DE102013209679A1

DE102013209679A1 - Achsgehäuseanordnung

Info

Publication number: DE102013209679A1
Application number: DE201310209679
Authority: DE
Inventors: Ulrich Solka
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-11-27
Also published as: WO2014187633A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsgehäuseanordnung für den Radantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Hohlquerschnitt aufweisenden, als Gussteil ausgebildeten Achsgehäuse 1, 1’, 1’’ mit an seinen Enden einteilig angegossenen Achsflanschen 6 und/oder Getriebegehäuse 2. Dabei ist durch das Achsgehäuse 1, 1’, 1’’ eine an ihren Enden drehbar gelagerte Radantriebswelle 5 hindurchgeführt. Ein das Achsgehäuse 1, 1’, 1’’ vollständig durchragendes, zumindest annähernd eine zylindrische Mantelfläche 8 aufweisendes Bauteil ist durch das Gussteil umgießbar, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Radantriebswelle 5.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsgehäuseanordnung für den Radantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Hohlquerschnitt aufweisenden, als Gussteil ausgebildeten Achsgehäuse mit an seinen Enden einteilig angegossenen Achsflanschen und/oder Getriebegehäuse, wobei durch das Achsgehäuse eine an ihren Enden drehbar gelagerte Radantriebswelle hindurchgeführt ist.
Bei derartigen bekannten Achsgehäuseanordnungen enthält in der Regel der Hohlquerschnitt den Ölsumpf der Achse. Um z. B. bei einem Bus eine niedrige Fußbodenhöhe erreichen zu können, muss die Radantriebswelle möglichst nahe an der inneren Oberseite des Achsgehäuses liegen. Dies ist bei den bekannten Achsgehäuseanordnungen nicht möglich, da zur Erzeugung der Hohlquerschnitte Gusskerne verwendet werden und durch Versatz der Gusskerne die Maßhaltigkeit der Achsgehäuse bis hin zur Unbrauchbarkeit gestört sein kann. Ein Einsatz von Kernstützen als Maßnahme gegen einen Kernversatz ist nicht anwendbar, da es dabei zu lokal geringeren Festigkeiten kommen würde, so dass die Kernstützen nur an niedrig beanspruchten Bereichen der Achsgehäuse angeordnet sein könnten. Außerdem lösen herkömmliche Gusskerne erhöhte Herstellungskosten aus.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Achsgehäuseanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Radantriebswelle nahe an der inneren Oberseite des Achsgehäuses anordenbar und das Achsgehäuse kostengünstig und mit hoher Maßhaltigkeit herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein das Achsgehäuse vollständig durchragendes, zumindest annähernd eine zylindrische Mantelfläche aufweisendes Bauteil durch das Gussteil umgießbar ist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Radantriebswelle.
Durch diese Ausbildung wird ein exakt maßhaltiges Inneres des Achsgehäuses erreicht. Dies ermöglicht es die Radantriebswelle nahe an der inneren Oberseite des Achsgehäuses anzuordnen.
Erstreckt sich das eine zylindrische Mantelfläche aufweisende Bauteil in einem einer Fahrbahnoberfläche entfernten Randbereich des Gussteils, so kann die Transportfläche des Kraftfahrzeugs wie z.B. der Fußboden eines Busses bis nahe an das Achsgehäuse reichen und somit sehr tief liegen.
Ein geringer Materialverbrauch und eine geringe Baugröße werden dadurch erreicht, dass das Gussteil als Leichtbauträger ausgebildet ist.
Dies führt auch zu einer Verringerung der ungefederten Massen des Kraftfahrzeugs. Dazu kann das Gussteil einen oder mehrere zumindest annähernd senkrecht sich erstreckende Stege aufweisen.
Eine geringe Baugröße wird dabei dadurch erreicht, wenn der Außendurchmesser des Bauteils annähernd dem Außendurchmesser der Radantriebswelle entspricht.
In einer ersten Ausführung kann das Bauteil ein Gießkern aus einem als Gießkern wiederverwendbaren Werkstoff sein, der an seinen beiden axialen Enden in die Gießform einformbar ist.
Dabei ergibt sich die hohe Maßhaltigkeit dadurch, dass der Gießkern an seinen axialen Enden exakt in der Gießform positionierbar ist.
Besonders für eine Wiederverwendbarkeit ist es von Vorteil, wenn das Bauteil aus Keramik besteht.
Eine weitere, ebenfalls vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass das Bauteil ein Stahlrohr ist, das in das Gussteil ganz oder teilweise eingegossen ist, wobei durch das Stahlrohr die Radantriebswelle mit Spiel hindurchgeführt ist.
Durch das Stahlrohr, dessen Inneres den Hohlquerschnitt bildet, wird eine hohe Maßhaltigkeit des Achsgehäuses erreicht, was es ermöglicht die Radantriebswelle nahe an der inneren Oberseite des Achsgehäuses anzuordnen und einen nur wenig größeren Innendurchmesser des Stahlrohres zu verwenden, als dem Außendurchmesser der Radantriebswelle.
Sowohl dies als auch die hohe Stabilität des Stahlrohres trotz relativ geringer Rohrwandstärke ermöglichen eine geringe Baugröße und eine Verringerung der ungefederten Massen des Kraftfahrzeugs.
Eine besonders hohe Maßhaltigkeit des Hohlquerschnitts wird dadurch erreicht, dass zum Gießvorgang das zunächst länger hergestellte Stahlrohr mit einen beiden axialen Enden in die Gießform eingeformt ist. Nach dem Gießvorgang werden dann die Überlängen des Stahlrohres beseitigt.
Das Stahlrohr kann nur an seinen Enden oder über seine ganze Länge in das Gussteil eingegossen sein.
Eine besonders hohe stoffschlüssige Verbindung zwischen Stahlrohr und Gussteil wird dadurch erreicht, dass die äußere radial umlaufende Mantelfläche des Stahlrohres durch das Umgießen des Gussteils angeschmolzen ist.
Damit wird bei geringer Baugröße eine hohe Festigkeit des Achsgehäuses erzielt. Eine besonders hohe Maßhaltigkeit ergibt sich, wenn das Stahlrohr ein gezogenes Stahlrohr ist.
Zur besseren Verschmelzung des Stahlrohres mit dem Gusswerkstoff kann die von dem Gussteil umgossene Mantelfläche des Stahlrohres verzinnt sein.
Eine Ausführungsform dazu besteht darin, dass das Gussteil einen U-Querschnitt aufweist, in dessen die Schenkel des „U“ verbindendem Steg das Stahlrohr eingegossen ist.
Vorzugsweise sind dabei die beiden Schenkel vom Steg aus nach unten gerichtet.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Gussteil einen H-Querschnitt auf, in dessen die Schenkel des „H“ verbindendem Steg das Stahlrohr eingegossen ist.
Beide Ausführungsformen haben den Vorteil, dass sie keinen Kern benötigen und leicht ausformbar sind.
Wenn der zwischen der Radantriebswelle und der Innenwand des Stahlrohres gebildete Ringspalt einen Ölsumpf der Radantriebswelle bildet, kann dieser ein geringes Volumen aufweisen, wodurch auch die in dem Achsträger enthaltene Ölmenge gering ist und ein unerwünschter Ölaustausch zwischen der linken und der rechten Seite der Achsgehäuseanordnung verhindert wird, wenn der Ringspalt mit dem Getriebegehäuse verbunden ist und der Ölsumpf das Getriebeöl des Getriebes aufweist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt
1 eine Seitenansicht einer Portalachse im Längsschnitt mit einem ersten Ausbildungsbeispiel einer Achsgehäuseanordnung
2 einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Achsgehäuseanordnung
3 einen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer Achsgehäuseanordnung.
Die in 1 dargestellte Portalachse weist ein als Gussteil ausgebildetes rohrartiges Achsgehäuse 1 mit einem Hohlquerschnitt auf, dessen rechtes Ende sich zu einem Portalgehäuse 2 erweitert, in dem ein Differentialgetriebe 3 angeordnet ist. Durch das Differentialgetriebe 3 ist eine linke Radantriebswelle 4 und eine rechte Radantriebswelle 5 drehbar antreibbar.
Die rechte Radantriebswelle 5 ist durch den Hohlquerschnitt des Achsgehäuses 1 hindurch bis zu einer Erweiterung des Achsgehäuses 1 zu einem Achsflansch 6 geführt.
Der Hohlquerschnitt des Achsgehäuses 1 wird von einem Stahlrohr 7 gebildet, das sich zwischen dem Portalgehäuse und dem Achsflansch 6 erstreckt und in das Achsgehäuse 1 eingegossen ist.
Zur guten Verbindung zwischen Stahlrohr 7 und Achsgehäuse 1 ist zunächst das Stahlrohr 7 an seiner äußeren Mantelfläche 8 verzinnt und beim anschließenden Umgießen durch das als Gussteil hergestellte Achsgehäuse 1 von dem flüssigen Material des Achsgehäuses 1 angeschmolzen worden.
Die rechte Radantriebswelle 5 ist mit Spiel durch das Stahlrohr 7 hindurchgeführt, so dass zwischen der Innenwand des Stahlrohres 7 und der rechten Radantriebswelle 5 ein Ringspalt 9 gebildet ist.
Der untere Bereich des Portalgehäuses 2 bildet einen Ölsumpf 10, so dass von dessen Öl sich auch etwas Öl in dem Ringspalt 9 befindet. Aufgrund des geringen Querschnitts des Ringspalts 9 und dessen höherer Lage gegenüber dem Ölsumpf 10 findet weitgehend kein unerwünschter Ölaustausch zwischen der Seite des Portalgehäuses 2 und der Seite des Achsflansches 6 statt.
Die Ausführungsbeispiele der 2 und 3 sind Querschnitte in der Mitte der Erstreckung eines dem Achsgehäuse 1 der 1 entsprechenden Achsgehäuse 1’ und 1’’.
Dabei besteht das Achsgehäuse 1’ der 2 nicht nur aus einer rohrartigen Umspritzung 11 eines Stahlrohres 7’, sondern ist Teil eines gegossenen Achsgehäuses 1’ mit annähernd U-förmigem Querschnitt. Diese rohrartige Umspritzung 11 ist mittig in einem waagrechten Steg 12 des „U“ ausgebildet, dessen beide Schenkel 13 ausgehend von dem Steg 12 annähernd senkrecht nach unten gerichtet sind.
Wie mit unterbrochener Linie dargestellt, kann weiterhin ein mittiger Schenkel 14 sich zwischen den Schenkeln 13 senkrecht nach unten erstrecken.
Das Achsgehäuse 1’’ der 3 entspricht weitgehend dem Achsgehäuse 1’ der 2. Im Unterschied dazu ist der Querschnitt aber H-förmig ausgebildet und die rohrartige Umspritzung 11’ mittig im waagrechten Steg 12’ des „H“ angeordnet.
Die Schenkel 13’ des „H“ erstrecken sich senkrecht und geben wie auch die Schenkel 13 und 14 in 2 den Achsgehäusen 1’ und 1’’ Stabilität gegen Durchbiegen.
Bezugszeichenliste

1: Achsgehäuse
1’: Achsgehäuse
1’’: Achsgehäuse
2: Portalgehäuse
3: Differentialgetriebe
4: linke Radantriebswelle
5: rechte Radantriebswelle
6: Achsflansch
7: Stahrohr
7’: Stahlrohr
8: Mantelfläche
9: Ringspalt
10: Ölsumpf
11: Umspritzung
11’: Umspritzung
12: Steg
12’: Steg
13: Schenkel
13’: Schenkel
14: mittiger Schenkel

Claims

Achsgehäuseanordnung für den Radantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Hohlquerschnitt aufweisenden, als Gussteil ausgebildeten Achsgehäuse (1, 1’, 1’’) mit an seinen Enden einteilig angegossenen Achsflanschen (6) und/oder Getriebegehäuse (2), wobei durch das Achsgehäuse (1, 1’, 1’’) eine an ihren Enden drehbar gelagerte Radantriebswelle (5) hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein das Achsgehäuse (1, 1’, 1’’) vollständig durchragendes, zumindest annähernd eine zylindrische Mantelfläche (8) aufweisendes Bauteil durch das Gussteil umgießbar ist, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Radantriebswelle (5).
Achsgehäuseanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das eine zylindrische Mantelfläche (8) aufweisende Bauteil in einem einer Fahrbahnoberfläche entfernten Randbereich des Gussteils erstreckt.
Achsgehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil als Leichtbauträger ausgebildet ist.
Achsgehäuseanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil einen oder mehrere zumindest annähernd senkrecht sich erstreckende Stege aufweist.
Achsgehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Bauteils annähernd dem Außendurchmesser der Radantriebswelle (5) entspricht.
Achsgehäuseanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Gießkern aus einem als Gießkern wiederverwendbaren Werkstoff ist, der an seinen beiden axialen Enden in die Gießform einformbar ist.
Achsgehäuseanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus Keramik besteht.
Achsgehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Stahlrohr (7, 7’) ist, das in das Gussteil ganz oder teilweise eingegossen ist, wobei durch das Stahlrohr (7, 7’) die Radantriebswelle (5) mit Spiel hindurchgeführt ist.
Achsgehäuseanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlrohr (7, 7’) an seinen Enden in das Gussteil eingegossen ist.
Achsgehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere radial umlaufende Mantelfläche (8) des Stahlrohres (7, 7’) durch das Umgießen des Gussteils angeschmolzen ist.
Achsgehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlrohr (7, 7’) ein gezogenes Stahlrohr ist.
Achsgehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Gussteil umgossene Mantelfläche (8) des Stahlrohres (7, 7’) verzinnt ist.
Achsgehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil einen U-Querschnitt aufweist, in dessen die Schenkel (13) des „U“ verbindendem Steg (12) das Stahlrohr (7’) eingegossen ist.
Achsgehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussteil einen H-Querschnitt aufweist, in dessen die Schenkel (13’) des „H“ verbindendem Steg (12’) das Stahlrohr (7’) eingegossen ist.
Achsgehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Radantriebswelle (5) und der Innenwand des Stahlrohres (7, 7’) gebildete Ringspalt (9) einen Ölsumpf der Radantriebswelle (5) bildet.
Achsgehäuseanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (9) mit dem Getriebegehäuse (2) verbunden ist und der Ölsumpf das Getriebeöl des Getriebes aufweist.