DE102011078774A1 - Transfer Case - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe (1, 40) zur Verteilung von Antriebsmomenten über ein Differenzial (12, 40’) auf mindestens zwei Antriebswellen, mit einer Summenwelle (4) und wenigstens einer aus Zahnrädern gebildeten und mit der Summenwelle (4) gekoppelten getrieblichen Verbindung, wobei die Summenwelle (4) an mindestens einer Lagerstelle (4.1) mittels wenigstens eines Wälzlagers (5, 43) um eine Zentralachse (10) des Verteilergetriebes (1, 40) rotierbar an einem Gehäuse (2, 44) gelagert ist, und wobei das Wälzlager (5, 43) mindestens eine zum Gehäuse (2, 44) rotationsfeste erste Wälzlaufbahn (21, 45) und wenigstens eine zur Summenwelle (4) rotationsfeste und mit der Summenwelle (4) um die Zentralachse (10 rotierbare zweite Wälzlaufbahn (22, 46) sowie zwischen den Wälzlaufbahnen (21, 22, 45, 46) umfangsseitig um die Zentralachse (10) angeordnete Wälzkörper (5c, 43c) im Kontakt mit den Wälzlaufbahnen (21, 22, 45, 46) aufweist.The invention relates to a transfer case (1, 40) for distributing drive torque via a differential (12, 40 ') to at least two drive shafts, comprising a sum shaft (4) and at least one geared connection formed from gears and coupled to the sum shaft (4) , Wherein the sum shaft (4) at least one bearing point (4.1) by means of at least one roller bearing (5, 43) about a central axis (10) of the transfer case (1, 40) rotatably mounted on a housing (2, 44), and wherein the rolling bearing (5, 43) has at least one first rolling raceway (21, 45) which is rotationally fixed relative to the housing (2, 44) and at least one second rolling raceway (22) is rotationally fixed with respect to the sum shaft (4) and rotatable about the central shaft (10) , 46) and between the Wälzlaufbahnen (21, 22, 45, 46) circumferentially about the central axis (10) arranged rolling elements (5c, 43c) in contact with the Wälzlaufbahnen (21, 22, 45, 46).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verteilergetriebe zur Verteilung von Antriebsmomenten über ein Differenzial auf mindestens zwei Antriebswellen, mit einer Summenwelle und wenigstens einer aus Zahnrädern gebildeten und mit der Summenwelle gekoppelten getrieblichen Verbindung, wobei die Summenwelle (
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Summenwelle des Differenzials ist ein drehbar in einem Gehäuse gelagerter gehäuseartig ausgebildeter Hohlradträger, an dem ein Tellerrad als Leistungseingangsglied befestigt ist. Im Zahneingriff mit einem Ritzel liegen an dem Tellerrad axiale und radiale Komponenten der Zahnkräfte an. Der Hohlradträger ist deshalb mit einer aus zwei Lagerstellen gebildeten Lageranordnung in dem Gehäuse gelagert. Jede der Lagerstellen ist mit einem Kegelrollenlager besetzt. Die Kegelrollenlager sind axial gegeneinander vorgespannt. Ein Deckel des Gehäuses ist mit einer zentralen Öffnung versehen, durch die eine weitere Lagerstelle mit einem Kugellager zugänglich ist. Mit dem Kugellager ist ein Planetenträger an der Summenwelle des Differenzials gelagert. Diese zentrale Öffnung ist mit einem weiteren Deckel verschlossen.The sum of the differential shaft is a rotatably mounted in a housing housing-like trained ring gear, to which a ring gear is attached as a power input member. In meshing with a pinion are on the ring gear on axial and radial components of the tooth forces. The ring gear is therefore mounted in the housing with a bearing assembly formed from two bearings. Each of the bearings is occupied by a tapered roller bearing. The tapered roller bearings are preloaded axially against each other. A cover of the housing is provided with a central opening through which a further bearing with a ball bearing is accessible. With the ball bearing a planet carrier is mounted on the sum shaft of the differential. This central opening is closed with another lid.
Ein weiteres Verteilergetriebe in Form eines Stirnraddifferenzials ist in
Der Planetenträger ist Korb und damit Summenwelle des Stirnraddifferenzials, an dem das Stirnrad mit Schrägverzahnung als Leistungseingangsglied befestigt ist. Zwischen den Scheiben sind auf Planetenbolzen die langen Planetenräder eines ersten Satzes und die kurzen Planetenräder eines zweiten Satzes gelagert. Jedem der Sätze ist jeweils ein Sonnenrad zugeordnet, mit dem die Planetenräder dieses Satzes im Zahneingriff stehen. Jedes Sonnenrad ist mit einer anderen Antriebswelle gekoppelt, welche beispielsweise mit einem angetriebenen Fahrzeugrad wirkverbunden ist. Die Summenwelle dieses Differenzials kann mit zwei Kegelrollenlagern an der Umgebungskonstruktion gelagert sein. The planet carrier is basket and thus the sum of the Stirnraddifferenzials on which the helical-toothed helical gear is attached as a power input member. Between the discs on planet pins, the long planet gears of a first set and the short planet wheels of a second set are stored. Each of the sets is assigned in each case a sun gear with which the planet gears of this set are in meshing engagement. Each sun gear is coupled to another drive shaft, which is operatively connected, for example, to a driven vehicle wheel. The sum shaft of this differential can be mounted with two tapered roller bearings on the surrounding structure.
Lagerranordnungen mit Kegelrollenlagern weisen hohe axiale und radiale Tragfähigkeiten auf. Da jedoch immer zwei Kegelrollenlager einer Lageranordnung axial gegeneinander vorgespannt sein müssen, weisen diese hohe Eigenreibung auf, die im Wesentlichen in Verlusten an Antriebsleistung resultiert. Deshalb werden, wie in
Generell ist davon auszugehen, dass derartige Lagerkombinationen mehr Bauraum für sich beanspruchen. Das kann sich dann nachteilig auswirken, wenn derartige Lager in Anordnungen ausgetauscht werden sollen, für die der vorgesehene Bauraum von vorneherein kompromisslos begrenzt und schon ausgefüllt ist, so dass der zusätzliche Platz für eine derartige Lagerkombination nicht zur Verfügung steht. In general, it can be assumed that such bearing combinations require more space for themselves. This can have a disadvantageous effect if such bearings are to be exchanged in arrangements for which the intended space is uncompromisingly limited and already filled from the outset, so that the additional space for such a bearing combination is not available.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verteilergetriebe mit einer Lageranordnung zu schaffen, mit der die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden können.The object of the invention is therefore to provide a transfer case with a bearing assembly, with which the disadvantages described above can be avoided.
Die Erfindung sieht ein Verteilergetriebe zur Verteilung von Antriebsmomenten von einer Summenwelle aus über ein Differenzial zu zwei Antriebswellen eines Fahrzeugs vor. The invention provides a transfer case for distributing drive torque from a sum shaft via a differential to two drive shafts of a vehicle.
Als Summenwelle wird die Anschlusswelle eines Getriebes oder einer getrieblichen Verbindung betrachtet, an der die größten Momente, also die Summe aller in das Getriebe oder die getriebliche Verbindung eingehenden Drehmomente anliegen. In der Regel sind Summenwellen Leistungseingangsglieder eines Getriebes oder Differenzials, wie zum Beispiel Hohlräder, Planetenträger oder Differenzialkörbe.As the sum wave, the connecting shaft of a transmission or a geared connection is considered, at which the largest moments, ie the sum of all incoming in the transmission or the gearbox torque applied. As a rule, sum waves are input power elements of a transmission or differential, such as ring gears, planetary carriers or differential baskets.
Anschlusswellen sind Antriebs- und Abtriebswellen oder temporär bzw. permanent zur Umgebung abgestützte Festglieder. In Planetentrieben sind Anschlusswellen die um die Zentralachse rotierenden Glieder wie Sonnenräder, Planetenträger oder Hohlräder. Connecting shafts are drive and output shafts or temporary or permanent to the environment supported fixed links. In planetary drives, connecting shafts are the elements rotating around the central axis, such as sun gears, planet carriers or ring gears.
Mit der Summenwelle ist eine getriebliche Verbindung gekoppelt. A geared connection is coupled to the sum shaft.
Die getrieblichen Verbindung ist eine Verbindung aus einem oder mehreren Zweigen miteinander im Zahneingriff stehender Zahnräder wie Kegelzahnräder oder Stirnzahnräder. Getriebliche Verbindungen sind einfache Stirnradstufen oder Winkeltriebe mit Kegelzahnrädern, alternativ mehrwellige Anordnungen mit mehren im Zahneingriff stehenden Zahnrädern – alternativ mit oder ohne Kupplungen und Bremsen. The geared connection is a combination of one or more branches of meshing gears, such as bevel gears or spur gears. Geared connections are simple spur gears or bevel gears with bevel gears, alternatively multi-shaft assemblies with multiple meshing gears - alternatively with or without clutches and brakes.
Die Summenwelle ist an mindestens einer Lagerstelle mittels wenigstens eines Wälzlagers um eine Zentralachse des Verteilergetriebe rotierbar an einem Gehäuse gelagert. The sum shaft is rotatably mounted on at least one bearing point by means of at least one roller bearing about a central axis of the transfer case on a housing.
Wälzlager sind aus einer oder mehr Reihen umfangsseitig zueinander benachbarter Wälzkörper gleicher oder unterschiedlicher Ausführung aus Wälzlaufbahnen gebildet. Die Wälzkörper liegen zwischen zwei sich in der Regel einander gegenüberliegenden Wälzlaufbahnen im Kontakt an einer Umfangslinie oder an zwei Umfangslinien pro Wälzlaufbahn an. Rolling bearings are formed from one or more rows circumferentially adjacent rolling elements of the same or different design of Wälzlaufbahnen. The rolling elements lie between two generally opposing Wälzlaufbahnen in contact on a circumferential line or on two circumferential lines per Wälzlaufbahn.
Das Wälzlager weist mindestens eine zum Gehäuse rotationsfeste erste Wälzlaufbahn und wenigstens eine zur Summenwelle rotationsfeste und mit der Summenwelle um die Zentralachse rotierende zweite Wälzlaufbahn auf. Zwischen den Wälzlaufbahnen stehen umfangsseitig um die Zentralachse angeordnete Wälzkörper im Kontakt mit den Wälzlaufbahnen. Die Wälzlaufbahnen sind entweder direkt an der Summenwelle oder an dem Gehäuse aber vorzugsweise an Lagerringen ausgebildet. The rolling bearing has at least one housing for the rotation-proof first Wälzlaufbahn and at least one rotationally fixed to the sum shaft and rotating with the sum of the shaft about the central axis second Wälzlaufbahn. Between the Wälzlaufbahnen are circumferentially arranged around the central axis rolling elements in contact with the Wälzlaufbahnen. The Wälzlaufbahnen are either directly on the sum shaft or on the housing but preferably formed on bearing rings.
Lagerringe sind alle massiven Lagerringe oder spanlos beispielsweise hülsen- oder topfförmige Ringe mit Wälzlaufbahnen in Form von konischen bzw. zylindrischen Flächen oder Kugelrillen. Bearing rings are all solid bearing rings or non-cutting, for example, sleeve or cup-shaped rings with Wälzlaufbahnen in the form of conical or cylindrical surfaces or ball grooves.
In der Getriebetechnik ist es üblich, das Wälzlager fest in einer Lagerbohrung des Gehäuses des Getriebes aufzunehmen. Die um ihre Rotationsachse rotierbare Welle, in diesem Fall die Summenwelle, weist einen Wellenabschnitt oder einen Zapfen auf, auf dem das Wälzlager sitzt. Diese Wälzlageranordnungen nach dem Stand der Technik weisen demnach die erste Wälzlaufbahn an einem äußeren Lagerring und die zweite Wälzlaufbahn an einem inneren Lagerring auf. Der äußere Lagerring steht und der innere Lagerring rotiert bei Betrieb des Getriebes. Die Anordnung ist bei einfach ausgeführte Lagerstellen bevorzugt. In the transmission technology, it is customary to take the rolling bearing firmly in a bearing bore of the housing of the transmission. The rotatable about its axis of rotation shaft, in this case the sum shaft, has a shaft portion or a pin on which the rolling bearing sits. These prior art rolling bearing arrangements accordingly have the first rolling raceway on an outer bearing ring and the second rolling raceway on an inner bearing ring. The outer bearing ring is stationary and the inner bearing ring rotates during operation of the gearbox. The arrangement is preferred for simply running bearings.
In Verteilergetrieben mit Steuerantrieben und in Verteilergetriebe von Antriebsvorrichtungen mit elektromotorischen Antrieben sind die Anschlusswellen des Verteilergetriebes oder die Rotorwellen der elektromotorischen Antriebe hohl ausgeführt, weil durch diese andere Anschlusswellen hindurch geführt werden müssen. Oftmals werden die konzentrisch ineinander angeordneten Wellen ineinander geschachtelt in einer Gehäusewand gelagert. Der Aufwand zur Herstellung und Abdichtung der Lagerstellen nach innen oder außen ist relativ hoch. Außerdem beanspruchen die Lagerungen viel radialen Bauraum für sich. In transfer cases with control drives and in transfer cases of drive devices with electromotive drives, the connecting shafts of the transfer case or the rotor shafts of the electromotive drives are made hollow, because they must be passed through this other connecting shafts. Often the concentrically nested waves are nested in a housing wall stored. The effort to produce and seal the bearings inside or outside is relatively high. In addition, the bearings claim a lot of radial space for themselves.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Wälzkörper radial außen umfangsseitig an beliebiger Stelle der ersten Wälzlaufbahn mit der ersten Wälzlaufbahn und radial innen umfangsseitig an beliebiger Stelle der zweiten Wälzlaufbahn mit der zweiten Wälzlaufbahn im Kontakt angeordnet sind. Mit anderen Worten: Die der Summenwelle rotationsfest zugeordnete zweite Wälzlaufbahn ist eine äußere an der Summenwelle direkt oder alternativ an einem äußeren Lagerring ausgebildete Wälzlaufbahn. Die dem Gehäuse fest zugeordnete erste Wälzlaufbahn ist eine an dem Gehäuse entweder direkt oder an einem inneren Lagerring ausgebildete Wälzlaufbahn. An beliebiger Stelle der Wälzlaufbahn heißt, dass der Kontakt nicht nur am größten äußeren oder inneren Umfang der Wälzlaufbahnen auftritt, sondern auch in Bereichen dazwischen ausgebildet ist. Der Kontakt ist punkt- oder linienförmig und kann unter Last auch flächenförmig ausgebildet sein.According to the invention, it is provided that the rolling elements are arranged radially outwardly circumferentially at any point of the first Wälzlaufbahn with the first Wälzlaufbahn and radially inner circumferentially at any point of the second Wälzlaufbahn with the second Wälzlaufbahn in contact. In other words, the sum of the sum shaft rotationally fixed second Wälzlaufbahn is an outer on the sum shaft directly or alternatively formed on an outer bearing ring Wälzlaufbahn. The housing fixedly assigned first Wälzlaufbahn is formed on the housing either directly or on an inner bearing ring Wälzlaufbahn. At any point of the Wälzlaufbahn means that the contact occurs not only at the largest outer or inner circumference of Wälzlaufbahnen, but is also formed in areas between them. The contact is punctiform or linear and may also be formed flat under load.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sitzt der Außenring des Wälzlagers in einer Lagerbohrung beispielsweise einer Nabe der Summenwelle und ein Innenring des Wälzlagers auf einem Zapfen des Gehäuses. In a preferred embodiment of the invention, the outer ring of the rolling bearing sits in a bearing bore, for example a hub of the sum shaft and an inner ring of the rolling bearing on a journal of the housing.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass für die Wälzlager von Wellen der Planetengetriebe inklusive der Lagerung für die Summenwelle axial wenig Bauraum beansprucht wird, weil diese konzentrisch ineinander angeordnet werden können. Der Aufwand zu ihrer Herstellung oder Abdichtung ist gering. Die radialen und axialen Wälzlagerungen radial konzentrisch in einem Bereich angeordnet sind, der in Anordnungen nach dem bisher bekannten Stand der Technik vom Material des Gehäuses ausgefüllt ist. The advantage of the invention is that for the rolling bearings of shafts of the planetary gear including the storage for the sum shaft axially little space is claimed because they can be arranged concentrically with each other. The effort for their production or sealing is low. The radial and axial rolling bearings are arranged radially concentrically in a region which is filled in arrangements according to the prior art of the material of the housing.
Darüber hinaus kann das Gehäuse an der Lagerstelle, die durch die Lagerkombination belegt ist, im Gegensatz zum bisher bekannten Stand der Technik mit nur einem Deckel verschlossen werden. Der Aufwand, der zur Abdichtung der Anordnung betrieben werden muss, ist reduziert. In addition, the housing can be closed at the bearing, which is occupied by the bearing combination, in contrast to the previously known prior art with only a lid. The effort that must be operated to seal the arrangement is reduced.
Der Teilkreisdurchmesser sowohl des Radiallagers als auch des Axiallagers wird größer. Dementsprechend können im Radiallager und im Axiallager in einer Reihe mehr Wälzkörper untergebracht werden, wodurch die Tragfähigkeit dieser Lager erhöht werden kann. Das ist insbesondere dann von großer Bedeutung, wenn aufgrund großer Axialkomponenten der Zahnkräfte am Tellerrad hohe Axiallasten aufgenommen werden müssen. Alternativ können im Radiallager die Durchmesser der Wälzkörper gegenüber denen des Standes der Technik vergrößert werden, was auch in verbesserten Tragfähigkeiten resultiert. The pitch diameter of both the radial bearing and the thrust bearing is larger. Accordingly, more rolling elements can be housed in a row in the radial bearing and thrust bearing, whereby the bearing capacity of these bearings can be increased. This is of great importance, in particular, when high axial loads must be absorbed on the ring gear due to large axial components of the tooth forces. Alternatively, in the radial bearing, the diameter of the rolling elements can be increased compared to those of the prior art, which also results in improved load capacities.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Aufgrund von axialen Komponenten von Zahnkräften aus dem Zahneingriff des Zahnrades
Die erste Lagerstelle
Die erste Wälzlaufbahn
Die zweite Lagerstelle
Der Hohlradträger
Die Planetenräder
Der Planetenträger
An der Summenwelle
Der innen hohlzylindrische Lagersitz
Die dritte Lagerstelle
Das Sonnenrad
Die Hohlwelle
Der Planetenträger
An dem Planetenträger
Die Sonnenräder
Das Differenzial
Die Summenwelle
Die Wälzlaufbahnen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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