DE102012002212A1 - Shaft assembly for gear box i.e. differential gear of motor vehicle, has drive shaft and flange that are connected with each other, where drive shaft has receptacle, and flange has engagement portion that engages in receptacle - Google Patents
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- F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere eines Ausgleichsgetriebes, mit einer Triebwelle und mit einem Flansch, wobei die Triebwelle und der Flansch drehfest miteinander verbunden sind.The invention relates to a shaft assembly of a motor vehicle transmission, in particular a differential gear, with a drive shaft and a flange, wherein the drive shaft and the flange are rotatably connected to each other.
Es ist bekannt, in einem Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeuges eine derartige eingangs genannte Wellenanordnung vorzusehen. Beispielsweise weist ein Ausgleichsgetriebe eine Triebwelle und einen Flansch auf. Der Flansch ist mit der Triebwelle drehfest verbunden. Diese Baueinheit bzw. Wellenanordnung ist in einem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes gelagert. An den Flansch kann funktional wirksam eine Kardanwelle angeschlossen werden, so dass das vom Antriebsmotor bereitgestellte Drehmoment über ein nachgeschaltetes Fahrgetriebe zu dem Ausgleichsgetriebe übertragen wird. Die Triebwelle kann ein Antriebsritzel zur Übertragung des Antriebsmomentes auf ein Tellerrad des Achsgetriebes aufweisen. Die so als Ritzelwelle ausgebildete Triebwelle ist zumeist rechtwinklig zu den Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes angeordnet. Die Triebwelle ist über eine Dichtungsanordnung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Als Dichtungsanordnung kann ein Radialwellendichtring eingesetzt werden, der auf der Umfangsfläche der Triebwelle sitzt. Die Triebwelle ist über mindestens ein Lager, insbesondere über zwei Lager an dem Gehäuse gelagert. Der Radialwellendichtring dichtet das Gehäuse statisch und die Triebwelle dynamisch ab. Je größer der Durchmesser des Dichtungsbereiches ist, auf dem der Radialwellendichtring angeordnet ist, desto größer ist die Relativgeschwindigkeit zwischen der Triebwelle und dem Radialwellendichtring. Undichtigkeiten und Getriebeausfälle durch Ölkohlebildung sind zu vermeiden. Zudem ist auf eine festigkeitskritische Ausführung des Flansches und eine hinreichende Steifigkeit der Triebwelle beispielsweise durch Wahl eines entsprechenden Durchmessers zu achten. Ferner sind, Bauraumrestriktionen bei der Wahl der Länge der Triebwelle und der Länge des Flansches zu beachten.It is known to provide such a shaft assembly mentioned in a differential gear of a motor vehicle. For example, a differential gear on a drive shaft and a flange. The flange is rotatably connected to the drive shaft. This assembly or shaft assembly is mounted in a housing of the differential gear. Functionally effective, a cardan shaft can be connected to the flange so that the torque provided by the drive motor is transmitted via a downstream drive gear to the differential. The drive shaft may have a drive pinion for transmitting the drive torque to a ring gear of the axle drive. The drive shaft designed as a pinion shaft is usually arranged at right angles to the output shafts of the differential gear. The drive shaft is sealed by a sealing arrangement relative to the housing. As a seal arrangement, a radial shaft seal can be used, which sits on the peripheral surface of the drive shaft. The drive shaft is mounted on at least one bearing, in particular via two bearings on the housing. The radial shaft seal seals the housing statically and the drive shaft dynamically. The larger the diameter of the sealing region, on which the radial shaft sealing ring is arranged, the greater the relative speed between the drive shaft and the radial shaft sealing ring. Leaks and transmission failures due to carbon formation are to be avoided. In addition, attention must be paid to a strength-critical design of the flange and a sufficient rigidity of the drive shaft, for example by choosing a corresponding diameter. Furthermore, space restrictions in the choice of the length of the drive shaft and the length of the flange should be noted.
Im Stand der Technik sind nun unterschiedliche Konzepte zur Verbindung des Flansches mit der Triebwelle bekannt.In the prior art, different concepts for connecting the flange to the drive shaft are now known.
Aus der
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Aus der
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Die im Stand der Technik bekannten Wellenanordnungen sind nach nicht optimal ausgebildet. Die im Stand der Technik bekannten Wellenanordnungen benötigen verhältnismäßig viel Bauraum, um entsprechende Festigkeiten und Steifigkeiten zu erreichen. Hierdurch ist auch die Lagerung und die Abdichtung der Wellenanordnung noch nicht optimal. Ferner ist das akustische Verhalten der Wellenanordnung ebenfalls noch nicht optimal ausgebildet.The wave arrangements known in the prior art are not optimally designed. The shaft arrangements known in the prior art require a relatively large amount of installation space in order to achieve corresponding strengths and rigidity. As a result, the storage and sealing of the shaft assembly is not optimal. Furthermore, the acoustic behavior of the shaft assembly is also not optimally formed.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Wellenanordnungen derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass ein großer Bauraumbedarf vermieden, sowie eine verbesserte Festigkeit und Steifigkeit realisiert sind.The invention is therefore based on the object, the known shaft assemblies to design and further develop, so that a large space requirement avoided, and an improved strength and rigidity are realized.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun dadurch gelöst, dass die Triebwelle eine Aufnahme aufweist, wobei der Flansch mit einem Eingriffsbereich in die Aufnahme eingreift. Dies hat mehrere Vorteile. Durch das Einstecken des Flansches in die Triebwelle wird die zur Lagerung nutzbare Länge der Triebwelle maximiert. Beispielsweise ist es so möglich, die Wellenanordnung zur Realisierung unterschiedlicher Lagerkonzepte einzusetzen. In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind zwei Lager vorgesehen, wobei die beiden Lager jeweils einen Innenring und einen Außenring aufweisen, wobei der Innenring der Triebwelle und der Außenring dem Gehäuse zugeordnet ist. Mindestens eines der beiden Lager kann nun in unterschiedlichen Funktionspositionen an dem Gehäuse und/oder der Triebwelle festgelegt werden, wobei die Funktionspositionen sich durch unterschiedlichen Abstand der Lager zueinander unterscheiden. Dadurch, dass der Flansch in die Triebwelle eingesteckt ist, sind große Abstände der Lager zueinander realisierbar. Der Eingriffsbereich des Flansches weist einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser der Aufnahme auf. Nahe des Eingriffsbereiches kann der Flansch einen Dichtungsbereich aufweisen, wobei ein Wellendichtring an diesen Dichtungsbereich angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass dieser Dichtungsbereich des Flansches einen kleineren Außendurchmesser aufweist als der Außendurchmesser der Triebwelle. Hierdurch sind die relativen Umfangsgeschwindigkeiten zwischen Wellendichtring und dem Dichtungsbereich gering. Die Belastungen des Wellendichtrings sind vermindert. Durch den kleineren Durchmesser werden geringere Umfangsgeschwindigkeiten realisiert, wodurch Undichtigkeiten und Getriebeausfälle durch Ölkohlebildung vermindert sind. Es können höhere Drehzahlen mit der Triebwelle realisiert werden. Der Wellendichtring läuft am maximalen möglichen Ende auf einem kleinen Durchmesser. Die Triebwelle weist vorzugsweise einen Kopfteil und einen Schaftteil auf, wobei das Schaftteil die Aufnahme aufweist. Das Kopfteil ist an dem Schaftteil befestigt. Das Kopfteil und das Schaftteil können insbesondere miteinander verschweißt sein. Das Kopfteil ist in bevorzugter Ausgestaltung als Schmiedeteil ausgebildet. Das Schaftteil kann beispielsweise als Rohr ausgebildet sein. Das Schaftteil kann aus einem günstigeren Werkstoff hergestellt werden. Die Aufnahme weist insbesondere eine Innenverzahnung und der Eingriffsbereich des Flansches weist eine Außenverzahnung auf. Der oder die Verzahnungsbereiche können hochlegiert ausgeführt sein. Dadurch, dass das Schaftteil aus einem günstigeren Werkstoff als das Kopfteil hergestellt werden kann, ist eine günstige Fertigung ermöglicht. Durch diesen Aufbau der Wellenanordnung kann bei einem gleich bleibendem Gewicht eine Festigkeits- und Steifigkeitssteigerung um bis zu 50% erzielt werden. Hierdurch sind ferner die akustischen Eigenschaften der Wellenanordnung verbessert. Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.This object of the invention is based is achieved in that the drive shaft has a receptacle, wherein the flange engages with an engagement portion in the receptacle. This has several advantages. By inserting the flange in the drive shaft is the storage usable length of the drive shaft maximized. For example, it is thus possible to use the shaft arrangement for the realization of different bearing concepts. In a particularly preferred embodiment, two bearings are provided, wherein the two bearings each have an inner ring and an outer ring, wherein the inner ring of the drive shaft and the outer ring is associated with the housing. At least one of the two bearings can now be set in different functional positions on the housing and / or the drive shaft, wherein the functional positions differ by different distance of the bearing to each other. The fact that the flange is plugged into the drive shaft, large distances between the bearings are mutually feasible. The engagement region of the flange has a smaller diameter than the inner diameter of the receptacle. Near the engagement region, the flange can have a sealing region, wherein a shaft sealing ring is arranged on this sealing region. This makes it possible that this sealing region of the flange has a smaller outer diameter than the outer diameter of the drive shaft. As a result, the relative peripheral speeds between the shaft seal and the sealing area are low. The loads on the shaft seal are reduced. Due to the smaller diameter lower peripheral speeds are realized, whereby leaks and transmission failures are reduced by coal formation. It can be realized with the drive shaft higher speeds. The shaft seal runs at the maximum possible end on a small diameter. The drive shaft preferably has a head part and a shaft part, wherein the shaft part has the receptacle. The head part is attached to the shaft part. The head part and the shaft part can in particular be welded together. The head part is formed in a preferred embodiment as a forged part. The shaft part may be formed, for example, as a tube. The shank part can be made of a cheaper material. The receptacle has in particular an internal toothing and the engagement region of the flange has an external toothing. The toothed areas or the teeth can be made high-alloyed. The fact that the shaft part can be made of a cheaper material than the head part, a cheap production is possible. This structure of the shaft assembly can be achieved with a constant weight strength and stiffness increase by up to 50%. This also improves the acoustic properties of the shaft assembly. The aforementioned disadvantages are therefore avoided and corresponding advantages are achieved.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Wellenanordnung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. In der nachfolgenden Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung wird nun eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Wellenanordnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: There are now a variety of ways to design and further develop the shaft assembly according to the invention in an advantageous manner. For this purpose, reference may first be made to the claims subordinate to claim 1. In the following drawing and the associated description, a particularly preferred embodiment of the shaft assembly will now be explained in more detail. In the drawing shows:
In
Die Wellenanordnung
An dem eingangsseitigen Ende der Triebwelle
Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die Triebwelle
Der Dichtungsbereich
Das Kraftfahrzeuggetriebe
Der Flansch
Die Triebwelle
Das Schaftteil
Im Folgenden darf auf eine bevorzugte Lagerung der Wellenanordnung
Die Triebwelle
Durch den Einbau der Wellenanordnung
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wellenanordnungshaft assembly
- 22
- KraftfahrzeuggetriebeMotor vehicle transmission
- 33
- Ausgleichsgetriebedifferential
- 44
- Triebwelledrive shaft
- 55
- Flanschflange
- 66
- Aufnahmeadmission
- 77
- Eingriffsbereichengagement area
- 88th
- Innenverzahnunginternal gearing
- 99
- Außenverzahnungexternal teeth
- 1010
- Dichtungsbereichsealing area
- 1111
- WellendichtringShaft seal
- 1212
- Schultershoulder
- 1313
- Stirnseitefront
- 1414
- RadialwellendichtringRadial shaft seal
- 1515
- Gehäusecasing
- 1616
- Gehäuseöffnunghousing opening
- 1717
- Kopfteilheadboard
- 1818
- Schaftteilshank part
- 1919
- Schmiedeteilforging
- 2020
- Rohrpipe
- 2121
- Lagercamp
- 2222
- Lagercamp
- 2323
- Außenringouter ring
- 2424
- Außenringouter ring
- 2525
- Innenringinner ring
- 2626
- Innenringinner ring
- 2727
- Nutgroove
- 2828
- Sicherungsmittelsecuring means
- 2929
- Distanzstückspacer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102005055597 A1 [0005] DE 102005055597 A1 [0005]
- GB 945473 A [0006] GB 945473 A [0006]
- DE 4209953 A1 [0007] DE 4209953 A1 [0007]
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