DE10260354A1

DE10260354A1 - Achsgetriebe mit gegossenem Gehäuse und Gussform dazu

Info

Publication number: DE10260354A1
Application number: DE2002160354
Authority: DE
Inventors: Martin Leitner
Original assignee: Steyr Daimler Puch Fahrzeugtechnik AG and Co KG
Current assignee: Magna Steyr Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-07-17

Abstract

Das gegossene Gehäuse eines Achsgetriebes enthält eine Eingangswelle (3) mit Lagerung (6, 7) und Triebling (5), ein Tellerrad (12) und eine linke und eine rechte Ausgangswelle. Um allen schmier- und gießtechnischen Erfordernissen mit möglichst geringem Aufwand zu entsprechen, DOLLAR A a) ist im Inneren des Gehäuses (1) eine im Wesentlichen vertikale Trennwand (20) vorgesehen, die einen Nebenraum (19) von einem Hauptraum (18) trennt, und sich ein Spritzbereich des Trieblings (5) bis zu den Lagersitzen (4) für die Lager (6, 7) des Trieblings erstreckt, DOLLAR A b) hat die Trennwand (20) eine erste Öffnung (21) im Spritzbereich des Trieblings (5), eine zweite Öffnung (22) im Bereich der Lagersitze (4) und eine dritte Öffnung (23) am tiefsten Punkt des Nebenraumes (19) und DOLLAR A c) ist in dem Nebenraum (19) eine geneigte Querrippe (25), die von der ersten (21) zur zweiten (22) Öffnung (21, 22) und unter diesen Öffnungen verläuft. DOLLAR A Die entsprechende Gussform besitzt einen Nebenkern, dessen die Öffnungen (21, 22, 23) bildenden Teile auch als Kernmarken dienen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe mit gegossenem Gehäuse, welches eine Eingangswelle mit Lagerung und Triebling, ein Tellerrad mit einem Differential und eine linke und eine rechte Ausgangswelle enthält, und wobei das Gehäuse Lagersitze für die Lager des Trieblings und des Differentiales hat.
Die Lager des Trieblings sind wegen dessen hoher Belastung und Drehzahl und wegen dessen fliegender Anordnung hoch belastet und entsprechend konstruiert und dimensioniert, sie stellen daher auch hohe Anforderungen an die Schmierung. Sie muss bei niederen Drehzahlen ausreichend sein und soll bei höheren Drehzahlen möglichst kleine Plantschverluste verursachen und trotzdem für gute Kühlung sorgen. All das bei veränderlicher räumlicher Lage des Gehäuses, etwa für die Achse eines Geländefahrzeuges. Bei den für die Lagerung des Trieblings gerne eingesetzten paarweise angeordneten Kegelrollenlagern kommt als weiteres Problem noch deren Pumpwirkung hinzu, die eine ausreichende Ölzufuhr und zusätzlich noch einen Abfluß für das gepumpte Öl erfordern, um den daran meist anschließenden Dichtring zu entlasten.
Die Förderung des Schmieröles geht üblicherweise von dem in einen Ölsumpf im Boden des Gehäuses eintauchenden Tellerrad aus. Das so im Gehäuse herumgeschleuderte Öl wird an der Innenwand des Gehäuses aufgefangen und über Bohrungen zu den diversen Schmierstellen, und damit auch zu den Lagern des Trieblings geführt. In der Praxis bekannte gegossene Gehäuse haben dazu Kanäle, die entweder gebohrt oder gleich eingegossen sind. Zu letzterem müssen filigrane Kernteile in den Kern der Gießform eingesetzt werden, was arbeitsaufwendig, störungsanfällig und teuer ist.

Es ist daher Ziel der Erfindung, ein derartiges Gehäuse so zu gestalten, dass allen schmier- und gießtechnischen Erfordernissen mit möglichst geringem Aufwand entsprochen ist. Die Erfindung richtet sich daher auf das Gehäuse und auf die zu dessen Herstellung eingesetzte Gießform.

Erfindungsgemäß weist das Gehäuse folgende Merkmale auf:

a) im Inneren des Gehäuses ist eine im Wesentlichen vertikale Trennwand vorgesehen, die einen Nebenraum von einem Hauptraum trennt, und die sich im Wesentlichen in Richtung der Eingangswelle vom Spritzbereich des Trieblings bis zu den Lagersitzen für die Lager des Trieblings erstreckt,
b) die Trennwand hat eine erste Öffnung im Spritzbereich des Trieblings, eine zweite Öffnung im Bereich der Lagersitze, und eine dritte Öffnung am tiefsten Punkt des Nebenraumes, die die Verbindung zum Hauptraum herstellt,
c) in dem Nebenraum ist eine geneigte Querrippe, die von der ersten abfallend zur zweiten Öffnung und unter beiden Öffnungen verläuft.

Zunächst versteift die Trennwand das Gehäuse und bildet eine Nebenkammer, von der die Öffnungen für die Ölführung ausgehen, und in der der Ölspiegel höher als in dem Ölsumpf sein kann. So können die Öffnungen weit und kurz sein, was große strömende Menge bei geringem Druckverlust bedeutet. Ohne großen Mehraufwand können so noch weitere Öff- nungen vorgesehen sein. Die Nebenkammer wird von dem vom Triebling abgeschleuderten Öl durch eine sehr große Öffnung, die die Form einer Tasche (Anspruch 6) haben kann, gespeist. Um das Öl von der ersten Öffnung in den Bereich der zweiten Öffnung, zu den Lagern des Trieblings, zuverlässig zu fördern, ist die Querrippe vorgesehen, die nebstbei noch eine weitere Versteifung des Gehäuses bildet. Der Ölspiegel im Nebenraum kann durch Wahl des Durchtrittsquerschnittes der dritten Öffnung beeinflusst werden.

Auch gießtechnisch bietet diese Gestaltung wesentliche Vorteile. Es müssen keine einzelnen Kerneinsätze mehr manipuliert werden, sondern ein einziger Nebenkern, der einfach mit dem Hauptkern gemeinsam in die Form für die Aussenkontur einsetzbar ist.

Besonders gut ist die Raumausnutzung und reichlich das Ölangebot, wenn in bevorzugter Ausgestaltung, die Trennwand ganz auf einer Seite der die Achse der Eingangswelle enthaltenden gedachten Vertikalebene ist, und zwar auf jener Seite, zu der der Umfangsgeschwindigkeitsvektor im obersten Punkt des Trieblings bei Vorwärtsfahrt hinweist (Anspruch 2).

In einer bevorzugten Ausführungsform endet die Querrippe oben unter nur einem Teil der ersten Öffnung, der Rest der ersten Öffnung zu einem ersten Rücklauf offen ist, und umgibt unten die zweite Öffnung nur teilweise und endet in einer Staukante, wobei auf der der zweiten Öffnung abgewandten Seite der Staukante ein zweiter Rücklauf zum tiefsten Punkt der Nebenkammer vorgesehen ist (Anspruch 3). Hinsichtlich der Ölführung bedeutet das, dass nur ein Teil des vom Triebling abgeschleuderten Öles über die Querrippe zur zweiten Öffnung geleitet wird und der Rest unter Umgehung der Querrippe durch einen zweiten Rücklauf in den darunter liegenden Teil der Nebenkammer fließt. Die Staukante hält das Ölniveau vor der zweiten Öffnung, auch bei Lageänderung des ganzen Achsgetriebes, konstant und bildet gleichzeitig einen weiten Überlauf für dort nicht benötigtes Öl. Gießtechnisch bedeutet das einen der Querrippe entsprechenden Schlitz im Nebenkern, der auf diese Weise einstückig bleibt.

In Weiterbildung der Erfindung führt die zweite Öffnung in eine zwischen den beiden Lagern des Trieblings gebildete Kammer (Anspruch 4) und hat die Trennwand eine vierte Öffnung, die von dem Rücklauf in der Nebenlcammer zu einem Raum zwischen dem äusseren Lager des Trieblings und einem Dichtring führt (Anspruch 5). Die vierte Öffnung zur Ableitung von Öl aus der Lagerung kann so fast ohne Mehraufwand hergestellt werden und hat einen Abfluss direkt in den unteren Bereich der Nebenkammer. Diese Anordnung ist bei Einsatz von Kegelrollenlagern in X-Anordnung wegen deren Förderwirkung besonders vorteilhaft.

In weiterer Ausgestaltung ist die erste Öffnung als Ölfangtasche ausgebildet (Anspruch 6) und ist im Nebenraum unter der Querrippe ein Beruhigungsraum geschaffen (Anspruch 7). Dadurch wird die Kühlwirkung des 3 Ölkreislaufes verstärkt.

Die Erfindung betrifft auch die Gussform zur Herstellung eines Gehäuses eines Achsgetriebes, bestehend aus der Außenform und einem Kern, wobei das Gehäuse eine Zwischenwand mit Öffnungen enthält, kurzum eines erfindungsgemäßen Gehäuses. Die Gussform soll die möglichst einfache, genaue und billige Herstellung des Gehäuses mitsamt der Nebenkammer erlauben.

Erfindungsgemäß ist ein Nebenkern zur Bildung einer Nebenkammer vorgesehen, welcher zur Bildung der Öffnungen im Gehäuse von seinem Körper abstehende Fortsätze hat, mittels derer er bezüglich des Kernes positioniert ist (Anspruch 8). Die Fortsätze des Kernes bilden somit beim Guss die Öffnungen des Gehäuses und dienen als Kernmarken der Positionierung des Nebenkernes am Kern der Gießform. Das Vereinigen und Einsetzen der Kernteile in die Gießform ist dann ganz einfach und sicher. Diese Vorteile werden unabhängig von der Gestaltung und Teilung der die Aussenkontur des Gehäuses bestimmenden Teile der Gießform geerntet. Somit ist die Erfindung für sehr verschieden ausgeführte und geteilte Gehäuse verwendbar.

Besonders erleichtert wird der Einbau in Weiterbildung der Erfindung, wenn zumindest drei in dieselbe Richtung weisende Fortsätze an weit voneinander entfernten Stellen des Nebenkernes vorgesehen sind (Anspruch 9). Das Zusammenfügen der beiden Kernteile ist dann besonders einfach und die Positionierung eindeutig, genau und zuverlässig.

Schließlich kann der Körper des Nebenkernes zur Bildung einer Querrippe im Gehäuse einen Schlitz haben, der durch den Körper hindurch geht und 3 in sich geschlossen ist (Anspruch 10). Letzteres bedeutet, dass der Nebenkern nicht in zwei Teile auseinanderfallen kann, weil der Schlitz in ausreichendem Abstand vom Rand endet. Die gießtechnisch erwünschte Größe dieses Abstandes kommt auch der Weite der Rückflusskanäle im fertigen Gehäuse zugute.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Achsgetriebes,
Fig. 2 Ansicht nach II der Fig. 1,
Fig. 3 Schnitt AA in Fig. 2,
Fig. 4 Schnitt EE in Fig. 2,
Fig. 5 Schnitt FF in Fig. 3,
Fig. 6 Schnitt GG in Fig. 3,
Fig. 7 Schnitt BB in Fig. 3,
Fig. 8 Schnitt CC in Fig. 3,
Fig. 9 Schnitt DD in Fig. 3,
Fig. 10 axonometrische Ansicht eines Teiles der Gussform,
Fig. 11 Ansicht nach XI in Fig. 10,
Fig. 12 Ansicht nach XII in Fig. 10,
Fig. 13 Ansicht nach XIII in Fig. 10,
In Fig. 1 ist das gegossene Gehäuse summarisch mit 1 bezeichnet, sein Deckel mit 2. Das Gehäuse enthält eine Eingangswelle 3 mit einem Triebling 5, für die das Gehäuse 1 Lagersitze 4 hat. Eingangswelle 3 und Triebling 5 sind drehfest miteinander verbunden und in Kegelrollenlagern 6, 7 gelagert. Nach aussen hin ist das Lager 7 mit einem Dichtring 8 abgeschlossen. Die geometrische Achse der Eingangswelle ist mit 10 bezeichnet, ihr Anschlussflansch mit 9.
Weiters enthält das Gehäuse 1 ein mit dem Triebling 5 kämmendes Tellerrad 12, das in bekannter und nicht dargestellter Weise ein Differentialgetriebe enthält. Mit 13 ist ein Lagersitz für eine der beiden Seiten des Tellerrades mit Differential (nicht dargestellt) bezeichnet. Die geometrische Achse des Tellerrades beziehungsweise des Differentiales ist mit 14 bezeichnet und liegt etwas tiefer als die Achse 10 der Eingangswelle.
Zwischen den Lagern 6, 7 ist eine Kammer 16 und zwischen dem Lager 7 und dem Dichtring 8 eine Kammer 17 gebildet. Weiters ist das Innere des Gehäuses 1 durch eine Trennwand 20 in einen Hauptraum 18 und einen Nebenraum 19 unterteilt. Das ist in Fig. 7 am besten zu sehen.
Die Trennwand 20 hat drei Öffnungen: eine erste Öffnung 21 im Spritzbereich des Trieblings 5, eine zweite Öffnung 22 im Bereich der Lagersitze 4, eine dritte Öffnung 23 am tiefsten Punkt des Nebenraumes 19 und eine vierte Öffnung 24 in der Nähe der Kammer 17. Die Trennwand 20 ist im wesentlichen vertikal und erstreckt sich in Richtung der Eingangswelle 3 vom Spritzbereich des Trieblings bis zu den Lagersitzen 4, wobei sie den Hauptraum 18, in dem sich das Tellerrad 12 und der Triebling 5 befinden, frei lässt. Dazu weicht sie in der Region des Trieblings 5 und der Lagersitze 4 entsprechend von der Vertikalen ab.
In dem so gebildeten Nebenraum 19 ist eine zur Horizontalen geneigte Querrippe 25 vorgesehen, die von der ersten (21) zur zweiten (22) Öffnung und unter diesen Öffnungen 21, 22 verläuft. Die Querrippe 25 fangt somit einen Teil des durch die erste Öffnung 21 geschleuderten Schmieröles auf und leitet diesen zur zweiten Öffnung 22 und damit zur Schmierung der Lager 6, 7. Der Rest des durch die erste Öffnung 21 geschleuderten Öles fliesst am oberen Ende der Querrippe 25 vorbei durch einen ersten Rücklauf 26 in den unteren Teil des Nebenraumes 19. Der untere Teil der Querrippe 25 umgibt teilweise die zweite Öffnung 22 und bildet ein etwas aufwärtsragendes unteres Ende in einer Staukante 28. Diese sorgt für ein konstantes Ölniveau 29 in deren Staubereich und somit für gleichmässige Ölzufuhr zu den Lagern 6, 7, unabhängig von der Lage des ganzen Gehäuses 1. Das Überangebot an Schmieröl strömt über die Staukante 28 hinweg in einen zweiten Rücklauf 27 wieder in den unteren Teil des Nebenraumes 19. In den zweiten Rücklauf 27 mündet auch die vierte Öffnung 24, durch die von dem Kegelrollenlager 7 durch dessen Pumpwirkung gefördertes Öl von der zwischen dem Lager 7 und dem Dichtring 8 gebildeten Kammer 17 in den zweiten Rücklauf 27 abströmt.
Fig. 2 bis Fig. 9 zeigen das Gussgehäuse 1 in allen für die Erfassung seiner komplizierten Raumform nötigen Schnitten. Da diese Figuren im wesentlichen das an Hand der Fig. 1 beschriebene zeigen, wird auf sie nur dort eingegangen, wo weitere Details zu erwähnen sind.
In Fig. 5 ist ein Horizontalschnitt durch die Trennwand 20 und den oberen Teil 35 des Nebenraumes 19 zu sehen. Der Nebenraum ist hier im oberen Teil nur sehr schmal und wird von der Querrippe 25 begrenzt. Jenseits dieser ist der erste Rücklauf 26 zu erkennen.
In Fig. 6 ist der Umfangsgeschwindigkeitsvektor 36 im obersten Punkt des Trieblings 5 bei Vorwärtsfahrt eingezeichnet. Er weist zu der ersten Öffnung 21 hin, die hier als Ölfangtasche 37 ausgebildet ist, an der die Trennwand 20 (hier deren von der vertikalen abweichender Teil 20') in einer Abstreifkante 38 (siehe auch Fig. 3) endet. Schliesslich ist hier auch noch im Hauptraum 18 der Spiegel 39 des Ölsumpfes eingezeichnet.
Anhand der Fig. 10 bis Fig. 13 wird nun eine für die Herstellung eines erfindungsgemässen Gehäuses besonders geeignete Gussform beschrieben. Dabei entspricht naturgemäß alles Körperliche der Gussform einem Hohlraum des Gussstückes und umgekehrt.
In Fig. 11 ist zu erkennen, dass die Gussform aus einer die Aussenkontur des Gehäuses 1 bestimmenden Aussenform 61 und einem Kern 60 zusammengesetzt ist, der selbst aus verschiedenen Teilen bestehen kann und in bekannter Weise bezüglich der Aussenform 61 positioniert ist. Der gesamte Kern besteht so aus dem Hauptkern 60 und aus einem erfindungsgemäßen Nebenkern 50. Der zwischen dem Nebenkern 50 und dem Hauptkern 60 Hohlraum 20* entspricht der Trennwand 20 des Gussstückes.
In Fig. 10 ist die Raumform des Nebenkernes 50 zu erkennen. Er besteht aus einem Kernkörper 51, dessen Raumform der des Nebenraumes 19 entspricht und einer Reihe von Fortsätzen, die den diversen Öffnungen in der Trennwand 20 entsprechen: der erste Fortsatz 52 ist ziemlich breit und entspricht der ersten Öffnung 21 bzw. der Ölfangtasche 37, der zweite Fortsatz 53 entspricht der zweiten Öffnung 22, durch die den Lagern Schmieröl zugeführt wird, der dritte Fortsatz 54 entspricht der dritten Öffnung 23 im tiefsten Punkt des Nebenraumes 19 und der vierte Fortsatz 55 der vierten Öffnung 24, durch die Öl aus der Lagerzone abgeführt wird.
Weiters ist im Kernkörper 51 ein Schlitz 56 ausgespart, der der Querrippe 25 des Gussstückes entspricht. Dieser Schlitz 56 durchdringt den Kernkörper 51 über seine ganze Dicke (man kann "hindurchschauen"). Er hat, wie in Fig. 12 und Fig. 13 besser zu sehen, ein oberes Ende 66 und ein unteres Ende 67. Das obere Ende 66 ist von der Aussenkontur des Kernkörpers 51 so weit entfernt, dass ein Steg 68 überbleibt. Das untere Ende 67 des Schlitzes 56 ist aufwärts geführt, entsprechend der Staukante 28 des Gussstückes in Fig. 1, wobei auch ein Steg 69 zur Aussenkontur des Kernkörpers 51 frei bleibt. Die Stege 68, 69 sind breit genug um dem Kernkörper 51 ausreichende Festigkeit zu geben einerseits, und andererseits um am fertigen Gussstück ausreichend grosse Querschnitte für den ersten und zweiten Rücklauf 27, 28 zu haben.
In Fig. 11 sind schliesslich noch Vertiefungen 62 angedeutet, in die die Fortsätze 52 bis 55 zur Positionierung des Nebenkernes 50 bezüglich des Hauptkernes 60 passen; so wirken sie als Kernmarken. Dadurch, dass die Fortsätze 52 bis 55 weit voneinander entfernt sind, kann der Nebenkern 50 lagegenau und passgenau mit dem Hauptkern 60 zusammengesetzt und dann gemeinsam mit diesem in die Außenform 61 eingesetzt werden.
So können ohne irgendeine mechanische Bearbeitung des Gussstückes alle erforderlichen Schmierölwege in einfachster Weise hergestellt und nebstbei noch thermische Erfordernisse und Festigkeitserfordernisse besser als in bekannten Konstruktionen erfüllt werden.

Claims

1. Achsgetriebe mit gegossenem Gehäuse, welches eine Eingangswelle (3) mit Lagerung und Triebling (5), ein Tellerrad (12) mit einem Differential und eine linke und eine rechte Ausgangswelle enthält, und wobei das Gehäuse (1) Lagersitze (4) für die Lager (6, 7) des Trieblings hat, dadurch gekennzeichnet, dass

a) im Inneren des Gehäuses (1) eine im Wesentlichen vertikale Trennwand (20) vorgesehen ist, die einen Nebenraum (19) von einem Hauptraum (18) trennt, und die sich im Wesentlichen in Richtung der Eingangswelle (3) vom Spritzbereich des Trieblings (5) bis zu den Lagersitzen (4) für die Lager (6, 7) des Trieblings erstreckt,

b) die Trennwand (20) eine erste Öffnung (21) im Spritzbereich des Trieblings (5), eine zweite Öffnung (22) im Bereich der Lagersitze (4), und eine dritte Öffnung (23) am tiefsten Punkt des Nebenraumes (19) hat, die die Verbindung zum Hauptraum (18) herstellt,

c) in dem Nebenraum (19) eine geneigte Querrippe (25) ist, die von der ersten (21) zur zweiten (22) Öffnung (21, 22) und unter diesen Öffnungen verläuft.

2. Achsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (20) ganz auf einer Seite der die Achse der Eingangswelle (3) enthaltenden gedachten Vertikalebene ist, und zwar auf jener Seite, zu der der Umfangsgeschwindigkeitsvektor (36) im obersten Punkt des Trieblings (5) bei Vorwärtsfahrt weist.

3. Achsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrippe (25) oben unter nur einem Teil der ersten Öffnung (21) endet, der Rest der ersten Öffnung (21) zu einem ersten Rücklauf (26) offen ist, und unten die zweite Öffnung (22) teilweise umgibt und in einer Staukante (28) endet, wobei auf der der zweiten Öffnung (22) abgewandten Seite der Staukante (28) ein zweiter Rücklauf (27) zum tiefsten Punkt der Nebenkammer (19) vorgesehen ist.

4. Achsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (22) in eine zwischen den beiden Lagern (6, 7) des Trieblings (5) gebildete Kammer (16) führt.

5. Achsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (20) eine vierte Öffnung (24) hat, die von dem zweiten Rücklauf (27) zu einem Raum (17) zwischen dem äusseren Lager (7) des Trieblings (5) und einem Dichtring (8) führt.

6. Achsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung (21) als Ölfangtasche (37) ausgebildet ist.

7. Achsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Nebenraum (19) unter der Querrippe (25) ein Beruhigungsraum geschaffen ist.

8. Gussform für die Herstellung eines Gehäuses eines Achsgetriebes, bestehend aus der Außenform (61) und einem Kern(60), wobei das Gehäuse (1) eine Zwischenwand (20) mit Öffnungen (21, 22, 23, 24) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nebenkern (50) zur Bildung eines Nebenraumes (19) vorgesehen ist, welcher zur Bildung der Öffnungen (21, 22, 23, 24) im Gehäuse (1) von seinem Körper (51) abstehende Fortsätze (52, 53, 54, 55) hat, mittels derer er bezüglich des Kernes (60) positioniert ist.

9. Gussform für die Herstellung eines Gehäuses nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass drei in dieselbe Richtung weisende Fortsätze (52, 53, 54) an weit voneinander entfernten Stellen des Nebenkernes (50) vorgesehen sind.

10. Gussform für die Herstellung eines Gehäuses nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (51) des Nebenkernes (50) zur Bildung einer Querrippe (25) im Gehäuse (1) einen Schlitz (56) hat, der durch den Körper hindurch geht und in sich geschlossen ist.