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Die Erfindung betrifft ein (allgemeines) Getriebegehäuse für ein Kraftfahrzeug, mit einem bspw. im Betrieb als Antriebsrad wirkenden / ausgebildeten Hauptkörper, der zum Übertragen von Drehmoment auch zu im Inneren des Gehäuses angeordneten Zahnrädern ausgelegt ist, wobei wenigstens ein von der Drehmomentübertragung ausgenommener bzw. nicht vorgesehener Deckel am Hauptkörper befestigt ist, um das Innere des Gehäuses (seitlich) zu begrenzen, wobei der Hauptkörper einen Sitz ausbildet, in den der Deckel eingesetzt ist.
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Aus dem Stand der Technik sind ähnliche Getriebegehäuse bekannt, etwa aus der
US 4 125 026 A . Dort wird eine Differentialeinrichtung vorgestellt, bei der das Differentialgehäuse in zwei Teile geteilt ist. Nämlich ist eine Unterteilung in einen linken Gehäuseteil, durch den die linke Achswelle läuft, und einen rechten Gehäuseabschnitt / einen rechten Gehäuseteil vorgesehen, durch die die rechte Achswelle läuft. Die beiden Gehäuseteile und der Zahnkranz werden durch Elektronenstrahlschweißen zusammengefügt. Vorher wurden noch verschiedene Elemente in das Differentialgehäuse gefügt.
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Im Zentrum der Erfindung steht zumindest ein Getriebe mit einem Deckel, insbesondere ein Getriebegehäuse, ganz besonders ein Differentialgetriebegehäuse / Differentialgehäuse bzw. Kegelraddifferentialgetriebegehäuse, darüber hinaus das gesamte Kegelraddifferentialgetriebe sowie ein Verfahren zum Befestigen des Deckels.
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Bei einigen Getriebegehäusen ist lediglich der Hauptkörper zur Drehmomentweiterleitung ausgelegt und der Deckel von der Drehmomentübertragung ausgenommen. Das ist bei aus Blech gefertigten Gehäusen. In diesem Bereich definiert sich die Erfindung. Natürlich können die Deckel, so dies gewünscht ist, Radial- und/oder Axialkräfte weiterleiten.
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Wie schon bei der
US 4 125 026 A vorgestellt, sind übliche Verbindungsarten stoffschlüssiger Natur. So wird häufig ein Schweißverfahren eingesetzt, um ein Teil des Gehäuses - der vergleichbar zu einem Deckel gesehen werden könnte, aber eben doch Drehmoment überträgt - am Hauptkörper festzulegen. Dies ruft aber regelmäßig Probleme hervor. Leider sind hier unterschiedliche Materialien als Fehlerquelle und der Wärmeeintrag als solcher als Fehlerquelle zu nennen. Die Ausschussrate kann dann zu hoch sein. Alternativen, wie Verschraubungen haben jedoch Nachteile in puncto Bauraum und Kosten.
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Als Hintergrund ist es noch wichtig zu verstehen, dass aufgrund des Aufbaus von Blech-Kegelraddifferentialen über die Seitendeckel des Differentialträgers kein Drehmoment (oder so gut wie kein Drehmoment) geleitet wird. Daher ist die Fügestelle zwischen dem Seitendeckel des Differentials und dem Stirnrad nur schwach belastet. Zusätzlich werden dort auftretende Axialkräfte durch die vorgespannte Differentiallagerung aufgenommen, daher herrschen nur geringe Axialkräfte in der Fügestelle zwischen dem Seitendeckel und dem Stirnrad, also dem Hauptkörper.
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Zwar sind auch Nietverbindungen bekannt, doch haben auch diese Nachteile. Niet-, Schraub- und Schweißverbindungen werden üblicherweise auch zur Drehmomentübertragung verwendet. Ein Beispiel dafür geht aus der
DE 10 2011 087 579 A1 hervor. Ein Stirnraddifferenzial weist ein durch das Eingangsstirnrad und zwei Planetenträgerwangen gebildetes Getriebegehäuse auf. Die Planetenträgerwangen sind zugleich Lagerstützen für die Planetenbolzen und Deckel des Getriebegehäuses. Das Eingangsstirnrad und die Planetenträgerwangen sind durch eine drehmomentübertragende Verbindung miteinander verbunden, welche wahlweise ein Formschluß- bzw. Schweißverbindung ist.
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Aus der
DE 10 2017 122 122 B4 geht ein Verfahren zur Herstellung einer Rotorwelle hervor, bei dem ein Zapfen und eine hohle Welle miteinander Verbunden werden. Wahlweise an der Welle oder dem Zapfen sind Formschlusselemente mit Übermaß ausgebildet, die sich in der Steckverbindung ineinander schieben. Dabei wird plastisch Material verdrängt. Dabei ggf. entstehende Späne werden in einer Umfangsnut des Zapfens am Ende der Verbindung aufgefangen. Ein Verfahren zur Befestigung eines Eingangszahnrades auf einem Differenzialgehäuse ist durch die US 2013 / 0 112 026 A1 offenbart. Das Zahnrad wird auf einen Sitz des Differenzialdeckels gegen eine Anschlag geschoben. Anschließend wird der dem Anschlag axial gegenüberliegende Rand des Sitzes plastisch radial nach außen umgelegt und gegen eine Stirnseite des Zahnrades vorgespannt.
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Das formschlüssige Befestigen eines Deckels in der Stirnseite eines Abtriebsrades eines Differenzials ist aus der
JP 2014 -
173 685 A bekannt. Der Deckel liegt zunächst als außenzylindrischer Napf vor. In einer Bohrung des Abtriebsrades ist direkt vor einen Axialanschlag eine Nut ausgebildet, die von der Bohrung aus radial nach außen vertieft ausgebildet ist. Der Napf wird mit der Öffnung voran in die Bohrung bis an den Anschlag mit Druck geschoben. Dadurch weitet sich der Rand des Napfes radial plastisch auf und fließt in die Nut.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mindern sowie im Besonderen eine geschickte kosten-, bauraum- und belastungsoptimierte Lösung vorzustellen.
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Dies wird erfindungsgemäß durch ein Getriebegehäuse nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Montage eines derartigen Getriebegehäuses gelöst.
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Der Sitz besitzt eine Nut, die sich von dem Deckel in seinem eingesetzten Zustand weg nach außen erstreckt und plastisch verformtes Material des Deckels in die Nut eingedrungen ist, um ein Hervorrufen eines Formschlusses zwischen dem Deckel und dem Hauptkörper zu erzwingen.
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Die sonst üblichen Probleme bei Verbindungen im Fall von Blech-Kegelraddifferentialen, etwa bedingt durch den thermischen Einfluss bei Schweißvorgängen und resultierend in Verzügen, werden nun vermieden. Die umgeformte Verbindung eliminiert den besagten Einfluss. Durch den neuartigen Aufbau des Differentials kann der Vorteil des Vermeidens eines Verzuges bei der umgeformten Verbindung ohne sonst übliche Nachteile erzielt werden. Im Speziellen ist der Außendurchmesser des Deckels und der größte Innendurchmesser des Sitzes so ausgeführt, dass der Deckel möglichst spielfrei in dem Stirnrad geführt wird. Erfindungsgemäß wird, wenn der Deckel auf die scharfe Kante des Sitzes trifft, das Material des Deckels so verformt, dass das Material in die vorgesehene Nut im Stirnrad fließt. So entsteht eine axiale Fixierung des Deckels im Stirnrad. Die umgeformte Verbindung hat somit große Vorteile.
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Der Deckel eines Getriebegehäuses weist eine plastisch verformte Zone auf, die durch Nachprägen des Deckels beim Einsetzen ins Gehäuse geformt ist.
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Der Deckel ist als Blechbauteil ausgebildet. Der Deckel ist dann leicht und mit effizienten Stanz- und Umformvorgängen zu erzielen. Dadurch werden die Taktzeiten erhöht und das Gewicht des Getriebegehäuses reduziert.
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Wenn der Hauptkörper als Träger eines Stirnrades wirkt oder ein Teil des Stirnrades ist, so können durch ihn Drehmomente geschickt geleitet werden und der Deckel kann drehmomentübertragungsfrei verbaut werden. Es ist nicht vorgesehen, dass über den Deckel Drehmomente fließen.
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Der Sitz ist gestuft ausgebildet. So lässt sich die plastische Zone einfach erreichen. Die Nut grenzt an eine Kante der Stufe an. Die Stufe dient als erster Axialanschlag für den Deckel und eine von der Stufe axialversetzte Wandung als zweiter Axialanschlag. Die dann scharf / spitz / definiert ausgestaltbare Stufe / Kante zwingt das Material zur Verlagerung in die Nut. Nach Ende des Eintrittsvorganges, ist dann ein guter Formschluss erzielt.
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Der Deckel ist durch Nachprägen beim Einsetzen in den Sitz geformt und seiner Endform festgelegt. Beim Einsetzen lässt sich dann gleichzeitig die Befestigung erreichen. Eine Demontierbarkeit wird darüber hinaus erschwert.
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Das plastisch verformte Material ist in einer plastisch verformten Zone des Deckels angeordnet.
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Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn die Nut durch (plastisch verformtes) Material vollständig oder wenigstens teilweise aufgefüllt / ausgefüllt ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Differentialgehäuse mit einem als Stirnrad ausgebildeten Hauptkörper des Getriebegehäuses der erfindungsgemäßen Art, wobei zwei Sitze am Hauptkörper vorhanden sind, in die jeweils aus Blech gefertigte Deckel eingesetzt sind, die einen Formschluss mittels plastisch verformten Deckelmaterials mit dem Hauptkörpermaterial bedingen / ausbilden.
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Die Erfindung betrifft im Speziellen ein Kegelraddifferentialgetriebe mit einem erfindungsgemäßen Getriebegehäuse, wobei Ausgleichszahnräder / Kegelzahnräder / Planetenräder im Getriebegehäuse beherbergt sind, welche auf Ausgleichsbolzen / Wellen gelagert sind, von denen einer / eine in dem als Stirnrad ausgebildeten und im Betrieb als Antriebsrad wirkenden Hauptkörper gelagert / befestigt ist.
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Das Kegelraddifferentialgetriebe lässt sich weiterbilden, wenn zwei erste Ausgangsräder / Kegelzahnräder / Planetenräder auf dem Ausgleichsbolzen / der Welle angeordnet sind / ihr zugeordnet sind / auf ihm bzw. ihr gelagert sind und zwei zweite Ausgangsräder / Kegelzahnräder / Planetenräder mit den ersten Ausgleichsrädern / Kegelzahnrädern / Planetenrädern in kämmendem Wirkeingriff stehen und jeweils mit einer Drehmomentausleitwelle verbunden sind.
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Auf einem oder beiden Deckeln ist wahlweise ein Lager oder jeweils ein Lager aufgepresst / aufgesetzt, über das Axial- und/oder Radialkräfte ableitbar sind.
- - Letztlich betrifft die Erfindung auch ein Montageverfahren eines Kegelraddifferentialgehäuses, wobei ein aus Blechmaterial geformter Deckel in einem Sitz eines zur Drehmomentübertragung vorgesehenen Hauptkörpers so eingepresst wird, dass beim Einpressen Blechmaterial des Deckels plastisch verformt wird und in eine Nut im Sitz des Hauptkörpers zum Erzielen eines Formschlusses gedrängt / gezwungen wird:
- - der Sitz mit einer Stufe und die Stufe mit einer Kante sowie mit einem ersten Axialanschlag (16) und mit einem zweiten Axialanschlag (17) versehen,
- - der Außendurchmesser des Deckels und der größte Innendurchmesser des Sitzes so abgestimmt werden, dass der Deckel spielfrei in dem Stirnrad geführt,
- - die Nut in Einpressrichtung des Deckels gesehen vor einer Stufe in dem Sitz ausgestaltet wird,
- - der Deckel ins Getriebegehäuse eingesetzt wird, bis er auf die Kante trifft,
- - der Deckel durch Nachprägen so verformt wird, dass der Deckel beim Auftreffen auf die Kante mit einer plastisch verformten Zone versehen wird, sodass das Material in die Nut fließt.
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Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Getriebegehäuse während des Zusammenbaus, wobei eine axiale Sicherung eines Blechdeckels innerhalb des bspw. als Kegelraddifferentialgehäuses, nämlich an dem Hauptkörper / Antriebsrad / Stirnrad bewirkt wird,
- 2 eine Vergrößerung des Bereiches II der 1, und
- 3 der Zusammenbau des Getriebegehäuses aus 1 im Ausschnitt, aber im Endzustand.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist ein Getriebegehäuse 1 im Ausschnitt, also in einem teilweise dargestellten Längsschnitt dargestellt. Das Getriebegehäuse besitzt einen Hauptkörper 2. Dieser Hauptkörper 2 ist zum Übertragen von Drehmoment auch in das Innere des Gehäuses, insbesondere zu Zahnrädern, ausgelegt. Der Hauptkörper 2 bildet auf beiden axialen Seiten einen Sitz 3 aus. In jedem Sitz 3 ist jeweils ein Deckel 4 einzusetzen. Jeder Sitz 3 besitzt dabei eine Nut 5.
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Wie auch besonders gut in der 2 zu sehen ist, wird plastisch verformtes Material 6, nämlich das Material des Deckels 4, in die Nut 5 beim Einsetzen des Deckels 4 in den jeweiligen Sitz 3 gezwungen. Dadurch wird ein Formschluss 7 bzw. eine Schnappverbindung erzielt.
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Der Sitz 3 besitzt eine Radialbegrenzung 8. Die Radialbegrenzung 8 legt den größten Innendurchmesser des Hauptkörpers 2 fest bzw. vice versa. Der Hauptkörper 2 ist als Stirnrad 9 ausgebildet. Wie auch in der 3 gut zu erkennen ist, wird eine axiale Fixierung 10 des Deckels 4 am Hauptkörper 2 erreicht.
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Zurückkommend auf 1 sei erläutert, dass der (größte) Außendurchmesser 11 auf den größten Innendurchmesser des Stirnrads 9 abgestimmt ist (etwa zum Erreichen eines Presssitzes) bzw. diesem entspricht. Die Axialrichtung ist mit dem Bezugszeichen 12 visualisiert und die Radialrichtung mit dem Bezugszeichen 13.
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Betrachtet man den Sitz 3 in der 2 näher, so fällt auf, dass eine Stufe 14 vorhanden ist. Die Stufe 14 weist eine Kante / Scherkante 15 auf. In Einpressrichtung des Deckels 4 gesehen, direkt vor der Stufe 14 ist die Nut 5 ausgestaltet. Sie erstreckt sich radial nach außen. Sie kann als Einstich ausgebildet sein. Es gibt einen ersten Axialanschlag 16 und einen zweiten Axialanschlag 17.
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Das Getriebegehäuse 1 ist als Kegelraddifferentialgehäuse ausgestaltet, wie in der 3 gut zu erkennen ist. Dabei gibt es ein Lager 18, das als Kegelrollenlager ausgebildet ist, und auf der Außenseite des Deckels 4 sitzt. Innerhalb der beiden Deckel 4, genauer gesagt dazwischen, und am Stirnrad 9 befestigt, gibt es eine Welle / einen Ausgleichsbolzen 19, auf den vorzugsweise zwei Ausgleichsräder / Kegelräder / Planetenräder 20 sitzen. Weitere Ausgleichsräder 20 dienen zum Ausgeben von über das Stirnrad 9 eingeleitetem Drehmoment.
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Das Lager 18 kann als Kegelrollenlager ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebegehäuse
- 2
- Hauptkörper
- 3
- Sitz
- 4
- Deckel
- 5
- Nut
- 6
- plastisch verformtes Material
- 7
- Formschluss
- 8
- Radialbegrenzung
- 9
- Stirnrad
- 10
- axiale Fixierung
- 11
- Außendurchmesser
- 12
- Axialrichtung
- 13
- Radialrichtung
- 14
- Stufe
- 15
- Kante / Scherkante
- 16
- erster Axialanschlag
- 17
- zweiter Axialanschlag
- 18
- Lager
- 19
- Welle / Ausgleichsbolzen
- 20
- Ausgleichsrad / Kegelrad / Planetenrad
