DE102010061751A1

DE102010061751A1 - Anordnung zur Lagerung von kegeligen Stirnrädern

Info

Publication number: DE102010061751A1
Application number: DE102010061751A
Authority: DE
Inventors: Frederik van der Hardt Aberson; Leschek Debernitz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung von kegeligen Stirnrädern (4, 5) mit Beveloidverzahnung (Beveloidräder 4, 5), umfassend ein Getriebegehäuse (9), ein auf einer Antriebswelle (3) angeordnetes antreibendes Beveloidrad (4), ein mit einer Abtriebswelle (6) verbundenes abtreibendes Beveloidrad (5), wobei die Längsachsen (3a, 6a) der Antriebswelle (3) und der Abtriebswelle (6) sich schneidend oder kreuzend angeordnet sind, wobei das antreibende Beveloidrad (4) über eine erste Lagerung (11, 12) und das abtreibende Beveloidrad über eine zweite Lagerung im Getriebegehäuse (9) abgestützt sind und wobei die Abtriebswelle als axial steckbare Verbindungswelle (6) ausgebildet ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die zwei Lagerungen paarweise angeordnete Kegelrollenlager (13, 14) umfasst, welche jeweils am Getriebegehäuse (9, 10) und am abtreibenden Beveloidrad (5) abgestützt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung von kegeligen Stirnrädern mit Beveloidverzahnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Kegelige Stirnräder mit Beveloidverzahnung, so genannte Beveloidräder sind bekannt; sie werden bei Stirnradstufen mit sich schneidenden oder kreuzenden Längsachsen eingesetzt, d. h. die Rotationsachsen der in Zahneingriff befindlichen Beveloidräder sind schräg oder windschief zueinander angeordnet.
Durch die DE 10 2008 042 038 A1 der Anmelderin wurde ein Beveloidtrieb mit zwei miteinander kämmenden Beveloidzahnrädern bekannt, deren Längsachsen schräg zueinander angeordnet sind. Der Beveloidtrieb ist Teil eines Verteilergetriebes in einem Kraftfahrzeug und treibt über eine Verbindungs- oder so genannte Seitenwelle ein Vorderachsdifferenzial an.
Durch die DE 202 12 093 U1 der Anmelderin wurde ein Beveloidtrieb zum Antrieb einer Vorderachse über eine schräg angeordnete Seitenwelle bekannt, wobei der Beveloidtrieb verschiedene Paarungen von miteinander kämmenden Zahnrädern aufweist: einerseits erfolgt der Antrieb der Seitenwelle von einem zylindrischen Stirnrad auf ein kegeliges Stirnrad, und andererseits erfolgt der Antrieb von einem kegeligen Stirnrad auf zylindrisches Stirnrad, welches auf der Seitenwelle angeordnet ist.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem betrifft die Montage einer Seitenwelle, welche über einen Beveloidtrieb angetrieben wird. Die kegeligen Stirnräder können axial nur in einer Richtung in Zahneingriff gebracht werden. Alternativ können sie zur Montage in radialer oder schräger Richtung ineinander geschoben werden.
Die Erfindung geht aus von einem Seitenwellenantrieb über einen Beveloidtrieb der Anmelderin, welcher in der Sonderausgabe von ATZ und MTZ im Juli 2002 unter dem Titel „Sechsgang-Automatikgetriebe und Allradantrieb" von Henning und Magnussen veröffentlicht wurde, insbesondere Seiten 61, 63. Der bekannte Beveloidantrieb umfasst ein antreibendes Beveloidrad, welches über Kegelrollenlager im Getriebegehäuse abgestützt ist. Dagegen ist das abtreibende Beveloidrad über ein Nadellager im Gehäuse gelagert. Bei dieser bekannten Lösung können das abtreibende Beveloidrad und die Seitenwelle vorher in axialer Richtung montiert werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zur Lagerung von kegeligen Stirnrädern (Beveloidrädern) dahingehend zu verbessern, dass eine tragfähige Lagerung der Beveloidräder und eine einfache Montage der Beveloidräder sowie der Verbindungswelle (Seitenwelle) erreicht werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das abtreibende Beveloidrad, welches mit der Verbindungswelle verbunden ist und diese antreibt, über Kegelrollenlager gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützt ist. Dadurch werden eine stabile Lagerung des abtreibenden Beveloidrades und eine beiderseitige axiale Abstützung (Festlager) im Getriebegehäuse erreicht. Darüber hinaus können bei dieser Lagerung zwei Beveloidräder, d. h. zwei kegelige Stirnräder verwendet werden, was einen größeren Winkel der sich schneidenden Längsachsen erlaubt. Die erfindungsgemäße Lagerung ermöglicht eine einfache Montage, indem zunächst beide Beveloidräder mit ihren auf der Innenseite des Getriebegehäuses angeordneten Lagern montiert werden und anschließend die Verbindungswelle in axialer Richtung gesteckt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebegehäuse im Bereich des inneren Kegelrollenlagers geteilt und wird durch einen Gehäusedeckel nach außen abgeschlossen. Der Gehäusedeckel nimmt die beiden äußeren Lager des antreibenden und des abtreibenden Beveloidrades auf. Obwohl die Längsachsen der beiden Lagersitze nicht parallel, sondern geneigt zueinander angeordnet sind, kann der Gehäusedeckel in Richtung der Längsachse der Antriebswelle montiert werden – dies wird durch das Kegelrollenlager auf dem abtreibenden Beveloidrad ermöglicht.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das abtreibende Beveloidrad hohl ausgebildet und weist eine Mitnahmeinnenverzahnung auf. Dadurch kann die Verbindungswelle nach dem Einsetzen des Beveloidrades durch das abtreibende Beveloidrad gesteckt und in Eingriff mit der Mitnahmeverzahnung gebracht werden. Gleichzeitig kann die Verbindung mit einer Ritzelwelle zum Antrieb eines Vorderachsdifferenzials hergestellt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das abtreibende Beveloidrad beiderseits der kegeligen Stirnverzahnung jeweils einen Lagersitz für die Innenringe der beiden Kegelrollenlager auf. Entsprechend sind im Gehäuse bzw. im Gehäusedeckel Lagersitze für die Außenringe der beiden Kegelrollenlager vorgesehen. Somit stützt sich das abtreibende Beveloidrad in beiden Richtungen direkt über die beiden Kegelrollenlager am Gehäuse ab.
Nach weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das abtreibende Beveloidrad hohl ausgebildet und weist eine Mitnahmeinnenverzahnung auf, während die Verbindungswelle eine Mitnahmeaußenverzahnung aufweist, die mit der Mitnahmeinnenverzahnung in axialer Richtung fügbar ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die Verbindungswelle nach der Vormontage des abtreibenden Beveloidrades durch das Beveloidrad gesteckt und damit eine Mitnahmeverbindung zwischen Beveloidrad und Ritzelwelle des Vorderachsdifferenzials hergestellt werden können.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Getriebegehäuse einen ersten Lagersitz für das innere Kegelrollenlager und der Gehäusedeckel einen zweiten Lagersitz zur Aufnahme des äußeren Kegelrollenlagers auf. Damit ist eine Montage des äußeren Kegelrollenlagers nach der Herstellung der Verbindung zwischen abtreibendem Beveloidrad und Ritzelwelle möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt einen Antriebsstrang 1 zum Antrieb einer Vorderachse 2 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Antriebswelle 3, ausgebildet als Vorgelegewelle eines Getriebes, ein antreibendes kegeliges Stirnrad 4, ein abtreibendes kegeliges Stirnrad 5, eine Verbindungswelle 6 sowie eine Ritzelwelle 7, welche ein Vorderachsdifferenzial 8 zum Antrieb der Vorderachse 2 antreibt. Die Antriebswelle 3 weist eine Längsachse 3a und die Verbindungswelle 6 (Abtriebswelle) eine Längsachse 6a auf, wobei die Längsachsen 3a, 6a schräg zueinander verlaufen, d. h. sich schneiden oder kreuzen. Die kegeligen Stirnräder 4, 5, im Folgenden auch kurz Beveloidräder 4, 5 genannt, weisen eine kegelige Stirnverzahnung, vorzugsweise eine Schrägverzahnung auf, wobei die Summe der Kegelwinkel beider Beveloidräder 4, 5 dem Schnittwinkel der Längsachsen 3a, 6a entspricht. Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner ein Getriebegehäuse 9 und einen mit dem Getriebegehäuse 9 in geeigneter Weise verbundenen Gehäusedeckel 10. Das antreibende Beveloidrad 4, welches drehfest auf der Antriebswelle 3 angeordnet ist, ist über eine erste Lagerung, bestehend aus zwei, beispielsweise als Zylinderrollen- oder Nadellager ausgeführte Wälzlager 11, 12 gegenüber dem Getriebegehäuse 9 und dem Gehäusedeckel 10 gelagert. Das abtreibende Beveloidrad 5 ist über eine zweite Lagerung, bestehend aus zwei Kegelrollenlagern 13, 14 gegenüber dem Getriebegehäuse 9 und dem Gehäusedeckel 10 in radialer und axialer Richtung abgestützt. Die paarweise angeordneten Kegelrollenlager 13, 14 bilden somit ein Festlager für das abtreibende Beveloidrad 5. Die Kegelrollenlager 13, 14 weisen jeweils Innenringe 13a, 14a und Außenringe 13b, 14b auf. Das Beveloidrad 5 weist beiderseits der Beveloidverzahnung Lagersitze 5a, 5b auf, auf welchen die Innenringe 13a, 14a angeordnet und axial abgestützt sind. Das Getriebegehäuse 9 und der Gehäusedeckel 10 weisen Lagersitze für die Außenringe 13b, 14b auf. Das Beveloidrad 5 ist hohl ausgebildet und weist eine durchgehende Längsbohrung 15 mit einer Mitnahmeinnenverzahnung 16 auf. Die Verbindungswelle 6, auch Seitenwelle 6 genannt, weist eine Mitnahmeaußenverzahnung 17 auf, welche in Eingriff mit der Mitnahmeinnenverzahnung 16 steht. Das Beveloidrad 5 ist somit drehfest mit der Verbindungswelle 6 verbunden, die ihrerseits am anderen Ende mit der Ritzelwelle 7 drehfest über eine ähnliche Mitnahmeverzahnung (ohne Bezugszahl) verbunden ist. Die Verbindungswelle 6 wird in Richtung der Längsachse 6a montiert.
Die Montage der beiden Beveloidräder 4, 5 und der Verbindungswelle 6 erfolgt in der Reihenfolge folgender Schritte: Zunächst wird das antreibende Beveloidrad 4 mit dem inneren Zylinderrollenlager 11 auf die Antriebswelle 3 geschoben. Danach wird das abtreibende Beveloidrad 5 mit dem inneren Kegelrollenlager 13 und Innenring 14a in das Getriebegehäuse 9 eingesetzt. Anschließend wird die Verbindungswelle 6 durch die Längsbohrung 15 in Richtung der Längsachse 6a gesteckt, einerseits mit der Ritzelwelle 7 und andererseits über die Mitnahmeverzahnungen 16, 17 mit dem Beveloidrad 5 verbunden. Schließlich wird der Gehäusedeckel 10 mit dem äußeren Zylinderrollenlager 12 und dem äußeren Kegelrollenlager 14b montiert, wobei das Aufsetzen des Gehäusedeckels 10 in Richtung der Längsachse 3a der Antriebswelle 3 erfolgt. Dies ist möglich, weil der Kegelwinkel des Kegelrollenlagers 14 größer als der Kegelwinkel des abtreibenden Beveloidrades 5 ist.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Vorderachse
3: Antriebswelle
3a: Längsache
4: Beveloidrad, antreibend
5: Beveloidrad, abtreibend
5a: Lagersitz
5b: Lagersitz
6: Verbindungswelle (Seitenwelle)
6a: Längsachse
7: Ritzelwelle
8: Vorderachsdifferenzial
9: Getriebegehäuse
10: Gehäusedeckel
11: Wälzlager
12: Wälzlager
13: Kegelrollenlager
13a: Innenring
13b: Außenring
14: Kegelrollenlager
14a: Innenring
14b: Außenring
15: Längsbohrung
16: Mitnahmeinnenverzahnung
17: Mitnahmeaußenverzahnung

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 102008042038 A1 [0003]
DE 20212093 U1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Sonderausgabe von ATZ und MTZ im Juli 2002 unter dem Titel „Sechsgang-Automatikgetriebe und Allradantrieb” von Henning und Magnussen veröffentlicht wurde, insbesondere Seiten 61, 63 [0006]

Claims

Anordnung zur Lagerung von kegeligen Stirnrädern (4, 5) mit Beveloidverzahnung (Beveloidräder 4, 5), umfassend ein Getriebegehäuse (9), ein auf einer Antriebswelle (3) angeordnetes antreibendes Beveloidrad (4), ein mit einer Abtriebswelle (6) verbundenes abtreibendes Beveloidrad (5), wobei die Längsachsen (3a, 6a) der Antriebswelle (3) und der Abtriebswelle (6) sich schneidend oder kreuzend angeordnet sind, wobei das antreibende Beveloidrad (4) über eine erste Lagerung (11, 12) und das abtreibende Beveloidrad über eine zweite Lagerung im Getriebegehäuse (9) abgestützt sind, und wobei die Abtriebswelle als axial steckbare Verbindungswelle (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lagerung paarweise angeordnete Kegelrollenlager (13, 14) umfasst, welche jeweils am Getriebegehäuse (9) und am abtreibenden Beveloidrad (5) abgestützt sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (9) im Bereich des inneren Kegelrollenlagers (13) geteilt ist und einen mit dem Getriebegehäuse (9) verbundenen Gehäusedeckel (10) umfasst, welcher das äußere Kegelrollenlager (14) aufnimmt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das abtreibende Beveloidrad (5) hohl ausgebildet ist und eine durchgehende Längsbohrung (15) mit einer Mitnahmeinnenverzahnung (16) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (6) eine Mitnahmeaußenverzahnung (17) aufweist, die mit der Mitnahmeinnenverzahnung (16) fügbar ist.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (6) von außen durch die Längsbohrung (15) des Beveloidrades (5) steckbar ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das abtreibende Beveloidrad (5) einen ersten und einen zweiten Lagersitz (5a, 5b) für die Innenringe (13a, 14a) der Kegelrollenlager (13, 14) aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (9) einen ersten Lagersitz für das innere Kegelrollenlager (13) und der Gehäusedeckel (10) einen zweiten Lagersitz zur Aufnahme des äußeren Kegelrollenlagers (14) aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager ein inneres und ein äußeres Rollen- oder Nadellager (11, 12) umfasst.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (10) einen Lagersitz für das äußere Kegelrollenlager (14) und einen Lagersitz für das äußere Rollen- oder Nadellager (12) aufweist.