DE102013201088A1

DE102013201088A1 - Antriebseinrichtung für die Laufräder eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013201088A1
Application number: DE201310201088
Authority: DE
Inventors: Horst SIGL; Peter Haselberger; Klaus Alesch; Paul Lenz; Rudolf Neumüller; Alexander ENDERL
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-07-24

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für die Laufräder eines Fahrzeugs, mit einem feststehenden Gehäuse 1, in dem ein drehbar antreibbares Differentialgehäuse 3 mit einem Achsdifferentialgetriebe über Differentiallager 2 drehbar gelagert ist, durch das zwei Antriebswellen 4 drehbar antreibbar sind, auf denen jeweils ein Antriebszahnrad 5 drehfest angeordnet ist Dabei stehen die Antriebszahnräder 5 gegensinnig schrägverzahnt in kämmendem Eingriff mit Abtriebszahnrädern 7 zum Antrieb von Laufrädern des Fahrzeugs und erzeigen zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin gerichtete Axialkräfte. Mit Axiallageranordnungen zur Abstützung dieser Axialkräfte, die wiederum an einem Bauteil der Antriebseinrichtung abgestützt sind. Die Differentiallager 2 sind Radialwälzlager mit einem Innenring 19 und einem Außenring 20, deren Innenringe 19 am Differentialgehäuse 3 angeordnet und axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes an ersten radialen Abstützflächen 17 des Differentialgehäuses abgestützt sind, wobei die Axiallageranordnungen axial zu den Antriebswellen 4 an zweiten Abstützflächen 26 an den den Antriebszahnrädern 5 zugewandten Seiten der Innenringe 19 der Differentiallager 2 abgestützt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für die Laufräder eines Fahrzeugs, mit einem feststehenden Gehäuse, in dem ein drehbar antreibbares Differentialgehäuse mit einem Achsdifferentialgetriebe über Differentiallager drehbar gelagert ist, durch das zwei Antriebswellen drehbar antreibbar sind, auf denen jeweils ein Antriebszahnrad drehfest angeordnet ist, wobei die Antriebszahnräder gegensinnig schrägverzahnt in kämmendem Eingriff mit Abtriebszahnrädern zum Antrieb von Laufrädern des Fahrzeugs stehen und zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin gerichtete Axialkräfte erzeugen, mit Axiallageranordnungen zur Abstützung dieser Axialkräfte, die wiederum an einem Bauteil der Antriebseinrichtung abgestützt sind.
Bei einer derartigen Antriebseinrichtung ist es bekannt die zur Mitte des Achsdifferentials hin gerichteten Axialkräfte der Antriebszahnräder an Teilen des Gehäuses abzustützen, die radial zwischen die Antriebsräder und das Differentialgehäuse bis nahe an die Antriebswellen ragen und eine axiale Führung sowie eine radiale Abstützfläche für die Axiallageranordnungen aufweisen.
Soll der Schrägungswinkel der Schrägverzahnung groß sein um höhere Leistungen übertragen zu können, vergrößern sich auch die von den Antriebszahnrädern erzeugten, zur Mitte des Achsdifferentials hin gerichteten Axialkräfte, die über die Axiallageranordnungen an den Teilen des Gehäuses abgestützt werden müssen. Dies erfordert eine Vergrößerung der Lageranordnung und eine stabilere Auslegung der Teile des Gehäuses und damit ein größeres Bauraumerfordernis. Eine axiale Vergrößerung ist aber nicht möglich, da der Bauraum durch die Felgen der Laufräder und deren Reifenfreigang sowie die Differentiallager begrenzt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau ohne größeres Bauraumerfordernis eine Abstützung von den Antriebsrädern erhöht erzeugter Axialkräfte ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Differentiallager Radialwälzlager mit einem Innenring und einem Außenring sind, deren Innenringe am Differentialgehäuse angeordnet und axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes an ersten radialen Abstützflächen des Differentialgehäuses abgestützt sind, wobei die Axiallageranordnungen axial zu den Antriebswellen an zweiten Abstützflächen an den den Antriebszahnrädern zugewandten Seiten der Innenringe der Differentiallager abgestützt sind.
Damit steht der axiale Raum zwischen Antriebszahnrad und Differentialgehäuse vollständig für die Lageranordnung zur Verfügung, so dass diese ohne erhöhtes Bauraumerfordernis größer und damit für höhere Axialkräfte geeignet ausgelegt werden kann.
Ein größerer Schrägungswinkel der Schrägverzahnung der Antriebszahnräder begünstigt weiterhin das Geräuschverhalten und führt zu einem geringeren Verzahnungsverlustanteil.
Zur Übertragung hoher Axialkräfte können die Axiallageranordnungen eine axial an dem Antriebszahnrad anliegende ringförmige Gehäusescheibe und eine axial an der zweiten Abstützfläche des Innenrings des Differentiallagers anliegende ringförmige Wellenscheibe aufweisen, die die Antriebswelle umschließen und zwischen denen ein Axialwälzlager angeordnet ist.
Bauteilsparend und Montageaufwand verringernd kann die Wellenscheibe einteilig mit dem Innenring des Differentiallagers ausgebildet sein.
Zur Positionierung des Axialwälzlagers kann der Innenring des Differentiallagers einen zum Antriebszahnrad gerichteten hülsenartigen Fortsatz aufweisen, an dessen Innenwand ein Wälzkörperkranz des Axialwälzlagers mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche geführt ist.
In weiterer Funktion kann an der Innenwand des hülsenartigen Fortsatzes auch die zweite Wellenscheibe mit ihrer radial umlaufenden Mantelfläche geführt sein.
Zur exakten axialen Positionierung des Antriebszahnrads kann zwischen der Axiallageranordnung und der ihr zugeordneten Abstützfläche des Innenrings des Differentiallagers eine erste Distanzscheibe bestimmter Dicke angeordnet sein.
An der Innenwand des hülsenartigen Fortsatzes kann weiterhin auch die erste Distanzscheibe mit ihrer radial umlaufenden Mantelfläche geführt sein.
Zur Verhinderung eines Drehens ist vorzugsweise die erste Distanzscheibe drehfest mit dem Innenring des Differentiallagers verbunden. Dazu kann die erste Distanzscheibe radial nach innen gerichtete Nasen aufweisen, die in entsprechende Ausnehmungen des Innenrings hineinragen.
Um entsprechend der axialen Positionierung durch die erste Distanzscheibe auch eine axiale Positionierung des Differentiallagers gegenüber dem Gehäuse zu erreichen, kann der Außenring jedes Differentiallager axial über eine zweite Distanzscheibe bestimmter Dicke an einer radialen dritten Abstützfläche des Gehäuses in Anlage sein, wobei die erste Distanzscheibe und die zweite Distanzscheibe dieselbe Dicke aufweisen. Je nach tatsächlichen Verhältnissen werden Distanzscheiben in der erforderlichen Dicke angewandt.
Zwischen der Wellenscheibe und der zweiten Abstützfläche oder der ersten Distanzscheibe kann ein axial vorgespanntes erstes Federelement angeordnet sein.
Alternativ dazu kann auch zwischen dem Antriebszahnrad und der Gehäusescheibe ein axial vorgespanntes erstes Federelement angeordnet sein.
Das axial vorgespannte erste Federelement sorgt dafür, dass die Gehäusescheibe und die Wellenscheibe immer gegen die Wälzkörper des Axialwälzlagers vorgespannt sind. Damit wird bei einem Drehrichtungswechsel der Antriebswelle ein Schlag beim Überwinden des Spiels zwischen diesen Teilen vermieden.
Da nun das Gehäuse nicht mehr zur Aufnahme und Abstützung der Axiallageranordnungen bis nahe an Antriebswelle heranragen muss, können die Antriebswellen mit ihren jeweils zugeordneten Antriebszahnrädern einteilig ausgebildet sein, wobei montagevereinfachend die einteilig mit den Antriebszahnrädern ausgebildeten Antriebswellen von der Differentialseite her montierbar sind.
Zur Lagervorspannung ist in einfacher Weise das Antriebszahnrad von einem an dem Gehäuse abgestützten zweiten Federelement axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin kraftbeaufschlagt.
In einfacher Ausbildung können das erste Federelement und/oder das zweite Federelement Tellerfedern sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Antriebseinrichtung für die Laufräder eines Fahrzeugs
2 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Antriebseinrichtung für die Laufräder eines Fahrzeugs.
In einem Gehäuse 1 ist über zwei Differentiallager 2, von denen eines zu sehen ist, ein drehbar antreibbares Differentialgehäuse 3 eines nicht dargestellten Achsdifferentialgetriebes drehbar gelagert.
Von dem Achsdifferentialgetriebe sind sich diametral gegenüberliegend zwei Antriebswellen 4 drehbar antreibbar. Der dargestellte Ausschnitt zeigt den Bereich einer dieser Antriebswellen 4.
Die Antriebswelle 4 ist an ihrem dem Achsdifferentialgetriebe abgewandten Ende einteilig mit einem Antriebszahnrad 5 ausgebildet, das eine Schrägverzahnung 6 aufweist. Das Antriebszahnrad 5 ist in kämmendem Eingriff mit einem Abtriebsrad 7 über das ein nicht dargestelltes Laufrad des Fahrzeugs drehbar antreibbar ist.
Das Gehäuse 1 umgreift das das Antriebszahnrad 5 aufweisende Ende der Antriebswelle 4. Am Boden einer koaxialen Vertiefung 8 des Gehäuses 1 ist eine zweite Tellerfeder 9 abgestützt, die über eine Laufscheibe 10 und ein erstes Axialzylinderrollenlager 11 und eine erste Wellenscheibe 12 das Antriebszahnrad 5 und die Antriebswelle 4 in Richtung auf das Differentialgehäuse 3 vorspannt.
Auf der dem Differentialgehäuse 3 zugewandten Seite stützt sich das Antriebszahnrad 5 über axial hintereinander angeordnet eine Gehäusescheibe 13, ein als zweites Axialzylinderrollenlager 14 ausgebildetes Wälzlager und in 1 eine zweite Wellenscheibe 15 an einer ringförmigen radialen zweiten Abstützfläche 26 ab. In 1 ist die zweite Wellenscheibe 15 über eine erste Distanzscheibe an der zweiten Abstützfläche 26 abgestützt. In 2 bildet der die zweite Abstützfläche aufweisende Teil des Innenrings 19 gleichzeitig die zweite Wellenscheibe 15.
Das Differentialgehäuse 3 weist eine zum Antriebszahnrad 5 gerichtete rohrartige Verlängerung 18 auf. Auf der radial umlaufenden Mantelfläche der rohrartigen Verlängerung 18 ist der Innenring 19 des als Kegelrollenlager ausgebildeten einen Differentiallagers 2 angeordnet. Axial ist der Innenring 19 an einer radialen Abstützfläche 17 des Differentialgehäuses 3 in Anlage.
Der Außenring 20 des Differentiallagers 2 ist in eine Sackbohrung 21 in dem Gehäuse 1 eingesetzt und mit seiner dem Differentialgehäuse 3 abgewandten Stirnseite axial über eine zweite Distanzscheibe 23 an deren Boden abgestützt, der eine dritte Abstützfläche 22 bildet.
Die beiden Distanzscheiben 16 und 23 besitzen dieselbe Dicke.
Der Innenring 19 des Differentiallagers 2 weist an einer Stelle, die axial näher dem Antriebszahnrad 5 als die Verlängerung 18 ist, die zweite radiale Abstützfläche 26 auf. Weiterhin besitzt der Innenring 19 einen noch weiter zum Antriebszahnrad 5 gerichteten hülsenartigen Fortsatz 24 auf, an dessen Innenwand ein Wälzkörperkranz 25 des zweiten Axialzylinderrollenlagers 14 mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche geführt ist.
In 1 sind darüber hinaus auch die zweite Wellenscheibe 15 sowie die erste Distanzscheibe 16 an der Innenwand des hülsenartigen Fortsatzes mit ihren radial umlaufenden Mantelflächen geführt.
Bei einem Drehantrieb der Antriebswelle 4 werden von dem Antriebszahnrad 5 aufgrund seiner Schrägverzahnung 6 auf die Antriebswelle 4 in Richtung auf die Mitte des Achsdifferentialgetriebes gerichtete Axialkräfte erzeugt, die durch die aus Gehäusescheibe 13, zweitem Axialzylinderrollenlager 14, zweiter Wellenscheibe 15 (1) bestehender Axiallageranordnung sowie die erste Distanzscheibe 16 (1) an der ringförmigen radialen zweiten Abstützfläche 26 des Innenrings 19 und über den Innenring an der ersten Abstützfläche 17 des Differentialgehäuses 3 abgestützt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Differentiallager
3: Differentialgehäuse
4: Antriebswelle
5: Antriebszahnrad
6: Schrägverzahnung
7: Abtriebsrad
8: Vertiefung
9: Tellerfeder
10: Laufscheibe
11: erstes Axialzylinderrollenlager
12: erste Wellenscheibe
13: Gehäusescheibe
14: zweites Axialzylinderrollenlager
15: zweite Wellenscheibe
16: erste Distanzscheibe
17: erste Abstützfläche
18: Verlängerung
19: Innenring
20: Außenring
21: Sackbohrung
22: dritte Abstützfläche
23: zweite Distanzscheibe
24: hülsenartiger Fortsatz
25: Wälzkörperkranz
26: zweite Abstützfläche

Claims

Antriebseinrichtung für die Laufräder eines Fahrzeugs, mit einem feststehenden Gehäuse (1), in dem ein drehbar antreibbares Differentialgehäuse (3) mit einem Achsdifferentialgetriebe über Differentiallager (2) drehbar gelagert ist, durch das zwei Antriebswellen (4) drehbar antreibbar sind, auf denen jeweils ein Antriebszahnrad (5) drehfest angeordnet ist, wobei die Antriebszahnräder (5) gegensinnig schrägverzahnt in kämmendem Eingriff mit Abtriebszahnrädern (7) zum Antrieb von Laufrädern des Fahrzeugs stehen und zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin gerichtete Axialkräfte erzeugen, mit Axiallageranordnungen zur Abstützung dieser Axialkräfte, die wiederum an einem Bauteil der Antriebseinrichtung abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Differentiallager (2) Radialwälzlager mit einem Innenring (19) und einem Außenring (20) sind, deren Innenringe (19) am Differentialgehäuse (3) angeordnet und axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes an ersten radialen Abstützflächen (17) des Differentialgehäuses abgestützt sind, wobei die Axiallageranordnungen axial zu den Antriebswellen (4) an zweiten Abstützflächen (26) an den den Antriebszahnrädern (5) zugewandten Seiten der Innenringe (19) der Differentiallager (2) abgestützt sind.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallageranordnungen eine axial an dem Antriebszahnrad (5) anliegende ringförmige Gehäusescheibe (13) und eine axial an der zweiten Abstützfläche (26) des Innenrings (19) des Differentiallagers (2) anliegende ringförmige Wellenscheibe (15) aufweist, die die Antriebswelle (4) umschließen und zwischen denen ein Axialwälzlager (14) angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenscheibe (15) einteilig mit dem Innenring (19) des Differentiallagers (2) ausgebildet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Innenring (19) des Differentiallagers (2) einen zum Antriebszahnrad (5) gerichteten hülsenartigen Fortsatz (24) aufweist, an dessen Innenwand ein Wälzkörperkranz (25) des Axialwälzlagers (14) mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche geführt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand des hülsenartigen Fortsatzes (24) die Wellenscheibe (15) mit ihrer radial umlaufenden Mantelfläche geführt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Axiallageranordnung und der ihr zugeordneten Abstützfläche (26) des Innenrings (19) des Differentiallagers (2) eine erste Distanzscheibe (16) bestimmter Dicke angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand des hülsenartigen Fortsatzes (24) die die erste Distanzscheibe (16) mit ihrer radial umlaufenden Mantelfläche geführt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Distanzscheibe (16) drehfest mit dem Innenring (19) des Differentiallagers (2) verbunden ist.
Antriebseinrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring jedes Differentiallagers (2) axial über eine zweite Distanzscheibe (23) bestimmter Dicke an einer radialen dritten Abstützfläche (22) des Gehäuses (1) in Anlage ist, wobei die erste Distanzscheibe (16) und die zweite Distanzscheibe (23) dieselbe Dicke aufweisen.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Wellenscheibe (15) und der zweiten Abstützfläche (26) oder der ersten Distanzscheibe (16) ein axial vorgespanntes erstes Federelement angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antriebszahnrad (5) und der Gehäusescheibe (13) ein axial vorgespanntes erstes Federelement angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (4) mit ihren jeweils zugeordneten Antriebszahnrädern (5) einteilig ausgebildet sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (5) von einem an dem Gehäuse (1) abgestützten zweiten Federelement axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin kraftbeaufschlagt ist.
Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 10, 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement Tellerfedern (9) sind.