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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achsanordnung in einer Antriebsvorrichtung für die Räder eines Fahrzeugs, wobei die Achsanordnung ein Gehäuse, das dazu konfiguriert ist, eine Differenzialeinheit aufzunehmen, und Achsgehäuse, durch die Achsen angeordnet sind, aufweist. Der Innenraum des Gehäuses ist teilweise mit einer Schmierflüssigkeit gefüllt, und eine antreibbare Antriebswelle ist in den Innenraum des Gehäuses eingeführt. Die Antriebswelle trägt ein Antriebszahnrad an dem Ende der Antriebswelle, das sich in den Innenraum des Gehäuses erstreckt. Eine Differenzialeinheit mit einem Tellerrad und einem Differenzialgehäuse sind in dem Gehäuse angeordnet. Das Tellerrad ist drehbar in dem Gehäuse gelagert und wird durch das Antriebszahnrad drehangetrieben. Das Tellerrad treibt mehrere Differenzialzahnräder der Differenzialeinheit drehbar an. Angetriebene Zahnräder werden wiederum durch diese Differenzialzahnräder drehangetrieben. Die angetriebenen Zahnräder sind jeweils mit angetriebenen Achswellen zum Antrieb der Räder des Fahrzeugs antriebsverbunden. Eine Entlüftungsbohrung ist in einem Achsgehäuse der Achsanordnung zum Entlüften vorgesehen.
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Eine Antriebsvorrichtung der oben genannten Art wird in 1 stark schematisch gezeigt. Wie in der Figur gezeigt, nimmt die Achsanordnung 1 eine Drehantriebswelle 3 auf und wandelt die Drehbewegung der durch den Triebstrang 4 angetriebenen Antriebswelle 3 in eine Drehbewegung der Achsen 5 zum Antrieb der Räder 7 des Fahrzeugs um. Die Achsanordnung 1 weist ein allgemein sphärisches mittig angeordnetes Gehäuse 10 auf, dessen Innenraum 9 zur Aufnahme einer Differenzialeinheit 16 konfiguriert ist. Die Achsgehäuse 20, durch die die Achsen 5 angeordnet sind, erstrecken sich von jeder Seite des Gehäuses 10.
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Die Antriebswelle 3 ist ungefähr horizontal in den Innenraum 9 der Gehäuses 10 geführt. An ihrem Ende trägt die Antriebswelle 3 ein Antriebszahnrad 12, das beispielsweise als Kegelrad ausgebildet ist, das zum Kämmen mit einem Tellerrad 14 einer in dem Gehäuse 10 angeordneten Differenzialeinheit 16 konfiguriert ist. Das Tellerrad 14 ist ebenfalls als Kegelrad ausgebildet.
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Es ist bekannt, dass die Differenzialeinheit 16 zumindest teilweise in der Schmierflüssigkeit im Innenraum 9 des Gehäuses 10 eingetaucht sein kann. Bei herkömmlichen Gehäusen 10 wird Schmierflüssigkeit durch die relative Drehbewegung verschiedener Zahnräder und Lager in der Differenzialeinheit 16, zum Beispiel durch die Bewegung des Tellerrads 14 und des Antriebszahnrads 12, durch das gesamte stationäre Gehäuse 10 gespritzt.
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In 2 wird ein herkömmliches Gehäuse 10 einer Achsanordnung 1 gezeigt, ohne die Komponenten des Antriebszahnrads 12, Tellerrads 14, der Differenzialeinheit 16 und der Achsen 5 zu zeigen. Das stationäre Gehäuse 10 ist an jeder Seite mit Achsgehäusen 20 verbunden, durch die sich die Achsen 5 zu den Rädern 7 erstrecken.
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In einem der Achsgehäuse 20 ist eine Entlüftungsbohrung 22 vorgesehen. Die Entlüftungsbohrung 22 gestattet ein Entweichen von Druckluft bei übermäßiger Luftansammlung, zu der es beispielsweise aufgrund einer Zunahme der Temperatur der Schmierflüssigkeit kommen kann. An den Innenwänden des Gehäuses 10 sind Differenzialträger 23 ausgebildet, die Abstützung für die Differenzialeinheit 16 bereitstellen.
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Die herkömmliche Achsanordnung 1 weist den Nachteil auf, dass die Schmierflüssigkeit, die durch die in dem Gehäuse 10 aufgenommenen sich bewegenden Komponenten gespritzt wird, dazu neigt, sich zu einem Bereich einer schrägen Innenwand des Gehäuses 10 nahe der Stelle, wo das die Lüftungsbohrung 22 aufweisende Achsgehäuse 20 mit dem Gehäuse 10 verbunden ist, zu bewegen. Dieser Bereich wird im Folgenden als durch die Bezugszahl 24 in 2 gekennzeichneter Achshalter bezeichnet, der nahe der Entlüftungsbohrung 22 positioniert ist, so dass Schmierflüssigkeit, die an den Achshalter 24 spritzt, entlang der Innenkontur des Gehäuses 10 und des Achshalters 24 zu der Entlüftungsbohrung 22 fließt, aus der die Schmierflüssigkeit entweichen kann.
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Das heißt, das Spritzen der Schmierflüssigkeit durch die sich drehenden Komponenten der Differenzialeinheit 16 kann dazu führen, dass die Schmierflüssigkeit entlang dem Innenraum des Gehäuses 10 zu der Entlüftungsbohrung 22 fließt, wodurch die Schmierflüssigkeit durch die Entlüftungsbohrung 22 entweichen kann, was zu einem unkontrollierten Verlust an Schmierflüssigkeit in den Achs- und Gehäusen der Achsanordnung 1 führen kann.
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Angesichts dieses Problems des Stands der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Antriebsvorrichtung der oben genannten Art mit einem modifizierten Gehäuse, das auf einfache Weise ausgeführt ist und das verhindert, dass durch die sich bewegenden Komponenten der Differenzialeinheit gespritzte Schmierflüssigkeit entlang der Kontur des Innenraums des Gehäuses zu der Entlüftungsbohrung fließt, was ein Entweichen der Schmierflüssigkeit durch die Entlüftungsbohrung gestatten kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung insofern gelöst, als die Differenzialeinheit in einem Gehäuse eingeschlossen ist, das mindestens eine an mindestens einem oberen Bereich in dem Innenraum des Gehäuses angeordnete Rippe aufweist. Die mindestens eine Rippe ist quer zu der Richtung mindestens einer der angetriebenen Achswellen, vorzugsweise nur an der Seite des Gehäuses mit der Entlüftungsbohrung, positioniert. Die mindestens eine Rippe ist so in dem Gehäuse angeordnet, dass sich durch die Wirkung der sich bewegenden Komponenten der Differenzialeinheit auf die mindestens eine Rippe gespritzte Schmierflüssigkeit an der mindestens einen Rippe ansammelt und in den unteren Teil des Gehäuses zurückfällt, anstatt zu der Entlüftungsbohrung zu fließen und daraus zu entweichen.
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Auf diese Weise wird die sich in dem Gehäuseinnenraum befindende Schmierflüssigkeit während der Drehbewegung der Differenzialeinheit und insbesondere des Tellerrads ordnungsgemäß in dem Gehäuse gehalten, um die Komponenten des Differenzials zu schmieren, entweicht aber nicht aus dem Gehäuse.
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Der Schmierflüssigkeitspegel in dem Gehäuseinnenraum kann somit auf einer bestimmten Höhe gehalten werden. Deshalb befindet sich immer eine definierte Schmierflüssigkeitsmenge in dem Gehäuse.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Achsanordnung für eine Antriebsvorrichtung für die Räder eines Fahrzeugs: ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum, der zumindest teilweise mit einer Schmierflüssigkeit gefüllt ist; mit dem Gehäuse verbundene Achsgehäuse, die dazu konfiguriert sind, zu gestatten, dass sich Achsen des Fahrzeugs zu den Rädern erstrecken; eine Entlüftungsbohrung in einem der Achsgehäuse, die dazu konfiguriert ist, ein Entweichen von Druckluft aus dem Gehäuse zu gestatten; und mindestens eine Rippe, die dazu bemessen und in dem Gehäuseinnenraum des Gehäuses positioniert ist, ein Wandern der Schmierflüssigkeit aus der Entlüftungsbohrung zu verhindern.
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Bei einem anderen Aspekt ist die mindestens eine Rippe an einer Oberseite des Innenraums des Gehäuses angeordnet.
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Bei einem anderen Aspekt umfasst die mindestens eine Rippe einen Wandteil, der bezüglich des Gehäuseinnenraums radial nach innen ragt und dazu konfiguriert ist, Schmierflüssigkeit in dem Gehäuse abzufangen.
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Bei einem anderen Aspekt ist die mindestens eine Rippe integral mit dem Gehäuse ausgebildet.
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Bei einem anderen Aspekt ist die mindestens eine Rippe an dem Gehäuseinnenraum des Gehäuses befestigt.
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Bei einem anderen Aspekt ist die mindestens eine Rippe im Wesentlichen parallel zu einer Antriebswelle der Antriebsvorrichtung und senkrecht zu einer Drehachse der Achsen angeordnet.
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Bei einem anderen Aspekt umfasst die mindestens eine Rippe mehrere Rippen. Bei einem anderen Aspekt sind die mehreren Rippen parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
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Bei einem anderen Aspekt ist die Anzahl der mehreren Rippen zwei.
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Die Größe und die Position der Rippe oder Rippen der vorliegenden Erfindung können mit der Größe der Achsanordnung und der Drehzahl der sich bewegenden Teile darin variieren und werden von einem Durchschnittsfachmann leicht bestimmt, wobei die gewünschten Funktionen der Rippe(n) und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, nämlich die Minimierung oder Verhinderung eines Entweichens der Schmierflüssigkeit aus dem Gehäuseinnenraum, berücksichtigt werden.
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Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachteten folgenden detaillierten Beschreibung hervor. Es versteht sich jedoch, dass die Zeichnungen lediglich der Veranschaulichung und nicht zur Definition der Grenzen der Erfindung, für die auf die angehängten Ansprüche Bezug genommen werden sollte, dienen. Ferner versteht sich, dass die Zeichnungen nicht zwangsweise maßstäblich sind und dass sie, wenn nicht anders angegeben, lediglich die hierin beschriebenen Strukturen und Vorgehensweisen konzeptionell darstellen sollen.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in der folgenden Beschreibung ausführlicher beschrieben und in der beigefügten Zeichnung gezeigt; darin zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Antriebswelle und Hinterachsanordnung nach dem Stand der Technik;
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2 eine Schnittansicht einer Achsanordnung nach dem Stand der Technik mit einem Gehäuse, ohne dass die Antriebswelle oder die Differenzialeinheit gezeigt sind;
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3 eine Schnittansicht einer Achsanordnung mit einem Gehäuse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Schnittansicht einer Achsanordnung mit einem Gehäuse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ohne dass die Antriebswelle oder die Differenzialanordnung gezeigt sind; und
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5 das in den 3 und 4 gezeigte stationäre Gehäuses in seitlicher Schnittdarstellung.
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Die Bezugszahlen der 1 und 2 werden in den folgenden Zeichnungen beibehalten, außer dort, wo sich die offenbarten Ausführungsformen unterscheiden. Die 3–5 sind Ansichten der Achsanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Gehäuse 10 und einem Achsgehäuse 20.
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3 ist eine Schnittansicht, die das stationäre Gehäuse 10 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer in dem Gehäuse 10 installierten Differenzialeinheit 16 zeigt. Wie oben besprochen, wird eine (in dieser Ansicht nicht sichtbare) Antriebswelle 3, die durch einen Motor eines Fahrzeugs drehangetrieben werden kann, ungefähr horizontal in den Innenraum 9 des Gehäuses 10 geführt.
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An diesem Ende trägt die Antriebswelle 3 ein Antriebszahnrad 12, das in 3 hinter den Komponenten der Differenzialeinheit 16 sichtbar ist. Das Antriebszahnrad 12 ist zum Beispiel als Kegelrad ausgebildet, das zum Kämmen mit einem Tellerrad 14 der Differenzialeinheit 16 konfiguriert ist. Das Tellerrad 14 ist ebenfalls als Kegelrad ausgebildet.
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Ein Differenzialgehäuse 26 ist fest mit dem Tellerrad 14 verbunden und ist so auf zwei Differenziallagern 28, 30 gelagert, dass es um eine in 1 dargestellte Drehachse 8, die sich in einem rechten Winkel zur Drehachse der Antriebswelle 3 erstreckt, drehbar ist.
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Das erste Differenziallager 28 ist in der Regel durch eine (nicht gezeigte) Schraubverbindung mit dem Gehäuse 10 verbunden. Das zweite Differenziallager 30 wird durch den Lagerhalter 31 gestützt.
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Angetriebene Zahnräder 32 sind als Kegelräder ausgebildet und fest auf den Antriebswellen 5 angeordnet, die sich gegenüber einander durch die Achsgehäuse 20 zum Antrieb der Räder 7 eines Fahrzeugs erstrecken. Die Kegelräder der angetriebenen Zahnräder 32 sind so am Differenzialgehäuse 26 gelagert, dass sie frei drehbar sind. Mehrere Differenzialzahnräder 27 können durch das Tellerrad 5 drehangetrieben werden, wobei die angetriebenen Zahnräder 32 durch die Differenzialzahnräder 27 drehangetrieben werden können.
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Der Innenraum 9 des Gehäuses 10, einschließlich des oben genannten Achshalters 24, ist mit einer Schmierflüssigkeit, zum Beispiel Öl, teilweise gefüllt. Rippen 34, die unten ausführlicher besprochen werden, sind oben rechts in 3 zu sehen und ragen von dem Innenraum des Gehäuses 10 im Bereich des Achshalters 24 vor. Die Entlüftungsbohrung 22 ist oben rechts in 3 in einem der Achsgehäuse 20 zu sehen.
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Die 4 und 5 stellen die Achsanordnung 1, einschließlich des Gehäuses 10 und der Achsgehäuse 20, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Damit der Gehäuseinnenraum des Gehäuses 10 und die Rippen 34 besser zu sehen sind, wird das stationäre Gehäuse 10 in den 4 und 5 ohne die installierte Differenzialeinheit 16 gezeigt.
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Wie aus den 4 und 5 ersichtlich, steht das stationäre Gehäuse 10 mit den Achsgehäusen 20, durch die sich die Antriebswellen 5 zu den Rädern 7 erstrecken, in Verbindung. Eine Entlüftungsbohrung 22, die ein Entweichen von Druckluft bei übermäßiger Ansammlung solcher Luft gestattet, ist in einem der Achsgehäuse 20 positioniert. Die Differenzialträger 23 sind in dem Gehäuseinnenraum des Gehäuses 10 ausgebildet und bieten Abstützung für die Differenzialeinheit 16. Eine schräge obere Wand des Gehäuseinnenraums 9 des Gehäuses 10 bildet einen Achshalter 24 in dem Bereich des Gehäuses 20 nahe der Stelle, wo das Achsgehäuse 20 mit dem Gehäuse 10 verbunden ist.
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Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zwei Rippen 34 im Wesentlichen parallel zueinander im Gehäuseinnenraum 9 des Gehäuses 10 am Achshalter 24 angeordnet. Wie oben besprochen, bewirkt bei Gehäusen des Stands der Technik das Spritzen von Schmierflüssigkeit durch die sich bewegenden Komponenten der Differenzialeinheit 16 und das Antriebszahnrad 12, dass sich Schmierflüssigkeit entlang den Innenwänden am Achshalter 24 so bewegt, dass die Schmierflüssigkeit aus der Entlüftungsbohrung 22 entweicht. Die Rippen 34 der vorliegenden Erfindung verhindern, dass dies geschieht. 5 zeigt die Anordnung der Rippen 34 in einer Seitenansicht mit Blick herab auf das Achsgehäuse 20.
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Obgleich bei der dargestellten Ausführungsform zwei Rippen 34 gezeigt werden, ist die Anzahl der Rippen nicht auf zwei beschränkt. Es können mehr als zwei Rippen verwendet werden, und selbst die Bereitstellung einer einzigen Rippe 34 bietet die vorteilhafte Wirkung der vorliegenden Erfindung.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt, ist jede der Rippen 34 in Querrichtung über das obere Ende des Gehäuseinnenraums 9 des Gehäuses im Bereich des Achshalters 24 angeordnet. Insbesondere ist jede der Rippen 34 so angeordnet, dass sie sich in einer im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 8 der Antriebswellen 5 und im Wesentlichen parallel zur Richtung der Antriebswelle 3 verlaufenden Richtung erstreckt.
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Jede Rippe weist eine von dem oberen Ende des Achshalters 24 nach unten in den Gehäuseinnenraum 9 des Gehäuses 10 verlaufende radiale Breitenabmessung auf. Diese radiale Breitenabmessung ist dazu vorgesehen, dazu auszureichen, die von den im Gehäuse untergebrachten sich bewegenden Komponenten gespritzte Schmierflüssigkeit abzufangen, aber ohne irgendwelche sich bewegenden Teile der Differenzialeinheit 16 zu berühren. Diese Ausrichtung der Rippen mit einer vorragenden radialen Breite gestattet den Wänden der Rippen 34, die der Differenzialeinheit 16 zugekehrt sind, die gespritzte Schmierflüssigkeit abzufangen, wodurch verhindert wird, dass die Schmierflüssigkeit zu der Entlüftungsbohrung 22 wandert. Die Abmessungen der Längserstreckung und der axialen Erstreckung der Rippen variieren in Abhängigkeit von der Größe des Gehäuses 10, in dem sie angeordnet sind, und den im Gehäuse 10 angeordneten Komponenten und können von einem Fachmann leicht bestimmt werden.
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Dank der Funktionsweise der Rippen 34 wird gespritzte Schmierflüssigkeit, statt zu der Entlüftungsbohrung 22 zu wandern, abgefangen und sammelt sich an den Innenwandflächen der Rippen 34 an. Vorteilhafterweise wird jegliche Schmierflüssigkeit, die sich an den Innenwandflächen der Rippen 34 auf diese Weise ansammelt, durch Schwerkraft einfach in das stationäre Gehäuse 10 herabtropfen, so dass im Wesentlichen die gleiche Schmierflüssigkeitsmenge zum Schmieren der sich bewegenden Teile der Differenzialeinheit 16 verfügbar bleibt.
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Vorzugsweise werden die Rippen 34 integral in dem gleichen Gießvorgang gebildet, in dem das stationäre Gehäuse 10, das vorzugsweise aus Gusseisen oder irgendeinem anderen geeigneten Metall oder irgendeiner anderen geeigneten Legierung hergestellt wird, gebildet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass die Rippen 34 integral gebildet werden. Die Rippen 34 können stattdessen zum Beispiel aus einem anderen Material, wie zum Beispiel einem Kunststoff, bestehen und mit der Wand des Gehäuses an der in den Figuren gezeigten Stelle verschraubt, verklebt oder auf andere Weise daran befestigt sein.
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Obgleich grundlegende neue Merkmale der Erfindung als auf eine bevorzugte Ausführungsform davon angewandt gezeigt, beschrieben und herausgestellt wurden, versteht sich, dass von dem Fachmann verschiedene Auslassungen, Austausche und Änderungen an Form und Details der dargestellten Vorrichtungen und an ihrem Betrieb vorgenommen werden können, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist ausdrücklich beabsichtigt, dass alle Kombinationen dieser Elemente und/oder Verfahrensschritte, die im Wesentlichen auf im Wesentlichen die gleiche Weise die gleiche Funktion erfüllen, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen. Es sollte jedoch ersichtlich sein, dass Strukturen und/oder Elemente und/oder Verfahrensschritte, die in Verbindung mit irgendeiner offenbarten Form oder Ausführungsform der Erfindung gezeigt und/oder beschrieben werden, gemäß einer generell freien Designauswahl in irgendeiner anderen offenbarten oder beschriebenen oder vorgeschlagenen Form oder Ausführungsform enthalten sein können. Sie soll deshalb nur wie durch den Schutzumfang der daran angehängten Ansprüche aufgezeigt eingeschränkt werden.
