DE10240097A1 - Exzentrischer Planetenträger - Google Patents

Abstract

Es wird eine Antriebsachsbaugruppe bereitgestellt, die ein Achsgehäuse mit einem Hohlraum umfaßt. In dem Hohlraum ist ein Differentialgehäuse angeordnet. Das Tellerrad ist an dem Differentialgehäuse gelagert, beispielsweise indem das Tellerrad an einem sich von dem Differentialgehäuse erstreckenden Flansch befestigt ist. Die Antriebswelle und das Ritzel, die um eine erste Achse drehbar sind, sind von einem Planetenträger exzentrisch gelagert. Der Planetenträger kann für unterschiedliche Achsbaugruppen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen verwendet werden. Darüber hinaus kann das gleiche Differentialgehäuse für die unterschiedlichen Achsbaugruppen verwendet werden. Der Planetenträger ist relativ zu dem Trägergehäuse zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verdrehbar, in denen die erste Achse eine erste bzw. zweite Strecke von dem Tellerrad beabstandet ist. Auf diese Weise können der Ritzelversatz und der Zahnradmontageabstand variiert werden. Der Planetenträger wird vorzugsweise mit Befestigungselementen in einer der Stellungen an dem Gehäuse befestigt, um einen bestimmten Rädersatz unterzubringen.

Description

Hintergrund der Erfindung
• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Differentialbaugruppe für eine Achse, und genauer bezieht sich die Erfindung auf Differentialbaugruppen, für die Mehrfach-Übersetzungsverhältnisse erwünscht sind. Diese Erfindung kann auch auf jede mechanische Vorrichtung mit Kegelrädern jeder Art angewendet werden, für die Mehrfach-Übersetzungsverhältnisse erforderlich sind, zu denen Hypoidräder, Spiralkegelräder, Geradzahnkegelräder und Variationen davon gehören.
• In Antriebsachsen ist normalerweise eine Differentialbaugruppe eingebaut, damit sich die Räder an entgegengesetzten Enden der Achsbaugruppe mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen können. Die Differentialbaugruppe umfaßt ein Tellerrad, das von einem Ritzel angetrieben ist, welches vom Motor über das Schaltgetriebe in Drehung versetzt wird. Die mechanische Beziehung zwischen dem Ritzel und dem Tellerrad liefert ein Übersetzungsverhältnis, das eine mechanische Kraftverstärkung bzw. ein erhöhtes Drehmoment an die Räder liefert.
• In vielen Fällen ist es erwünscht, für eine gegebene Achse Mehrfach- Übersetzungsverhältnisse vorzusehen, besonders bei Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich. Es ist erwünscht, zur Kostenminimierung möglichst viele gemeinsame Bauteile zwischen den verschiedenen Achsbaugruppen beizubehalten. Die Differentialbaugruppe kann ein Differentialgehäuse mit einem daran gelagerten Tellerrad umfassen. Das Tellerrad kann an einem sich von dem Differentialgehäuse erstreckenden Flansch befestigt sein. Üblicherweise werden das Ritzel und das Tellerrad gewechselt, um für die unterschiedlichen Achsbaugruppen verschiedene Tellerrad-Übersetzungsverhältnisse vorzusehen. Ein Ritzel mit kleinerem Durchmesser wird verwendet, um eine erhöhte Drehmomentverstärkung zur Verfügung zu stellen. Es ist klar, daß bei Verwendung eines Ritzels einer anderen Baugröße auch das Tellerrad oder das Differentialgehäuse gewechselt werden muß, um das Ritzel und das Tellerrad auszurichten und zu paaren.
• Wenn für Mehrfach-Übersetzungsverhältnisse ein gemeinsames Differentialgehäuse und eine gemeinsame Stelle für den Flansch verwendet werden sollen, muß die Stärke des Tellerrades erhöht oder vermindert werden, damit das Ritzel mit dem Tellerrad gepaart werden kann. Für ein Ritzel mit größerem Durchmesser muß nämlich ein dünneres Tellerrad verwendet werden, und umgekehrt muß für ein Ritzel mit kleinerem Durchmesser ein stärkeres Tellerrad verwendet werden. Jedoch ist die Verwendung eines stärkeren Tellerrades lediglich zur Aufrechterhaltung des Eingriffs mit dem Ritzel unerwünscht, da es das Tellerrad unnötigerweise schwerer und teurer macht. Infolgedessen ist für eine Reihe unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse ein Differentialgehäuse mit einem unterschiedlichen Ort für den Flansch verwendet worden. Dies ist ebenfalls unerwünscht, weil mehrfache Differentialgehäuse hergestellt werden müssen, was die Achsbaugruppe verteuert. Es besteht daher ein Bedarf an einer Achsbaugruppe, bei der für mehrfache Achsübersetzungsverhältnisse ein gemeinsames Differentialgehäuse und eine begrenzte Änderung der Tellerradstärke verwendet werden.
• In einigen Fällen ist bei einem Kegelrädersatz ein unterschiedlicher Ritzelversatz erwünscht, damit eine optimierte Zahnradkonstruktion für eine bestimmte Anwendung passend ist. In einer echten Situation ist für ein Fahrzeug ein Spiralkegelrädersatz (kein Versatz) am besten, während für ein anderes Fahrzeug ein Hypoidrädersatz (mit Versatz) ideal ist. Eine Änderung des Ritzelversatzes erfordert üblicherweise die Änderung größerer Strukturen wie z. B. des Trägergehäuses, was wirtschaftlich ungünstig ist.
• Zusammenfassung der Erfindung und Vorteile
• Die vorliegende Erfindung schafft eine Antriebsachsbaugruppe, die ein Achsgehäuse mit einem Hohlraum umfaßt. In dem Hohlraum ist ein Differentialgehäuse angeordnet. Das Tellerrad ist an dem Differentialgehäuse gelagert, beispielsweise indem das Tellerrad an einem sich von dem Differentialgehäuse erstreckenden Flansch befestigt ist. Die Antriebswelle und das Ritzel, die um eine erste Achse drehbar sind, sind von einem Planetenträger exzentrisch gelagert. Der Planetenträger kann für unterschiedliche Achsbaugruppen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen und unterschiedlichem Ritzelversatz verwendet werden. Darüber hinaus kann das gleiche Differentialgehäuse für die unterschiedlichen Achsbaugruppen verwendet werden. Der Planetenträger ist relativ zu dem Trägergehäuse zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verdrehbar, in denen die erste Achse eine erste bzw. eine zweite Strecke von dem Tellerrad beabstandet ist. Auf diese Weise können der Ritzelversatz und der Zahnradmontageabstand variiert werden. Der Planetenträger wird vorzugsweise mit Befestigungselementen in einer der Stellungen an dem Gehäuse befestigt, um einen bestimmten Rädersatz unterzubringen.
• Durch die vorliegende Erfindung wird dementsprechend eine Achsbaugruppe bereitgestellt, bei der für mehrfache Achsübersetzungsverhältnisse und mehrfachen Ritzelversatz ein gemeinsames Differentialgehäuse und eine begrenzte Änderung der Tellerradstärke verwendet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind durch die Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung verständlich, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird; darin zeigen:
• Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Teils einer Achsbaugruppe im Bereich der Differentialbaugruppe;
• Fig. 2 eine Seitenschnittansicht des Planetenträgers der vorliegenden Erfindung; und
• Fig. 3 eine Endansicht des in Fig. 2 gezeigten Planetenträgers.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Eine Antriebsachsbaugruppe 10 ist in Fig. 1 gezeigt. Die Antriebsachsbaugruppe 10 umfaßt ein Achsgehäuse 12, das aus mehreren Bauteilen gebaut sein kann. Das Achsgehäuse 12 weist üblicherweise in einem Mittelteil der Antriebsachsbaugruppe 10 einen Hohlraum 14 auf. In dem Hohlraum 14 ist eine Differentialbaugruppe 16 angeordnet, die ermöglicht, daß sich die an den Enden der Antriebsachsbaugruppe 10 gelagerten Räder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit drehen können. Die Differentialbaugruppe 16 umfaßt ein Differentialgehäuse 18 mit einem sich von diesem erstreckenden Flansch 20. An dem Achsgehäuse 12 ist eine Abdeckung 15 befestigt, von der aus die Differentialbaugruppe 16 zugänglich ist. Das Differentialgehäuse 18 ist durch Lager 19 im Achsgehäuse 12 gelagert. An dem Differentialgehäuse 18 ist ein Tellerrad 22 gelagert, das vorzugsweise durch Befestigungselemente 23 an dem Flansch 20 befestigt ist. An dem Differentialgehäuse 18 ist ein Gelenkkreuz 26 befestigt, welches Ausgleichsräder 28, üblicherweise Kegelräder, lagert. Im Achsgehäuse 12 sind entgegengesetzte Achswellen 30 gelagert, die mit seitlichen Zahnrädern 32 verbunden sind, die mit den Ausgleichskegelrädern 28 in Eingriff stehen.
• Die Ritzelanordnung ist oft von einem Teil des Achsgehäuses 12 gelagert, der daran einstückig angeformt ist. Die Ritzelanordnung ist also von einem Teil des Achsgehäuses gelagert, der nicht abnehmbar ist. Bei der vorliegenden Erfindung findet ein abnehmbarer Planetenträger 36 zur Lagerung einer Ritzelanordnung 40 Verwendung. Der Planetenträger 36 weist einen Vorsprung 38 auf, der in einer Öffnung 39 im Achsgehäuse 12 aufgenommen ist. Der Vorsprung 38 und die Öffnung 39 sind vorzugsweise im Querschnitt zylindrisch, wobei wie in Fig. 3 ersichtlich eine Mitte durch die Achse O dargestellt ist. Durch die vorliegende Erfindung wird die Verwendung eines einzigen Planetenträgers 36 und eines einzigen Differentialgehäuses 18 ermöglicht, die verwendet werden können, um für unterschiedliche Achsbaugruppen 10 mehrfache Zahnradmontageabstände vorzusehen.
• Die Ritzelanordnung 40 umfaßt eine Antriebswelle 42 und an deren Ende ein Ritzel 44, das damit einstückig ausgebildet oder separat daran befestigt sein kann. Der Ritzelstumpf 42 ist durch Lager 43 im Planetenträger 36 gelagert. Der Planetenträger 36 weist einen radialen Fortsatz 46 oder Flansch auf, der zur Befestigung des Planetenträgers 36 am Achsgehäuse 12 verwendet werden kann. Zur Befestigung des Planetenträgers 36 am Achsgehäuse 12 weist der Planetenträger vorzugsweise in dem radialen Fortsatz 46 mehrere Löcher 48 zur Aufnahme von Befestigungselementen 50 oder Schrauben auf.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 dreht sich das Ritzel 44 um eine erste oder Ritzelachse X. Das Tellerrad 22 dreht sich um eine zweite oder Tellerradachse Y, die zur Ritzelachse X quer verläuft. Die Achsen X und Y können sich schneiden oder nicht schneiden. Wenn sich das Ritzel 44 und das Tellerrad 22 schneiden, werden sie Spiralkegelräder genannt. Wenn sich das Ritzel 44 und das Tellerrad 22 nicht schneiden, werden sie Hypoidräder genannt. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist die Ritzelanordnung 40 exzentrisch im Planetenträger 36 gelagert. Wenn der Planetenträger 36 um eine Mittelachse O gedreht wird, bewegt sich die Ritzelachse X folglich in einem Bogen R. In dieser Weise kann das Ritzel 44 auf das Tellerrad 22 zu oder von diesem weg bewegt werden, so daß Ritzel 44 mit verschiedenen Durchmessern untergebracht und somit Mehrfach- Übersetzungsverhältnisse vorgesehen werden können. Anders ausgedrückt, der Zahnradmontageabstand kann durch Verdrehen des Planetenträgers 36 geändert werden. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind das Ritzel 44 und das Tellerrad 22 Hypoidräder, oder anders gesagt, die Achsen X und Y sind relativ zueinander versetzt und schneiden sich nicht. Durch Verdrehen des Planetenträgers 36 kann der Ritzelversatz auf Null eingestellt werden, oder der Ritzelversatz kann beliebig vergrößert oder verkleinert werden. Auf diese Weise werden der Zahnradmontageabstand und der Ritzelversatz gleichzeitig geändert, indem der Planetenträger 36 verdreht wird.
• Wie oben erwähnt, ist das Tellerrad 22 an einem Flansch 20 des Differentialgehäuses 18 befestigt. Im Stand der Technik sind eine Reihe von Gußerzeugnissen für Differentialgehäuse mit unterschiedlichen Flanschstellen bereitgestellt worden, oder die Stärke der Tellerräder 22 ist erhöht oder verringert worden, damit Ritzel 44 mit verschiedenen Durchmessern untergebracht und somit Mehrfach- Übersetzungsverhältnisse für unterschiedliche Achsbaugruppen vorgesehen werden konnten. Zur Gewichts- und Kostenverringerung der Achsbaugruppe ist es jedoch erwünscht, gemeinsame Teile für mehrere Achsbaugruppen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen zu verwenden. Wenn ein anderes Ritzel 44 verwendet wird, um ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zu erhalten, oder wenn ein anderer Ritzelversatz gewünscht ist, dann kann der Planetenträger 36 weiterverdreht oder zwischen mehreren Stellungen bewegt werden, um das Ritzel 44 von dem Tellerrad 22 weg oder darauf zu zu bewegen und das Ritzel 44 und das Tellerrad 22 miteinander zu paaren und längs des Tellerrades 22 in Eingriff miteinander zu bringen, was durch die exzentrische Anordnung der Ritzelachse X am Planetenträger 36 ermöglicht wird.
• Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, ist die Ritzelachse X von der Mittelachse O des Planetenträgers 36 beabstandet. Die Mittelachse O ist vorzugsweise die Mitte des Vorsprungs 38, so daß der Vorsprung 38 als Führung benutzt werden kann, um die der Planetenträger 36 in der Öffnung 39 des Achsgehäuses 12 festgelegt werden kann. Der Planetenträger 36 kann um die Mittelachse O zwischen den mehreren Stellungen A, B und C festgelegt werden. Stellung A ist die Ritzelachse X, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt. Wird ein kleineres Ritzel 44 verwendet, um eine Achsbaugruppe 10 mit einem höheren Übersetzungsverhältnis zu erhalten, so kann der Planetenträger 36 in die Stellung B verdreht oder weitergedreht werden, um den Zahnradmontageabstand zu verringern. Wird ein größeres Ritzel 44 verwendet, um eine Achsbaugruppe 10 mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis zu erhalten, so kann der Planetenträger 36 in die Stellung C verdreht oder weitergedreht werden, wodurch das Ritzel 44 in einem größeren Abstand vom Tellerrad 22 angebracht wird. Auf diese Weise können ein gemeinsames Differentialgehäusegußteil 18 und ein gemeinsames Planetenträgergußteil 36 verwendet werden, um für unterschiedliche Achsbaugruppen 10 Mehrfach- Übersetzungsverhältnisse und einen mehrfachen Ritzelversatz zu erhalten. Die Löcher 48 in dem radialen Fortsatz 46 können zahlenmäßig und bezüglich ihrer Anordnung derart sein, daß die Verwendung des gleichen Planetenträgers 36 für mehrere Achsbaugruppen erleichtert ist.
• Die Erfindung ist in veranschaulichender Weise beschrieben worden, und es versteht sich, daß die Terminologie, die verwendet worden ist, von der Art der Wörter her beschreibend und nicht einschränkend sein soll. Angesichts der obigen Lehren sind offensichtlich viele Abänderungen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche anders als wie konkret beschrieben ausgeführt werden kann. Beispielsweise kann die Erfindung auch bei anderen mechanischen Vorrichtungen als für Achsen verwendet werden.

Claims (11)

1. Antriebsachsbaugruppe mit:
einem Achsgehäuse mit einem Hohlraum;
einem in dem Hohlraum angeordneten Differentialgehäuse;
einem an dem Differentialgehäuse gelagerten Tellerrad; und
einem Planetenträger, der eine Antriebswelle mit einem um eine erste Achse drehbaren Ritzel exzentrisch lagert, wobei der Planetenträger relativ zu dem Achsgehäuse zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verdrehbar ist, in denen die erste Achse eine erste bzw. eine zweite Strecke von dem Tellerrad beabstandet ist, und zur Änderung eines Zahnradmontageabstands und eines Ritzelversatzes in einer der Stellungen an dem Achsgehäuse befestigt ist.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das Differentialgehäuse einen Flansch aufweist und das Tellerrad an dem Flansch befestigt ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das Achsgehäuse eine Öffnung aufweist und der Planetenträger einen Vorsprung aufweist, der in der Öffnung aufgenommen ist, wobei der Vorsprung in der Öffnung im Achsgehäuse verdrehbar ist.

4. Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das Tellerrad um eine zur ersten Achse quer verlaufende zweite Achse drehbar ist und bei der sich die erste und die zweite Achse in der ersten Stellung nicht schneiden.

5. Baugruppe nach Anspruch 4, bei der sich die erste und die zweite Achse in der zweiten Stellung nicht schneiden.

6. Baugruppe nach Anspruch 4, bei der sich die erste und die zweite Achse in der zweiten Stellung schneiden, um einen Ritzelversatz von Null vorzusehen.

7. Baugruppe nach Anspruch 1, bei der der Planetenträger einen radialen Fortsatz aufweist, mit dem der Planetenträger an dem Achsgehäuse befestigt ist, wobei das Ritzel relativ zu dem radialen Fortsatz exzentrisch angeordnet ist.

8. Baugruppe nach Anspruch 1, bei der das Differentialgehäuse ein Gelenkkreuz umfaßt, das Ausgleichskegelräder lagert, die mit seitlichen Zahnrädern kämmen, welche mit zwei in dem Achsgehäuse gelagerten Achswellen verbunden sind.

9. Verfahren zur Montage einer Antriebsachsbaugruppe, mit den folgenden Schritten:

a) eine Ritzelanordnung wird in einen Planetenträger eingesetzt;

b) der Planetenträger wird relativ zu einem Achsgehäuse verdreht, um die Ritzelanordnung auf ein Tellerrad auszurichten;

c) die Ritzelanordnung wird mit dem Tellerrad gepaart; und

d) der Planetenträger wird an dem Achsgehäuse befestigt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem in Schritt b) ferner die Ritzelanordnung in einem Bogen auf das Tellerrad zu bewegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem in Schritt b) ferner der Planetenträgervorsprung in eine Achsgehäuseöffnung eingesetzt wird.