonprofil aufweisen. Das Polygonprofil kann dabei gerundete Ecken aufweisen, solange es nicht rotationssymmetrisch zur in 2 nicht eingezeichneten Drehachse A ist. Das Verzahnungsteil 9a und das Nabenteil 10 sind über eine formschlüssige Polygonverbindung miteinander verbunden. Das Nabenteil 10 und das Verzahnungsteil 9a, hier insbesondere das Kronenradverzahnungsteil 9 sind daher über eine formschlüssige Polygonverbindung zur Drehmomentübertragung gefügt.
-
Auch diese Verbindung kann zusätzlich noch zur axialen Sicherung und zur Steigerung der übertragbaren Drehmomente mit einer Schweißnaht (nicht dargestellt) ausgeführt werden. Die Schweißnaht kann insbesondere an der Stirnseite 14 bzw. 15 des Nabenteils 10 bzw. das Verzahnungsteiles 9a, hier des Kronenradverzahnungsteiles 9 angeordnet sein.
-
Auch das in 2 dargestellte Achswellenrad 2a, hier Kronenachswellenrad 2 weist eine Anlageschulter 18 auf, die als Anschlag für die Rückseite 19 des Kronenradverzahnungsteils 9 dient. Die Rückseite 19 ist vorzugsweise plan ausgebildet und erstreckt sich insbesondere radial nach außen und in Umfangsrichtung. Hierdurch kann die Rückseite 19 als Anlagefläche (nicht näher bezeichnet) für die Reiblamellen dienen.
-
Im Folgenden darf das Achswellenrad 3a, insbesondere das Kronenachswellenrad 3 anhand von 3 näher erläutert werden:
Das Nabenteil 10 und das Verzahnungsteil 9, hier das Kronenradverzahnungsteil 9 sind über eine formschlüssige Verbindung 21 miteinander verbunden. Das Verzahnungsteil 9a weist vorzugsweise eine Innensteckverzahnung 24 auf, wobei die Innensteckverzahnung 24 formschlüssig in eine Außensteckverzahnung 26 des Nabenteils 10 eingreift. Der Formschluss wird über die Außensteckverzahnung 26 erreicht. Die Außensteckverzahnung 26 erstreckt sich zumindest teilweise über den Außenumfang des Nabenteils 10 bis zur Stirnseite 14 des Nabenteils 10. Das Kronenradverzahnungsteil 9 greift in die Außensteckverzahnung 26 ein. Die formschlüssige Verbindung 21 kann am Übergangsbereich 20 zusätzlich mit einer Schweißnaht gesichert sein.
-
Im folgenden wird auf die 4 näher eingegangen:
Das hier dargestellte Kronenachswellenrad 4 weist ebenfalls eine formschlüssige Verbindung 21 zwischen dem Kronenradverzahnungsteil 9 und dem Nabenteil 10 auf.
-
Die Zahnform (nicht näher bezeichnet) der Außensteckverzahnung 26 ist leicht unterschiedlich zu der in 3 dargestellten Ausgestaltung des dortigen Kronenachswellenrades 3 ausgebildet. Als wesentlicher Unterschied ist zusätzlich zur Außensteckverzahnung 26 am Nabenteil 10 eine Anlageschulter 18 an einem Sicherungssteg 22 ausgebildet. Das Nabenteil 10 weist die Anlageschulter 18 auf, wobei das Verzahnungsteil 9a axial an der Anlageschulter 18 abgestützt ist. Der Sicherungssteg 22 steht über die Außensteckverzahnung 26 hervor und bildet mit seiner axialen Stirnseite die Anlageschulter 18, die an der Rückseite 19 des Verzahnungsteiles 9a, des Kronenradverzahnungsteils 9 zur Anlage kommt. Derartige Anlageschultern 18 können bzw. kann jeweils eine Anlageschulter 18 jeweils zu einem jeweiligen Zahn der Außenverzahnung 26 vorgesehen sein. Ansonsten entspricht die Ausgestaltung des Kronenachswellenrades 4 gemäß 4 im wesentlichen der Ausgestaltung des Kronenachswellenrades 3 gemäß 3.
-
Im folgenden darf auf das Kronenachswellenrad 5 anhand der 5 und 6 näher eingegangen werden:
Das Kronenachswellenrad 5 der 5 weist ebenfalls eine formschlüssige Verbindung 21 zwischen dem Kronenradverzahnungsteil 9 und dem Nabenteil 10 auf. Die formschlüssige Verbindung 21 ist auch hier dadurch gebildet, dass die entsprechenden Presssitzflächen zur formschlüssigen Aufnahme der Außensteckverzahnung 26 ausgebildet sind, wie es insbesondere aus 6 zu erkennen ist.
-
6 zeigt das Verzahnungsteil 9a, wobei sich die Aufnahmen 25 für die einzelnen Zähne der Außensteckverzahnung 26 des Nabenteils 10 nicht bis zur Stirnseite 15 des Kronenradverzahnungsteils 9 erstrecken, sondern sind nur zur Rückseite 19 hin geöffnet sind. Das Verzahnungsteil 9a weist die Anschlagsfläche 23 auf, wobei das Nabenteil 10 axial an der Anschlagsfläche 23 abgestützt ist. Die Aufnahmen 25 sind durch die Anschlagsfläche 23 begrenzt und diese bilden einen Anschlag für die jeweiligen Stirnseiten (nicht näher bezeichnet) der Außensteckverzahnung 26. Die Anschlagsflächen 23 weisen in axiale Richtung. Die Außensteckverzahnung 26 kann sich am Nabenteil 10 bis zu dessen Stirnseite 14 erstrecken, so dass in der montierten Position die Stirnseite 14 beabstandet zur Stirnseite 15 des Kronenradverzahnungsteils 9 angeordnet ist, wie es in 5 dargestellt ist. In einer alternativen Ausführung ist die Außensteckverzahnung 26 als ”Verlängerung” bzw. als integraler Bestandteil einer Außensteckverzahnung 12 (der Reiblamellen) ausgebildet ist. Die konkrete Ausgestaltung ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall des Differentials.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kronenachswellenrad
- 1a
- Achswellenrad
- 2
- Kronenachswellenrad
- 2a
- Achswellenrad
- 3
- Kronenachswellenrad
- 3a
- Achswellenrad
- 4
- Kronenachswellenrad
- 4a
- Achswellenrad
- 5
- Kronenachswellenrad
- 5a
- Achswellenrad
- 6
- Kronenradverzahnung
- 6a
- Verzahnung
- 7
- Steckverzahnung
- 8
- Innensteckverzahnung
- 9
- Kronenradverzahnungsteil
- 9a
- Verzahnungsteil
- 10
- Nabenteil
- 11
- Außenumfangsfläche
- 12
- Außensteckverzahnung
- 13
- Pressverbindung
- 14
- Stirnseite
- 15
- Stirnseite
- 16
- Presssitzfläche
- 17
- Presssitzfläche
- 18
- Anlageschulter
- 19
- Rückseite
- 20
- Übergangsbereich
- 21
- formschlüssige Verbindung
- 22
- Sicherungssteg
- 23
- Anschlagsfläche
- 24
- Innensteckverzahnung
- 25
- Aufnahme
- 26
- Außensteckverzahnung
- A
- Drehachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4237463 A1 [0003]
- DE 102007043437 B3 [0004]
- DE 602005002715 T2 [0005]
