DE102013201090A1

DE102013201090A1 - Antriebseinrichtung für die Laufräder eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013201090A1
Application number: DE201310201090
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 erzeugen zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin gerichtete Axialkräfte. Mit Axiallageranordnungen zur Abstützung dieser Axialkräfte, die wiederum an einem Bauteil der Antriebseinrichtung abgestützt sind. Die Axiallageranordnungen sind axial zu den Antriebswellen 4 an radialen Abstützflächen 17 des Differentialgehäuses 3 oder eines mit dem Differentialgehäuse fest verbundenen Bauteils abgestützt.

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 Axiallageranordnungen axial zu den Antriebswellen an radialen Abstützflächen des Differentialgehäuses oder eines mit dem Differentialgehäuse fest verbundenen Bauteils 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.
Da nun das Teile des Gehäuses nicht mehr zur Aufnahme und Abstützung der Lageranordnungen bis nahe an Antriebswelle heranragen müssen, 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 exakten axialen Positionierung des Antriebszahnrads kann zwischen der jeder Axiallageranordnung und der ihr zugeordneten Abstützfläche des Differentialgehäuses eine erste Distanzscheibe bestimmter Dicke angeordnet sein, wobei zur Verhinderung eines Drehens vorzugsweise die erste Distanzscheibe drehfest mit dem Differentialgehäuse verbunden ist. Dazu kann die erste Distanzscheibe radial nach innen gerichtete Nasen aufweisen, die in entsprechende Ausnehmungen des Differentialgehäuses hineinragen.
Um entsprechend der axialen Positionierung durch die erste Distanzscheibe auch eine axiale Positionierung des Differentiallagers gegenüber dem Gehäuse zu erreichen, kann jedes Differentiallager axial über eine zweite Distanzscheibe bestimmter Dicke an einer radialen zweiten 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.
Zur Übertragung hoher Axialkräfte kann die Axiallageranordnung eine direkt oder indirekt axial an dem Antriebszahnrad anliegende ringförmige Gehäusescheibe und eine direkt oder indirekt axial an der Abstützfläche des Differentialgehäuses anliegende ringförmige Wellenscheibe aufweisen, die die Antriebswelle umschließen und zwischen denen ein Axialwälzlager angeordnet ist.
Zur Lagervorspannung ist in einfacher Weise das Antriebszahnrad von einem an dem Gehäuse abgestützten ersten Federelement axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin kraftbeaufschlagt ist.
Ist zwischen dem Antriebszahnrad und der Axiallageranordnung ein zweites axial vorgespanntes Federelement angeordnet, so sorgt dieses zweite Federelement dafür, dass die Gehäusescheibe und die Wellenscheibe immer gegen die Rollen des Axialwälzlagers vorgespannt sind. Damit wird bei einem Drehrichtungswechsel der Antriebswelle ein Schlag beim Überwinden des Spiels zwischen diesen Teilen vermieden.
Die Wellenscheibe kann über ein Radialscheibenteil direkt oder indirekt an der Abstützfläche des Differentialgehäuses axial abgestützt sein, wobei das Radialscheibenteil einen zum Differentialgehäuse gerichteten koaxialen Hülsenfortsatz gleichen Innendurchmessers aufweist und wobei dieser Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Antriebswelle ist und der Hülsenfortsatz mit seiner radial umlaufenden, zylindrischen Mantelfläche in einer entsprechenden koaxialen Führungsausnehmung des Differentialgehäuses axial verschiebbar geführt ist. Dadurch wird ein störendes geräuscherzeugendes Schleifen von Radialscheibenteil und Hülsenfortsatz auf der sich drehenden Antriebswelle sicher vermieden.
Darüber hinaus kann das Radialscheibenteil einen zum Antriebszahnrad gerichteten Hülsenansatz aufweisen, an dessen zylindrischer Innenwand die Wellenscheibe mit ihrer radial umlaufenden Mantelfläche geführt ist und so ein störendes geräuscherzeugendes Schleifen der Wellenscheibe auf der sich drehenden Antriebswelle sicher vermieden.
Ist an der zylindrischen Innenwand des Hülsenansatzes ein auch Wälzkörperkranz des Axialwälzlagers mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche geführt, so auch das Axialwälzlager konzentrisch mit Abstand zur Antriebswelle gehalten.
In einfacher Ausbildung können das erste Federelement und/oder das zweite Federelement Tellerfedern sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Ausschnitt 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 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, eine zweite Wellenscheibe 15, ein Radialscheibenteil 27 und eine erste Distanzscheibe 16 an einer ringförmigen radialen ersten Abstützfläche 17 einer rohrartigen Verlängerung 18 des Differentialgehäuses 3 ab. Zwischen der Gehäusescheibe 13 und dem zweiten Axialzylinderrollenlager 14 ist eine zweite Tellerfeder 24 unter axialer Vorspannung angeordnet.
Das Radialscheibenteil 27 weist einen koaxialen Hülsenfortsatz 25 gleichen Innendurchmessers auf, wobei dieser Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Antriebswelle 4 ist. Mit seiner radial umlaufenden, zylindrischen Mantelfläche ist der Hülsenfortsatz 25 in einer entsprechenden koaxialen Führungsausnehmung 26 des Differentialgehäuses 3 axial verschiebbar geführt.
Weiterhin weist das Radialscheibenteil 27 einen zum Antriebszahnrad 5 gerichteten Hülsenansatz 28 auf, an dessen zylindrischer Innenwand die zweite Wellenscheibe 15 und ein Wälzkörperkranz 29 des zweiten Axialzylinderrollenlagers 14 mit ihrer radial umlaufenden Mantelfläche geführt sind.
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 dem Differentialgehäuse 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 22 abgestützt, der eine zweite Abstützfläche bildet.
Die beiden Distanzscheiben 16 und 23 besitzen dieselbe Dicke.
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 bestehender Axiallageranordnung sowie das Radialscheibenteil 27 und die erste Distanzscheibe 16 an der ringförmigen radialen ersten Abstützfläche 17 der rohrartigen Verlängerung 18 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: Boden
23: zweite Distanzscheibe
24: zweite Tellerfeder
25: Hülsenfortsatz
26: Führungsausnehmung
27: Radialscheibenteil
28: Hülsenansatz
29: Wälzkörperkranz

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 Axiallageranordnungen axial zu den Antriebswellen (4) an radialen Abstützflächen (17) des Differentialgehäuses (3) oder eines mit dem Differentialgehäuse fest verbundenen Bauteils abgestützt sind.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (4) mit ihren jeweils zugeordneten Antriebszahnrädern (5) einteilig ausgebildet sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der jeder Axiallageranordnung und der ihr zugeordneten Abstützfläche (17) des Differentialgehäuses (3) eine erste Distanzscheibe (16) bestimmter Dicke angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Distanzscheibe (16) drehfest mit dem Differentialgehäuse (3) verbunden ist.
Antriebseinrichtung einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Differentiallager (2) axial über eine zweite Distanzscheibe (23) bestimmter Dicke an einer radialen zweiten 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 vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallageranordnung eine direkt oder indirekt axial an dem Antriebszahnrad (5) anliegende ringförmige Gehäusescheibe (13) und eine direkt oder indirekt axial an der Abstützfläche (17) des Differentialgehäuses (3) anliegende ringförmige Wellenscheibe (15) aufweist, die die Antriebswelle (4) umschließen und zwischen denen ein Axialwälzlager (14) angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (5) von einem an dem Gehäuse (1) abgestützten ersten Federelement axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin kraftbeaufschlagt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antriebszahnrad und der Axiallageranordnung ein zweites axial vorgespanntes Federelement angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenscheibe (15) über ein Radialscheibenteil (27) direkt oder indirekt an der ersten Abstützfläche (17) des Differentialgehäuses (3) axial abgestützt ist, wobei das Radialscheibenteil (29) einen zum Differentialgehäuse (3) gerichteten koaxialen Hülsenfortsatz (25) gleichen Innendurchmessers aufweist und wobei dieser Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Antriebswelle (4) ist und der Hülsenfortsatz (25) mit seiner radial umlaufenden, zylindrischen Mantelfläche in einer entsprechenden koaxialen Führungsausnehmung (26) des Differentialgehäuses (3) axial verschiebbar geführt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Radialscheibenteil (27) einen zum Antriebszahnrad (5) gerichteten Hülsenansatz (28) aufweist, an dessen zylindrischer Innenwand die zweite Wellenscheibe (15) mit ihrer radial umlaufenden Mantelfläche geführt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der zylindrischen Innenwand des Hülsenansatzes (28) ein Wälzkörperkranz (29) des zweiten Axialwälzlagers mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche geführt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement eine Tellerfeder (9, 24) ist.