DE10209166A1

DE10209166A1 - Differential mit offenem Differentialkorb und fliegender Lagerung

Info

Publication number: DE10209166A1
Application number: DE2002109166
Authority: DE
Inventors: Friedemann Obergfell
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-11

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Achsgetriebe 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem ein Ausgleichsgetriebe 2 aufnehmenden Getriebegehäuse 1.1. Das Ausgleichsgetriebe 2 weist einen Differentialkorb 2.1, ein Tellerrad 8 und mindestens einen Zapfen 6 auf, auf dem zwei Planetenzahnräder 5a, 5b gelagert sind. Jedes Planetenzahnrad 5a, 5b kämmt zwei mit jeweils einer Achswelle 3a, 3b verbundene Kegelzahnräder 4a, 4b. Die Achswelle 3a ist im Differentialkorb 2.1 und die Achswelle 3b ist im Getriebegehäuse 1.1 gelagert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Achsgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem ein Ausgleichsgetriebe aufnehmenden Getriebegehäuse. Das Ausgleichsgetriebe weist einen Differentialkorb als Gehäuse, ein Tellerrad und mindestens einen im Differentialkorb gelagerten Zapfen auf, auf dem zwei Planetenzahnräder gelagert sind. Jedes Planetenzahnrad kämmt zwei Kegelzahnräder, die jeweils mit einer Achswelle verbunden sind.

Es ist bereits ein Ausgleichsgetriebe aus der DE 101 44 798 bekannt. Dieses Ausgleichsgetriebe weist ein Getriebegehäuse auf, das in bezug auf die Zentralachse drehbar gelagert ist. Im Getriebegehäuse sind das Planetenrad und die Zentralräder angeordnet. Das Getriebegehäuse weist einen Gehäuseansatz auf, der sich koaxial und konzentrisch zur Zentralachse erstreckt. Der Gehäuseansatz ist gegenüber einem Zentralrad in der von der Drehachse des Planetenrades auf das Zentralrad weisenden Richtung der Zentralachse versetzt und weist eine zylindrische Aufnahmeöffnung auf, die koaxial zur Zentralachse ausgebildet ist und an dem von der Drehachse des Planetenrades abgewandten Ende des Gehäuseansatzes offen ausmündet.

Das Ausgleichsgetriebe weist einen hülsenförmigen Gehäuseansatz auf, der mit dem Gehäuseansatz des Getriebegehäuses bewegungsfest verbunden ist. Der Gehäuseansatz des Ausgleichsgetriebes ist konzentrisch zur Zentralachse angeordnet. Der Außenumfang ist in den Richtungen der Zentralachsen in einen ringförmigen Lagerabschnitt und in einen zylindrischen Befestigungsabschnitt unterteilt. Der zylindrische Befestigungsabschnitt ist in die Ausnahmeöffnung des Gehäuseansatzes eingesetzt und mit dieser verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ausgleichsgetriebe derart auszubilden und anzuordnen, daß durch einfach ausgebildete und in der Masse reduzierte Bauteile eine kompakte Bauweise des Ausgleichsgetriebes ermöglicht wird, die zudem eine einfachere Montage ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß eine Achswelle durch einen Gehäusestutzen des Differentialkorbes und die zweite Achswelle durch das Getriebegehäuse aufgenommen und gelagert wird.

Hierdurch wird erreicht, daß der Differentialkorb einseitig fliegend gelagert ausgebildet werden kann. Die Notwendigkeit des beidseitigen Einziehens des Differentialkorbes auf den Durchmesser der Achswellen oder das Einziehen des Tellerrades zum Lagern einer Achswelle entfällt. Damit werden die rotierenden Massen reduziert.

Die einseitig fliegende Lagerung ist dahingehend vorteilhaft, daß der Differentialkorb zu einer Achswelle hin offen ist und einteilig ausgebildet ist. Durch die einfachere Gestaltung des Differentialkorbes läßt sich das Differentialgetriebe einfacher montieren.

Der Differentialkorb besteht aus zwei Bereichen, einem sogenannten Gehäusestutzen und einem daran anschließenden Gehäusekorb. Im Gehäusestutzen ist die Achswelle mittels eines herkömmlichen Wälzlagers gelagert. Die Alternative einer Gleitlagerung steht zur Auswahl. Der Gehäusekorb bildet Zapfenlager aus, die zur Lagerung von drei Zapfen zur Aufnahme von jeweils zwei Planetenzahnrädern dienen.

Über den Gehäusestutzen wird der Differentialkorb selbst im Getriebegehäuse ebenfalls durch herkömmliche Wälzlager einseitig gelagert. In vorteilhafter Weise ergibt sich, daß der Gehäusekorb zum Gehäusestutzen hin geschlossen und zu der Achswelle hin offen ausgebildet ist, die im Getriebegehäuse gelagert ist. Der Gehäusekorb weist auf der offenen Seite einen inneren Durchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser der Kegelzahnräder ist. Der Gehäusestutzen und der Gehäusekorb bilden somit den Differentialkorb, der einseitig gelagert ist.

In vorteilhafter Weise ist hierbei das Tellerrad derart am Differentialkorb befestigt, daß bei montiertem Tellerrad die Achswelle und das Kegelzahnrad von der offenen Seite des Gehäusekorbes montierbar sind. Das Tellerrad umgibt dabei den Gehäusekorb unmittelbar neben dem Gehäusestutzen.

Eine hierzu ergänzende Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, daß mindestens einer der Getriebegehäusebereiche um die Achswellen einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der Kegelzahnräder ist. Dadurch wird erreicht, daß der schon im Getriebegehäuse des Achsgetriebes montierte Differentialkorb zur Montage der Achswellen, der Kegelzahnräder und der Planetenzahnräder von der offenen Seite her bestückt werden kann. Die Achswellen und die Kegelzahnräder werden dabei durch das Getriebegehäuse in den Gehäusekorb eingebracht. Eine Vormontage des Ausgleichsgetriebes entfällt. Der Austausch von verschlissenen Getriebebauteilen gestaltet sich bedeutend einfacher.

Vorteilhaft ist zur Lösung der Aufgabe ferner, daß zwischen dem Differentialkorb und einem Kegelzahnrad eine Kupplung als Differentialsperre vorgesehen ist. Durch den erfindungsgemäß einseitig offenen Differentialkorb ist Bauraum für diese Art von Differentialsperre geschaffen. Ein zusätzliches Kupplungselement, das die Sperre zwischen einer der Achswellen und dem Differentialkorb ermöglicht, entfällt.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, daß die Kupplung zwischen Differentialkorb und Kegelzahnrad reibschlüssig wirkt. Der Differentialkorb überträgt dabei die Sperrkraft zum Kegelzahnrad reibschlüssig und das Kegelzahnrad zur Achswelle formschlüssig. Damit wird die Sperrwirkung zwischen Differentialkorb und Achswelle bewirkt. Die Kupplung ist als Scheiben- oder Lamellenkupplung ausgebildet und über ein elektrisches oder hydraulisches Stellorgan steuerbar. Aufgrund der Formgebung der Kegelzahnräder ist auch eine Kegelkupplung vorgesehen, bei der das Kegelzahnrad den Innenkegel bildet und entsprechend gelagert ist.

Hierzu ist es vorteilhaft, daß die Differentialsperre eine Kupplungsscheibe aufweist, die die Sperrkraft vom Differentialkorb auf das Kegelzahnrad überträgt. Die Kupplungsscheibe und das Kegelzahnrad bilden dabei ein Bauteil. Die Kupplungsscheibe wirkt in herkömmlicher Weise einer Differentialsperre reibschlüssig mit dem Differentialkorb. Hierzu sind die entsprechenden herkömmlichen Vorrichtungen zu verwenden.

Die Kupplungsscheibe und das Kegelzahnrad sind einteilig gefertigt. Das Kegelzahnrad und die Kupplungsscheibe werden hierzu in ein und demselben Formgebungsverfahren hergestellt. Alternativ dazu werden sie einzeln hergestellt und anschließend zusammengefügt. Die Kupplungsscheibe weist dabei entweder gleiche, ähnliche oder gänzlich andere Materialeigenschaften wie das Kegelzahnrad auf.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, daß die Kupplung zwischen Differentialkorb und Kegelzahnrad formschlüssig wirkt. Je nach Maß der zu übertragenden Kräfte kann diese Ausbildungsweise vorteilhaft sein. Hierzu weist die Kupplung eine zum Synchronisieren notwendige Einheit auf. Diese Formschlußkupplung ist beispielsweise als Klauenkupplung ausgebildet und ist über ein elektrisches oder hydraulisches Stellorgan gesteuert.

Ferner ist es vorteilhaft, daß der Differentialkorb aufgrund seiner rotationssymmetrischen Ausbildung und seines geringen Bauvolumens und seiner somit geringen Masse keine zusätzlichen Gewichte zum Auswuchten aufweist. Die Unwucht des Differentialkorbes läßt sich aufgrund seiner erfindungsgemäßen Abmessungen fertigungstechnisch derart reduzieren, daß er nicht ausgewuchtet werden muß. Außerdem kann der Differentialkorb in einem Kaltfließpressverfahren ohne Nachbearbeitung gefertigt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in der Fig. 1 dargestellt. Diese zeigt ein Achsgetriebe 1 im Schnitt.
Ein Getriebegehäuse 1.1 eines Achsgetriebes 1 nimmt in vertikaler Richtung eine Antriebswelle 7 und ein Antriebswellenlager 7.1 auf. Die Antriebswelle 7 rotiert um eine Antriebsachse 9.1.
Ein Antriebswellenkegelzahnrad 7.2 kämmt ein Tellerrad 8, das auf einem Gehäusekorb 2.5 eines Differentialkorbes 2.1 gelagert und befestigt ist. Der Gehäusekorb 2.5 bildet zusätzlich ein Zapfenlager 6.1 zur Lagerung von drei Zapfen 6, von denen im Schnitt nur einer dargestellt ist. Zur rechten Seite hin ist der Gehäusekorb 2.5 offen ausgebildet und weist einen inneren Durchmesser 2.6 auf, der größer ist als ein Außendurchmesser 4.1 der Kegelzahnräder 4a, 4b. Ein Differentialkorb 2.1, bestehend aus einem Gehäusestutzen 2.4 und einem Gehäusekorb 2.5, ist einteilig hergestellt. Der Gehäusestutzen 2.4 und der Gehäusekorb 2.5 sind materialidentisch.
Der Differentialkorb 2.1 bildet das Gehäuse eines Ausgleichsgetriebes 2. Durch einen vom Differentialkorb 2.1 gebildeten Gehäusestutzen 2.4 ist der Differentialkorb 2.1 einseitig fliegend über ein Pendelrollenlager 2.2 im Getriebegehäuse 1.1 gelagert.
Der Differentialkorb 2.1 nimmt eine Achswelle 3a auf, die stirnseitig über eine Welle-Nabe-Verbindung mit dem Kegelzahnrad 4a in Formschluß steht. In Richtung einer Abtriebsachse 9.2 ist gegenüber der Lagerung des Differentialkorbs 2.1 eine Achswelle 3b mittels eines Kegelrollenlagers 2.3 im Getriebegehäuse 1.1 gelagert. Die Achswelle 3b steht stirnseitig über eine Welle-Nabe-Verbindung mit dem Kegelzahnrad 4b in Formschluß.
Die beiden Kegelzahnräder 4a, 4b kämmen jeweils sechs Planetenzahnräder, von denen nur die Planetenzahnräder 5a, 5b in der Schnittzeichnung dargestellt sind. Die Planetenzahnräder 5a, 5b sind mittels des Zapfens 6 im Differentialkorb 2.1 gelagert.
Die Innendurchmesser 1.2 der Getriebegehäusebereiche 1.3, 1.4 sind kleiner als der Außendurchmesser 4.1 der Kegelzahnräder 4a, 4b. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, die Innendurchmesser 1.2 der Getriebegehäusebereiche 1.3, 1.4 größer als den Außendurchmesser 4.1 der Kegelzahnräder 4a, 4b zu gestalten. Dadurch können die Achswelle 3a und das Kegelrad 4a durch das Getriebegehäuse 1.1 in den Gehäusekorb 2.5 des Differentialkorbes 2.1 eingebracht werden.
Das Getriebegehäuse 1.1 weist nach unten hin einen Gehäuseabschluß 1.5 mit einer verschließbaren Öffnung 1.6 auf. Der Gehäuseabschluß 1.5 ist am Getriebegehäuse 1.1 verschraubt. Bezugszeichenliste 1 Achsgetriebe
1.1 Getriebegehäuse
1.2 Innendurchmesser
1.3 Getriebegehäusebereich
1.4 Getriebegehäusebereich
1.5 Gehäuseabschluß
1.6 Öffnung
2 Ausgleichsgetriebe
2.1 Differentialkorb
2.2 Pendelrollenlager/Lager
2.3 Kegelrollenlager/Lager
2.4 Gehäusestutzen
2.5 Gehäusekorb
2.6 Durchmesser innen
3a Achswelle
3b Achswelle
4a Kegelzahnrad
4b Kegelzahnrad
4.1 Außendurchmesser
5a Planetenzahnrad
5b Planetenzahnrad
6 Zapfen
6.1 Zapfenlager
7 Antriebswelle
7.1 Antriebswellenlager
7.2 Antriebswellenkegelzahnrad
8 Tellerrad
9.1 Antriebsachse
9.2 Abtriebsachse

Claims

1. Achsgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem ein Ausgleichsgetriebe (2) aufnehmenden Getriebegehäuse (1.1), wobei das Ausgleichsgetriebe (2) einen Differentialkorb (2.1), ein Tellerrad (8) und mindestens einen Zapfen (6) aufweist, auf dem zwei Planetenzahnräder (5a, 5b) gelagert sind, und jedes Planetenzahnrad (5a, 5b) zwei mit jeweils einer Achswelle (3a, 3b) verbundene Kegelzahnräder (4a, 4b) kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Achswelle (3a) durch einen Gehäusestutzen (2.4) des Differentialkorbes (2.1) und eine Achswelle (3b) durch das Getriebegehäuse (1.1) aufgenommen und gelagert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (2.1) aus dem Gehäusestutzen (2.4) und einem daran anschließenden Gehäusekorb (2.5) gebildet ist, wobei der Gehäusestutzen (2.4) zur Lagerung der Achswelle (3a) und des Differentialkorbes (2.1) im Getriebegehäuse (1.1) und der Gehäusekorb (2.5) zur Lagerung mindestens eines Zapfens (6) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekorb (2.5) zum Gehäusestutzen (2.4) hin geschlossen und zur Achswelle (3b) hin offen ausgebildet ist und der Gehäusekorb (2.5) auf der offenen Seite einen inneren Durchmesser (2.6) aufweist, der größer als ein Außendurchmesser (4.1) der Kegelzahnräder (4a, 4b) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerrad (8) am Differentialkorb (2.1) derart befestigt ist, daß bei montiertem Tellerrad (8) die Achswelle (3a) und das Kegelzahnrad (4a) von der offenen Seite des Gehäusekorbes (2.5) montierbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Getriebegehäusebereiche (1.3, 1.4) um die Achswellen (3a, 3b) einen Innendurchmesser (1.2) aufweist, der größer als der Außendurchmesser (4.1) der Kegelzahnräder (4a, 4b) ist.

6. Achsgetriebe (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem das Ausgleichsgetriebe (2) aufnehmenden Getriebegehäuse (1.1), wobei das Ausgleichsgetriebe (2) einen Differentialkorb (2.1) und mindestens einen Zapfen (6) aufweist, auf dem zwei Planetenzahnräder (5a, 5b) gelagert sind, und die Planetenzahnräder (5a, 5b) jeweils zwei mit jeweils einer Achswelle (3a, 3b) verbundene Kegelzahnräder (4a, 4b) kämmen und der Differentialkorb (2.1) über eine Differentialsperre mit einem der Kegelzahnräder (4a, 4b) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialsperre eine Reibschlußkupplung ist und wahlweise über ein elektrisches oder hydraulisches Stellorgan gesteuert ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialsperre eine Kupplungsscheibe aufweist und das Kegelzahnrad (4b) und die Kupplungsscheibe ein Bauteil bilden, wobei die Kupplungsscheibe und das Kegelzahnrad (4b) wahlweise materialidentisch sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialsperre eine Formschlußkupplung ist und wahlweise über ein elektrisches oder hydraulisches Stellorgan gesteuert ist und eine Synchronisierungsvorrichtung aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (2.1) in anwendungsgemäßer Ausgestaltung keine zusätzlichen Gewichte zum Auswuchten aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (2.1) ein im Kaltfließpressverfahren gefertigtes Bauteil ist.