DE102013201097A1

DE102013201097A1 - Antriebseinrichtung für die Laufräder eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013201097A1
Application number: DE201310201097
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 Anlaufringe 13, an deren ersten Stirnseiten die Antriebsräder 5 in Anlage sind und mit ihren dazu parallelen zweiten Stirnseiten axial zu den Antriebswellen 4 direkt oder indirekt an radialen Abstützflächen 17 des Differentialgehäuses 3 oder eines mit dem Differentialgehäuse 3 fest verbundenen Bauteils 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 Axiallageranordnungen Anlaufringe sind, an deren ersten Stirnseiten die Antriebsräder in Anlage sind und mit ihren dazu parallelen zweiten Stirnseiten axial zu den Antriebswellen direkt oder indirekt 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.
Um einen Kontakt der Anlaufringe mit den Antriebswellen und dadurch hervorgerufene Schleifgeräusche zu vermeiden, können die Anlaufringe am Differentialgehäuse konzentrisch zu den Antriebswellen axial verschiebbar geführt sein.
Dazu kann in einfacher und wenig Bauteile erfordernder Weise an den Anlaufringen ein koaxialer Hülsenfortsatz kleineren Außendurchmessers und gleichen Innendurchmessers wie die Anlaufringe angeordnet sein, wobei dieser Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Antriebswelle ist und der Hülsenfortsatz mit seiner radial umlaufenden äußeren zylindrischen Mantelfläche in einer entsprechenden koaxialen Führungsausnehmung des Differentialgehäuses axial verschiebbar geführt ist.
Das Differentialgehäuse kann zu den Antriebszahnrädern gerichtete und zu den Antriebswellen koaxiale rohrartigen Verlängerungen aufweisen, deren den Antriebszahnrädern zugewandte radiale Stirnflächen die ersten Abstützflächen bilden.
Bauraumsparend sind dabei vorzugsweise die koaxialen Führungsausnehmungen des Differentialgehäuses, in denen die Hülsenfortsätze verschiebbar geführt sind, im Bereich der rohrartigen Verlängerungen des Differentialgehäuses ausgebildet.
Zur exakten axialen Positionierung des Antriebszahnrads kann zwischen der jedem Anlaufring 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.
Damit bei einem Drehrichtungswechsel der Antriebswelle ein Schlag beim Überwinden des Spiels zwischen diesen Teilen vermieden wird, kann zwischen jedem Anlaufring und der ihr zugeordneten ersten Abstützfläche oder der ersten Distanzscheibe ein axial vorgespanntes zweites Federelement angeordnet sein.
Zur Reduzierung der Reibung zwischen den Anlaufringen und den Antriebszahnrädern können die Anlaufringe aus einem Gleitlagerwerkstoff bestehen.
Ebenfalls zur Reduzierung der Reibung zwischen den Anlaufringen und den Antriebszahnrädern dient es, wenn die Anlaufringe auf ihren den Antriebszahnrädern zugewandten Stirnflächen vertiefte Öltaschen aufweisen.
Dabei wird das in den Öltaschen zur Bildung eines Schmierfilms enthaltene und teilweise aus den Öltaschen austretende Öl von der Schrägverzahnung immer wieder in die Öltaschen gedrückt und geht so zumindest weitgehend nicht verloren.
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 Lagervorspannung ist in einfacher Weise das Antriebszahnrad von einem an dem Gehäuse abgestützten ersten Federelement axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin kraftbeaufschlagt ist.
In einfacher Ausbildung können das erste Federelement und/oder das zweite Federelement Tellerfedern sein.
Da 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.
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 mit einem Deckel 14 das das Antriebszahnrad 5 aufweisende Ende der Antriebswelle 4. Am Boden einer koaxialen Vertiefung 8 des Deckels 14 des Gehäuses 1 ist eine Tellerfeder 9 abgestützt, die über eine Laufscheibe 10 und ein Axialzylinderrollenlager 11 und eine 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 einen Laufring 13, eine zweite Tellerfeder 24 und eine erste Distanzscheibe 16 an einer ringförmigen radialen ersten Abstützfläche 17 einer rohrartigen Verlängerung 18 des Differentialgehäuses 3 ab.
Der aus einem Gleitlagerwerkstoff bestehende Anlaufring 13 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.
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 in Richtung auf die Mitte des Achsdifferentialgetriebes gerichtete Axialkräfte erzeugt, die durch den Anlaufring 13, die zweite Tellerfeder 24 sowie 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: Axialzylinderrollenlager
12: Wellenscheibe
13: Anlaufring
14: Deckel
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

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 Anlaufringe (13) sind, an deren ersten Stirnseiten die Antriebsräder (5) in Anlage sind und mit ihren dazu parallelen zweiten Stirnseiten axial zu den Antriebswellen (4) direkt oder indirekt an radialen Abstützflächen (17) des Differentialgehäuses (3) oder eines mit dem Differentialgehäuse (3) fest verbundenen Bauteils abgestützt sind.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufringe (13) am Differentialgehäuse (3) konzentrisch zu den Antriebswellen (4) axial verschiebbar geführt sind.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Anlaufringen (13) ein koaxialer Hülsenfortsatz (25) kleineren Außendurchmessers und gleichen Innendurchmessers wie die Anlaufringe (13) angeordnet ist, wobei dieser Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Antriebswelle (4) ist und der Hülsenfortsatz (25) mit seiner radial umlaufenden äußeren zylindrischen Mantelfläche in einer entsprechenden koaxialen Führungsausnehmung (26) des Differentialgehäuses (3) axial verschiebbar geführt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgehäuse (3) zu den Antriebszahnrädern (5) gerichtete und zu den Antriebswellen (4) koaxiale rohrartigen Verlängerungen (18) aufweist, deren den Antriebszahnrädern (5) zugewandte radiale Stirnflächen die ersten Abstützflächen (17) bilden.
Antriebseinrichtung nach den Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die koaxialen Führungsausnehmungen (26) des Differentialgehäuses (3), in denen die Hülsenfortsätze (25) verschiebbar geführt sind, im Bereich der rohrartigen Verlängerungen (18) des Differentialgehäuses (3) ausgebildet sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Anlaufring (13) und der ihr zugeordneten Abstützfläche (17) des Differentialgehäuses (3) eine erste Distanzscheibe (16) bestimmter Dicke angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Distanzscheibe (16) drehfest mit dem Differentialgehäuse (3) verbunden ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Anlaufring (13) und der ihr zugeordneten ersten Abstützfläche (17) oder der ersten Distanzscheibe (16) ein axial vorgespanntes zweites Federelement angeordnet ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufringe (13) aus einem Gleitlagerwerkstoff bestehen.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufringe auf ihren den Antriebszahnrädern zugewandten Stirnflächen vertiefte Öltaschen aufweisen.
Antriebseinrichtung einem der Ansprüche 6 bis 10, 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 das Antriebszahnrad (5) von einem an dem Gehäuse (1) abgestützten ersten Federelement axial zur Mitte des Achsdifferentialgetriebes hin kraftbeaufschlagt ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement eine Tellerfeder (9, 24) ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (4) mit ihren jeweils zugeordneten Antriebszahnrädern (5) einteilig ausgebildet sind.