DE102016117233B4

DE102016117233B4 - Achsanordnung

Info

Publication number: DE102016117233B4
Application number: DE102016117233.2A
Authority: DE
Inventors: Fawaz Elzib; Muftau M. Alabi; David S. Schulz; Bhapinder Puri
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2036-09-14
Also published as: US20170082186A1; BR102016021129A2; CN106541782A; DE102016117233A1

Abstract

Achsanordnung (10) für ein Fahrzeug, wobei die Achsanordnung (10) Folgendes umfasst:ein Achsgehäuse (30) mit einem Ritzelabschnitt (42) und einem Differenzialabschnitt (44);eine Differentialgetriebe-Anordnung, die drehbar in dem Differenzialabschnitt (44) des Achsgehäuses (30) gelagert ist;eine Ritzelwelle (12), die mit einer Antriebswelle zur Drehmomentübertragung von einem Getriebe eines Fahrzeugs verbunden ist, und wobei die Ritzelwelle (12) ein Ritzel umfasst, das mit der Differentialgetriebe-Anordnung antriebsverbunden ist, und die Ritzelwelle (12) drehbar im Ritzelabschnitt (42) des Achsgehäuses (30) durch ein erstes und ein zweites Lager (34, 36) gelagert ist, undeinen Ritzeleinsatz (54) mit einer ersten und einer zweite Lagertasche (60, 62), und wobei der Ritzeleinsatz (54) im Ritzelabschnitt (42) des Achsgehäuses (30) angeordnet ist, wobei er zumindest teilweise eine Bohrung (50) bildet, durch die sich die Ritzelwelle (12) dreht, wobei das erste Lager (34) in der ersten Lagertasche (60) des Ritzeleinsatzes (54) und das zweite Lager (36) in der zweiten Lagertasche (62) des Ritzeleinsatzes (54) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet , dassder Ritzeleinsatz (54) des Weiteren eine Außenumfangsfläche (65) mit einer Verdrehsicherung beinhaltet, die eine Vielzahl von Vertiefungen (72) zur Aufnahme von gegossenen Materialabschnitten des Achsgehäuses (30) umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebsstränge und insbesondere eine Achsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie der Art nach im Wesentlichen aus der US 4 004 472 A bekannt ist.
Der Art nach im Wesentlichen vergleichbare Achsanordnungen gehen ferner aus den Druckschriften WO 2008 / 138 205 A1 und US 4 893 525 A hervor.
HINTERGRUND
Eine typische Achsanordnung beinhaltet ein Achsgehäuse, das in einem Metallgussverfahren unter Einbeziehung eines Gusseisenlegierungsmaterials hergestellt wird. Gusseisen weist gute Materialeigenschaften für den Einsatz in einem Achsgehäuse auf. Getrieben von dem stetigen Wunsch, eine verbesserte Kraftstoffeinsparung zu erzielen, suchen Designer und Ingenieure jedoch nach leichtgewichtigeren alternativen Materialien unter Beibehaltung der idealen mechanischen Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit von Gusseisen.
Während derzeitige Achsanordnungen und -gehäuse ihrem beabsichtigten Zweck gerecht werden, besteht ein konstanter Bedarf nach neuen und verbesserten Achsanordnungen und -gehäusen, die eine verbesserte Leistungsfähigkeit aufweisen, insbesondere was die Effizienz, reduzierte Maße und Gewicht sowie Verbesserungen beim NVH anbetrifft. Dementsprechend besteht in der Technik ein Bedarf an einer Achsanordnung und -gehäuse mit verbesserter Steifigkeit und geringerem Gewicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, dem geschilderten Bedarf nachzukommen.
KURZDARSTELLUNG
Diese Aufgabe wird mit einer Achsanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Achsanordnung beinhaltet ein Achsgehäuse, eine Differentialgetriebe-Anordnung, eine Ritzelwelle, sowie einen Ritzeleinsatz. Das Achsgehäuse beinhaltet einen Ritzelanteil und einen Differenzialanteil. Der Differentialgetriebe-Bausatz ist drehbar im Differenzialabschnitt des Achsgehäuses gelagert. Die Ritzelwelle ist mit einer Antriebswelle verbunden, um Drehmoment von einem Getriebe eines Fahrzeugs zu übertragen. Die Ritzelwelle beinhaltet ein Ritzel, das mit dem Zahnkranz ineinander greift. Die Ritzelwelle ist durch ein erstes und ein zweites Lager drehbar im Ritzelabschnitt des Achsgehäuses gelagert. Der Ritzeleinsatz hat eine erste und eine zweite Lagertasche. Der Ritzeleinsatz liegt im Ritzelanteil des Achsgehäuses, wobei er zumindest teilweise eine Bohrung bildet, durch die sich die Ritzelwelle dreht. Das erste Lager liegt in der ersten Lagertasche des Ritzeleinsatzes. Das zweite Lager liegt in der zweiten Lagertasche des Ritzeleinsatzes.
In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Differenzialanordnung einen Zahnkranz, ein Differenzialgehäuse, das drehfest mit dem Zahnkranz verbunden ist, ein erstes und ein zweites Ritzel, die drehbar im Differenzialgehäuse gelagert sind, und ein erstes und ein zweites Kegelrad, die mit den Ritzeln ineinandergreifen.
In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird das Achsgehäuse aus einer Aluminiumgusslegierung hergestellt.
In noch einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung wird der Ritzeleinsatz aus einer Gusseisenlegierung hergestellt.
In noch einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung wird der Ritzeleinsatz aus einem hochfesten und hochsteifen Material hergestellt.
In noch einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung wird das Achsgehäuse hergestellt, indem der Ritzeleinsatz in einer Gießform platziert wird, ehe eine flüssige Gussmetalllegierung hineingegossen wird, um das Achsgehäuse zu bilden.
Die oben genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische aufgeschnittene Ansicht einer Achsanordnung gemäß vorliegender Erfindung;
2 ist ein Querschnitt eines Teils einer Achsanordnung gemäß vorliegender Erfindung;
3 ist eine Aufsicht auf ein Achsgehäuse mit einem teilweise transparenten Abschnitt gemäß vorliegender Erfindung;
4 ist eine Stirnansicht eines Achsgehäuses gemäß vorliegender Erfindung;
5 ist ein Querschnitt eines Teils eines Achsgehäuses gemäß vorliegender Erfindung;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseeinsatzes für ein Achsgehäuse gemäß vorliegender Erfindung; und
7 ist eine Stirnansicht eines Gehäuseeinsatzes für ein Achsgehäuse gemäß vorliegender Erfindung.

BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Achsanordnung eines Antriebsstrangs, im Allgemeinen durch die Referenznummern 10 angezeigt, dargestellt und nachstehend beschrieben. Die Achsanordnung 10 beinhaltet eine Antriebs- oder Ritzelwelle 12, einen Differentialgetriebe-Zahnkranz 14, ein Differenzialgehäuse 16, ein Paar Differenzialritzel 18, ein erstes und ein zweites Kegelrad 20, 22, eine erste und eine zweite Achswelle 24, 26, einen Antriebswellenflansch 28 und ein Achsgehäuse 30. Die Ritzelwelle 12 ist beispielsweise drehbar im Achsgehäuse 30 gelagert und beinhaltet ein Ritzel, das mit dem Differentialgetriebe-Zahnkranz 14 ineinander greift. Die Ritzelwelle 12 ist drehfest mit einer Antriebswelle (nicht dargestellt) aus einem Getriebe verbunden. Der Differentialgetriebe-Zahnkranz 14 ist zur gemeinsamen Drehung mit dem Differenzialgehäuse 16 verbunden, welches die Ritzel 18 trägt, die mit dem ersten und dem zweiten Kegelrad 20, 22 ineinander greifen. Das erste und das zweite Kegelrad 20, 22 sind zur gemeinsamen Drehung mit der ersten bzw. der zweiten Achswelle 24, 26 verbunden. Andere Getriebeanordnungen der Achsanordnung 10 oder zusätzliche Mechanismen, wie Kupplungen usw., können mit einbezogen werden.
Wenn wir uns jetzt unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 der 2 zuwenden, so ist hier ein Teil der Achsanordnung 10 dargestellt und wird nachstehend beschrieben. Die Achsanordnung 10 beinhaltet des Weiteren ein erstes und ein zweites Kegelrollenlager 34, 36. Konkret ist die Ritzelwelle 12 im Achsgehäuse 30 über das erste und das zweite Lager 34, 36 drehbar gelagert. Der Antriebswellenflansch 28 ist an einem ersten Ende 38 der Ritzelwelle 12 mit einer Anordnung 40 aus Gewinde-Befestigungselement und Mutter befestigt.
Wenn wir uns jetzt unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 den 3, 4 und 5 zuwenden, so ist hier das Achsgehäuse 30 der Achsanordnung 10 dargestellt und wird nachstehend beschrieben. Ein Achsgehäuse 30 wird durch ein Metallgussverfahren hergestellt. Das Achsgehäuse 30 kann beispielsweise in einem Aluminiumgussverfahren hergestellt werden, es können aber auch andere Metallen und Prozesse genutzt werden. Das Achsgehäuse 30 beinhaltet einen Antriebs- oder Ritzelabschnitt 42, einen Differenzialabschnitt 44 sowie eine erste und zweite Achswellenbohrung 46, 48. Der Ritzelabschnitt 42 ragt aus dem Differenzialabschnitt 44, während die Achswellenbohrungen 46, 48 an gegenüberliegenden Seiten des Differenzialabschnitts 44 angeordnet sind. Der Ritzelabschnitt 42 beinhaltet eine Bohrung 50 mit einer Innenfläche 52. In einem Beispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Ritzelabschnitt 42 des Weiteren einen zylinderförmigen Ritzelbohrungseinsatz 54. Der Einsatz 54 bildet einen Teil der Bohrung 50 und der Innenfläche 52. Der Einsatz 54 beinhaltet ein erstes Ende 56, ein zweites Ende 58, eine erste Lagertasche 60, eine zweite Lagertasche 62 und eine Zentralbohrung 64. Konkret ist die erste Lagertasche 60 am ersten Ende 56 des Einsatzes 54 und die zweite Lagertasche 62 am zweiten Ende 58 des Einsatzes 54 angeordnet, welcher dem ersten Ende 56 gegenüber und dem Differenzialabschnitt 44 des Achsgehäuses 30 zunächst liegt. Das erste Lager 34 ist in der ersten Lagertasche 60 und das zweite Lager 36 in der zweiten Lagertasche 62 angeordnet. Die Ritzelwelle 12 ist im ersten und im zweiten Lager 34, 36 drehbar gelagert.
Unter Bezugnahme auf 6 und 7 mit fortgesetzter Bezugnahme auf 2-5 wird der Einsatz 54 dargestellt und nachstehend beschrieben. Der Einsatz 54 beinhaltet des Weiteren eine Außenfläche 65 mit einem ersten Abschnitt 66 und einem zweiten Abschnitt 68. Konkret ist der erste Abschnitt 66 der Außenfläche 65 die äußere diametrische Oberfläche nahe dem ersten Ende 56 des Einsatzes 54 und axial der ersten Lagertasche 60 benachbart. Der zweite Abschnitt 68 der Außenfläche 65 ist die äußere diametrische Oberfläche nahe dem zweiten Ende 58 des Einsatzes 54 und axial der zweiten Lagertasche 62 benachbart. Die Außenfläche 65 beinhaltet des Weiteren eine Verdrehsicherung, welche verhindert, dass sich der Einsatz 54 während des Betriebs dreht. Die in 6 dargestellte Verdrehsicherung des Einsatzes 54 ist beispielsweise eine Vielzahl von Vertiefungen oder Aussparungen 72. Die Vertiefungen 72 sind an einem Flächenübergang 74 am zweiten Abschnitt 68 der Außenfläche 65 angeordnet. Während des Gussprozesses des Gehäuses 30 füllt flüssiges Metall die Vertiefungen 72, um eine mechanische Sperrstruktur zu schaffen, die in die Drehung des Einsatzes 54 eingreift und den Einsatz 54 somit in seiner Position arretiert. In einem anderen Beispiel, das in 3 gezeigt wird, beinhaltet der Einsatz 54 eine Verdrehsicherung als gerändelte oder texturierte Oberfläche 74. Der Einsatz 54 kann aus einer Anzahl von Materialien hergestellt werden und verarbeitet werden. Der Einsatz 54 kann beispielsweise aus Stahl gefräst, aus Eisen oder einer anderen Legierung gefräst oder gegossen oder aus einer Metall-Verbindung gebildet werden. Ungeachtet des Materials, aus dem der Einsatz 54 hergestellt wird, ist der Einsatz 54 im Idealfall steifer als der Grundwerkstoff des Achsgehäuses.

Claims

Achsanordnung (10) für ein Fahrzeug, wobei die Achsanordnung (10) Folgendes umfasst: ein Achsgehäuse (30) mit einem Ritzelabschnitt (42) und einem Differenzialabschnitt (44); eine Differentialgetriebe-Anordnung, die drehbar in dem Differenzialabschnitt (44) des Achsgehäuses (30) gelagert ist; eine Ritzelwelle (12), die mit einer Antriebswelle zur Drehmomentübertragung von einem Getriebe eines Fahrzeugs verbunden ist, und wobei die Ritzelwelle (12) ein Ritzel umfasst, das mit der Differentialgetriebe-Anordnung antriebsverbunden ist, und die Ritzelwelle (12) drehbar im Ritzelabschnitt (42) des Achsgehäuses (30) durch ein erstes und ein zweites Lager (34, 36) gelagert ist, und einen Ritzeleinsatz (54) mit einer ersten und einer zweite Lagertasche (60, 62), und wobei der Ritzeleinsatz (54) im Ritzelabschnitt (42) des Achsgehäuses (30) angeordnet ist, wobei er zumindest teilweise eine Bohrung (50) bildet, durch die sich die Ritzelwelle (12) dreht, wobei das erste Lager (34) in der ersten Lagertasche (60) des Ritzeleinsatzes (54) und das zweite Lager (36) in der zweiten Lagertasche (62) des Ritzeleinsatzes (54) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet , dass der Ritzeleinsatz (54) des Weiteren eine Außenumfangsfläche (65) mit einer Verdrehsicherung beinhaltet, die eine Vielzahl von Vertiefungen (72) zur Aufnahme von gegossenen Materialabschnitten des Achsgehäuses (30) umfasst.
Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Achsgehäuse (30) aus einer Aluminiumgusslegierung hergestellt ist.
Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Ritzeleinsatz (54) aus einer Gusseisenlegierung hergestellt ist.
Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Ritzeleinsatz (54) aus einem hochfesten und hochsteifen Material hergestellt ist.
Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei das Achsgehäuse (30) hergestellt wird, indem der Ritzeleinsatz (54) in einer Gießform platziert wird, ehe eine flüssige Gussmetalllegierung hineingegossen wird, um das Achsgehäuse (30) zu bilden.