DE10312347A1

DE10312347A1 - Achsgetriebe mit integrierten Gleichlaufdrehgelenken

Info

Publication number: DE10312347A1
Application number: DE2003112347
Authority: DE
Inventors: Colin Dipl.-Ing.(FH) Zaers; Hans-Peter Dipl.-Ing. Nett; Heinzwilli Fuchs
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-21
Also published as: DE10312347B4

Abstract

Achsgetriebe mit einem Getriebegehäuse 11, einem im Getriebegehäuse drehbar gelagerten Differentialkorb 15, zwei im Differentialkorb 15 drehbar gelagerten koaxial angeordneten Seitenwellenrädern 25, 26, mehreren im Differentialkorb 15 drehbar gelagerten, mit diesem umlaufend angeordneten Ausgleichsrädern 27, die mit den beiden Seitenwellenrädern 25, 26 in Verzahnungseingriff sind. Mit einem der Seitenwellenräder 25 ist ein erstes Gleichlaufdrehgelenk 29 fest verbunden, das innerhalb des Differentialkorbs 15 liegt. Mit dem anderen der Seitenwellenräder 26 ist eine Zwischenwelle 30 fest verbunden, die mit einem außerhalb des Differentialkorbs 15 liegenden zweiten Gleichlaufdrehgelenk 44 antreibend verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe mit einem Getriebegehäuse, einem im Getriebegehäuse drehbar gelagerten, drehend antreibbaren Differentialkorb, zwei im Differentialkorb drehbar gelagerten koaxial angeordneten Seitenwellenrädern, mehreren im Differentialkorb mit diesem umlaufend angeordneten Ausgleichsrädern, die mit beiden Seitenwellenrädern im Verzahnungseingriff sind.

Es sind bereits Differentialgetriebe für eine Hauptantriebsachse von Fahrzeugen, insbesondere die Hinterachse von Fahrzeugen, bekannt geworden, bei welchen zur Verkürzung der axialen Baulänge und damit zur Vergrößerung der Länge der Seitenwellen zwei Gleichlaufdrehgelenke in das Getriebegehäuse integriert sind und unmittelbar mit den Seitenwellenrädern verbunden sind. ( DE 34 27 577 C2 ) Es sind weiterhin bereits Achsgetriebe bekannt geworden, bei denen zur Abkopplung einer zweiten Antriebsachse eines Fahrzeuges vom ständig angetriebenen Antriebsstrang eine schaltbare Kupplung zwischen einem der Seitenwellenräder und der zugehörigen Seitenwelle eingesetzt ist. Ein Öffnen der Kupplung bewirkt hierbei ein Aufheben der Differentialwirkung im Achsgetriebe, so daß die entsprechende Achse nur bei einem Schließen der Kupplung bedarfsweise angetrieben wird. ( DE 101 03 789 A1 )

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Achsgetriebe der eingangs genannten Art in einer kompakten Bauweise mit geringem Gehäusedurchmesser vorzuschlagen. Die Lösung hierfür besteht in einem Achsgetriebe mit einem Getriebegehäuse, einem im Getriebegehäuse drehbar gelagerten Differentialkorb, zwei im Differential korb drehbar gelagerten koaxial angeordneten Seitenwellenrädern, mehreren im Differentialkorb drehbar gelagerten, mit diesem umlaufend angeordneten Ausgleichsrädern, die mit den beiden Seitenwellenrädern im Verzahnungseingriff sind;
mit einem der Seitenwellenräder ist ein erstes Gleichlaufdrehgelenk fest verbunden, das innerhalb des Differentialkorbs liegt,
mit dem anderen der Seitenwellenräder ist eine Zwischenwelle fest verbunden, die mit einem außerhalb des Differentialkorbs liegenden zweiten Gleichlaufdrehgelenk antreibend verbindbar ist.

Die erfindungsgemäße Integration des einen Gleichlaufdrehgelenks in den Differentialkorb spart axiale Baulänge, während die Verbindung des zweiten Seitenwellenrades mit dem zweiten Gleichlaufdrehgelenk über eine Zwischenwelle Freiraum für einen Antrieb des Differentialkorbs auf geringem Durchmesser schafft. Hierbei kann beispielsweise ein Antriebsritzel auf eine unmittelbar am Differentialkorb ausgebildete Kegelradverzahnung oder Kronenradverzahnung einwirken.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die Seitenwellenräder jeweils eine Kronenradverzahnung haben und die Ausgleichsräder mit radial ausgerichteten Achsen im Differentialkorb angeordnete Stirnräder sind. Die Verwendung von Kronenradverzahnungen für die Seitenwellenräder erleichtert die Montage, da die Ausgleichsräder unabhängig von einer exakten radialen Positionierung montiert werden können, ohne daß sich die Verzahnungsspiele unzulässig ändern. Im übrigen ergibt sich hierdurch eine Bauweise mit geringem Durchmesser.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zwischenwelle über eine steuerbare Kupplung mit dem zweiten Gleichlaufdrehgelenk verbunden. Hierbei befindet sich bevorzugt auch das zweite Gleichlaufdrehgelenk innerhalb des Getriebegehäuses. In dieser Weiterbildung ist die obengenannte Verwendung als Achsgetriebe für eine bedarfsweise zuschaltbare zweite Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges möglich. Ein Öffnen der steuerbaren Kupplung hebt die Abstützwirkung des zweiten Seitenwellenrades an der zweiten Seitenwelle auf, so daß das Differentialgetriebe kein Drehmoment von der Antriebswelle auf die erste Seitenwelle übertragen kann.

Weitere konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend benannt.

Der Differentialkorb kann zweifach im Getriebegehäuse auf einer Seite von der Achse des Antriebsritzels gelagert werden und die Zwischenwelle einfach im Differentialkorb auf der anderen Seite von der Achse des Antriebsritzels. Der Differentialkorb kann aus zwei topfförmigen Hälften zusammengesetzt sein, in deren einer Stirnseite unmittelbar eine Verzahnung für den Eingriff des Antriebsritzels ausgebildet sein kann.

Das im Differentialkorb integrierte mit dem ersten Seitenwellenrad verbundene erste Gleichlaufdrehgelenk und das mit der Zwischenwelle verbundene zweite Seitenwellenrad können über Nadellager oder Gleitscheiben axial im Differentialkorb abgestützt werden. Hiermit wird die Innenreibung im Differentialkorb reduziert, so daß ein ideal offenes Differential ohne jegliche Sperrwirkung dargestellt wird. Zusätzlich zu den Nadellagern oder den Gleitscheiben können Ausgleichsscheiben beigelegt werden. Hiermit ist ein Einstellen des Zahnspiels in den Verzahnungseingriffen möglich.

Die genannte steuerbare Kupplung kann bevorzugt eine Lamellenkupplung sein mit einem Kupplungskorb, der Außenlamellen trägt, und einer Kupplungsnabe, die Innenlamellen trägt, wobei eine Verstellvorrichtung vorgesehen ist, die das Lamellenpaket aus abwechselnd angeordneten Außenlamellen und Innenlamellen axial belasten oder entlasten kann. Vorzugsweise ist der Kupplungskorb mit einem Ende der Zwischenwelle fest verbunden und die Kupplungsnabe mit dem zweiten Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere mit dessen Gelenkaußenteil, drehfest verbunden. Die Verstellvorrichtung kann zwei gegeneinander verdrehbare Rampenscheiben umfassen, die in Umfangsrichtung verlaufende Kugelrillen mit veränderlicher Tiefe in den einander zugewandten Stirnflächen haben, wobei die Kugelrillen einander paarweise zugeordnet sind und als Paare jeweils Kugeln aufnehmen. Bei relativer Verdrehung der Rampenscheiben zueinander entfernen sich diese voneinander oder nähern sich einander an, indem sich die Kugeln in den Kugelrillen zwischen tieferen Kugelrillenbereichen und flacheren Kugelrillenbereichen bewegen. Weiterhin kann vorgeschlagen werden, daß die Verstellvorrichtung eine verdrehfest und axial im Gehäuse gehaltene abgestützte Rampenscheibe und eine drehend antreibbare und axial verschiebbare, auf das Lamellenpaket einwirkende Rampenscheibe umfaßt. Die ge nannte drehend antreibbare der Scheiben kann von einem außerhalb des Gehäuses liegenden Elektromotor über eine Untersetzungsanordnung angetrieben werden. Die aus dem Getriebegehäuse austretenden Seitenwellen können gegenüber dem Getriebegehäuse durch Faltenbälge abgedichtet werden, die stehend auf dem Getriebegehäuse angeordnet sind und über kombinierte Lager- und Kupplungsanordnungen gegenüber den Seitenwellen relativ verdrehbar gehalten sind. Hierbei wird eine gemeinsame Schmierung von Differentialgetriebe und Gleichlaufdrehgelenken möglich.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Achsgetriebe im Längsschnitt durch eine Längsachse A11 des Differentialkorbs. Ein im wesentlichen zylindrisches Getriebegehäuse 11 weist einen Durchbruch 12 für den Eintritt einer Antriebswelle 13 auf, auf der ein Antriebsritzel 14 sitzt. Bezüglich der Achse A14 der Antriebswelle sitzt zu einer Seite in Richtung der Längsachse A11 versetzt ein Differentialkorb 15. Dieser ist aus zwei topfförmigen Gehäusehälften 17, 18 zusammengesetzt. Im Bereich der Gehäusehälfte 17 ist der Differentialkorb über ein erstes Schrägrollenlager 19 gelagert, der in einem Lagerträger 21 sitzt, der stirnseitig an das Getriebegehäuse 11 angeschraubt ist. Im Bereich der Gehäusehälfte 18 ist der Differentialkorb über ein zweites Schrägrollenlager 20 gelagert, das in einer Trägerstruktur 22 sitzt, die einen Teil des Getriebegehäuses 11 bildet oder in dieses eingesetzt ist. Das Antriebsritzel 14 ist ein Kegelrad, das mit einer Kegelradverzahnung 24 im Eingriff ist, die unmittelbar an der äußeren Stirnseite der Gehäusehälfte 18 ausgebildet ist. Hiermit ergibt sich ein geringer Durchmesser des Differentialkorbs 15 und damit des Getriebegehäuses 11. Im Differentialkorb 15 findet sich ein erstes Seitenwellenrad 25 und ein zweites Seitenwellenrad 26, die über mehrere umfangsverteilte Ausgleichsräder 26 miteinander im Eingriff sind, die von einem zentralen Ausgleichsräderträgerstern 28 mit radialen Achsen gehalten werden. Der Ausgleichsräderträgerstern 28 ist fest im Differentialkorb 15 eingesetzt. Das Seitenwellenrad 25 ist unmittelbar mit dem Gelenkaußenteil eines ersten Gleichlaufdrehgelenks 29 fest verbunden, das vollständig innerhalb des Differentialkorbs 15 liegt. Das zweite Seitenwellenrad 26 ist mit einer Zwischenwelle 30 fest verbunden, die nach rechts aus dem Differentialkorb austritt. Die bei Drehmomentübertragung axial in Richtung der Achse A11 belasteten Seitenwellen räder 25, 26 stützen sich über Nadellager 31, 32 oder reibungsarme Gleitscheiben zum einen mittelbar über das erste Gleichlaufdrehgelenk 29 und zum anderen unmittelbar im Differentialkorb 15 ab, so daß bei relativer Drehbewegung der Seitenwellenräder 25, 26 gegeneinander im Differential keine Sperrwirkung aufgebaut werden kann. In das erste Gleichlaufdrehgelenk 29 ist eine Seitenwelle 33 eingesteckt, die durch den ringförmigen Lagerträger 21 aus dem Getriebegehäuse 11 austritt. An dem im Differentialkorb liegenden Wellenende ist die Zwischenwelle 30 über das Seitenwellenrad 26 selbstzentrierend gegenüber dem gelagerten Differentialkorb 15 gehalten. Am zum Seitenwellenrad 26 entgegengesetzten Wellenende ist die Zwischenwelle 30 über ein Kugellager 34 über die Lagerträgerstruktur 22 im Getriebegehäuse 11 gelagert. An diesem Wellenende weist die Zwischenwelle 30 einen napfförmigen Trägeransatz 35 auf, der eine Lamellenkupplung 36 trägt. Hierbei ist ein Kupplungskorb 37 fest mit der Zwischenwelle 30 verbunden, während eine Kupplungsnabe 38 drehbar auf dem Trägeransatz 35 gehalten ist. Ein Lamellenpaket 39 aus mit dem Kupplungskorb 37 verbundenen Außenlamellen und mit der Kupplungsnabe 38 verbundenen Innenlamellen stützt sich axial an einer mit der Kupplungsnabe 38 verbundenen Stützscheibe 40 ab und kann von einer mit dem Kupplungskorb 37 umlaufenden Druckscheibe 41 axial belastet oder entlastet werden. Die Druckscheibe 41 ist über Tellerfedern 42 am Kupplungskorb 37 axial abgestützt. Mit der Kupplungsnabe 38 ist das Gelenkaußenteil eines zweiten Gleichlaufdrehgelenks 44 drehfest verbunden. In das Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks 44 ist eine zweite Seitenwelle 46 eingesteckt, die durch einen ringförmigen Dichtungsträger 45 aus dem Getriebegehäuse 11 austritt. Durch Schließen der Lamellenkupplung 36 kann somit die zweite Seitenwelle 46 wirksam mit dem zweiten Seitenwellenrad 26 verbunden werden, wodurch das Differentialgetriebe Momente auf beide Seitenwellen 33, 46 übertragen kann und in Funktion tritt. Wird die Lamellenkupplung 36 geöffnet, kann sich das zweite Seitenwellenrad 26 nicht mehr über die Zwischenwelle 30 an der zweiten Seitenwelle 46 abstützten, so daß auch kein Moment von der Antriebswelle 13 auf die erste Seitenwelle 33 übertragen werden kann. Bei geöffneter Lamellenkupplung 36 bleiben beide Seitenwellen 33, 46 drehmomentfrei. Die gezeigte Achsgetriebeanordnung ist damit als Achsgetriebe für eine bedarfsweise anzutreibende zweite Achse eines mehrachsangetriebenen Kraftfahrzeugs geeignet. Zur Verstellung der Lamellenkupplung dient eine Verstellvorrichtung 47, die von einem außerhalb des Getriebegehäuses 11 liegenden Elektromotors 48 antreibbar ist. Der Elektromotor 48 treibt über ein mehrgliedriges Untersetzungsgetreibe eine erste Rampenscheibe 50, die drehbar und axial verschiebbar ist und über ein Axiallager 51 auf die Druckscheibe 41 einwirkt. Die erste Rampenscheibe 50 stützt sich an einer zweiten drehfest im Getriebegehäuse 11 gehaltenen Rampenscheibe 52, die sich ihrerseits an einer auf dem Außenteil des zweiten Gleichlaufdrehgelenks 44 angeordneten Stützscheibe 53 abstützt. Zwischen der stehenden Rampenscheibe 52 und der mit dem Gleichlaufdrehgelenk umlaufenden Stützscheibe 53 befindet sich ein weiteres Axiallager 54. Die Rampenscheiben haben, wie beispielsweise aus der DE 101 29 795 A1 bekannt, in ihren einander zugewandten Stirnflächen hier nicht näher bezeichnete, über dem Umfang tiefenveränderliche Kugelrillen, die einander paarweise zugeordnet sind und in denen jeweils Kugeln zur gegenseitigen Abstützung der Rampenscheiben 50, 52 abstandsgleich zueinander geführt sind. Bei einer relativen Verdrehung der Rampenscheibe 50 gegenüber der Rampenscheibe 52 ändert sich damit der Axialabstand der verschiebbaren Rampenscheibe 50 gegenüber der feststehenden Rampenscheibe 52. Die gegenüber dem Gehäuse 11 abwinkelbaren Seitenwellen 33, 46 sind über Faltenbälge 55, 56 gegenüber dem Gehäuse 11 abgedichtet, wobei die Faltenbälge stehend auf den Ringträgern 21, 45 befestigt sind und über kombinierte Lager- und Dichtungsanordnungen 57, 58 relativ zu den Seitenwellen drehbar auf diesen gehalten sind.

11: Getriebegehäuse
12: Durchbruch
13: Antriebswelle
14: Antriebsritzel
15: Differentialkorb
16
17: Korbhälfte
18: Korbhälfte
19: Schrägrollenlager
20: Schrägrollenlager
21: Lagerträger
22: Lagerträger
23
24: Kegelradverzahnung
25: Seitenwellenrad
26: Seitenwellenrad
27: Ausgleichsräder
28: Trägerstern
29: erstes Gleichlaufdrehgelenk
30: Zwischenwelle
31: Nadellager
32: Nadellager
33: erste Seitenwelle
34: Kugellager
35: Trägeransatz
36: Lamellenkupplung
37: Kupplungskorb
38: Kupplungsnabe
39: Lamellenpaket
40: Stützscheibe
41: Druckscheibe
42: Tellerfeder
43
44: zweites Gleichlaufdrehgelenk
45: Dichtungsträger
46: zweite Seitenwelle
47: Verstellvorrichtung
48: Elektromotor
49: Untersetzungsgetriebe
50: erste Rampenscheibe
51: Axiallager
52: zweite Rampenscheibe
53: Stützscheibe
54: Axiallager
55: Faltenbalg
56: Faltenbalg
57: Lager- und Dichtanordnung
58: Lager- und Dichtanordnung

Claims

Achsgetriebe mit einem Getriebegehäuse (11), einem im Getriebegehäuse drehbar gelagerten Differentialkorb (15), zwei im Differentialkorb (15) drehbar gelagerten koaxial angeordneten Seitenwellenrädern (25, 26), mehreren im Differentialkorb (15) drehbar gelagerten, mit diesem umlaufend angeordneten Ausgleichsrädern (27), die mit den beiden Seitenwellenrädern (25, 26) im Verzahnungseingriff sind; mit einem der Seitenwellenräder (25) ist ein erstes Gleichlaufdrehgelenk (29) fest verbunden, das innerhalb des Differentialkorbs (15) liegt, mit dem anderen der Seitenwellenräder (26) ist eine Zwischenwelle (30) fest verbunden, die mit einem außerhalb des Differentialkorbs (15) liegenden zweiten Gleichlaufdrehgelenk (44) antreibend verbindbar ist.
Achsgetriebe nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwellenräder (25, 26) jeweils eine Kronenradverzahnung haben und die Ausgleichsräder (27) mit radial ausgerichteten Achsen im Differentialkorb (15) angeordnete Stirnräder sind.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (30) über eine steuerbare Kupplung (36) mit dem zweiten Gleichlaufdrehgelenk (44) verbunden ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (15) unmittelbar an einer Stirnseite mit einer Kegelradverzahnung (24) oder Kronenradverzahnung versehen ist und mit einem innerhalb des Getriebegehäuses (11) liegenden Antriebsritze) (14) im Verzahnungseingriff ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (15) zweifach im Getriebegehäuse (11) auf einer Seite von der Achse A14 des Antriebsritzels (14) und die Zwischenwelle (30) einfach im Getriebegehäuse (11) auf der anderen Seite von der Achse A14 des Antriebsritzels (14) gelagert ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (15) aus zwei topfförmigen Korbhälften (17, 18) zusammengesetzt ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das im Differentialkorb (15) angeordnete mit dem ersten Seitenwellenrad (25) verbundene erste Gleichlaufdrehgelenk (29) und das mit der Zwischenwelle (30) verbundene zweite Seitenwellenrad (26) über Nadellager (31, 32) oder Gleitscheiben axial im Differentialkorb (15) abgestützt sind.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine Lamellenkupplung (36) mit einem Kupplungskorb (37), der Außenlamellen trägt, und einer Kupplungsnabe (38), die Innenlamellen trägt, darstellt und daß eine Verstellvorrichtung (47) vorgesehen ist, die das Lamellenpaket (39) aus axial abwechselnd angeordneten Außenlamellen und Innenlamellen gesteuert axial belasten oder entlasten kann.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungskorb (37) mit einem Ende der Zwischenwelle (30) drehfest verbunden ist und die Kupplungsnabe (38) mit dem zweiten Gleichlaufdrehgelenk (44) drehfest verbunden ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (38) mit dem Gelenkaußenteil des zweiten Gleichlaufdrehgelenks (44) drehfest verbunden ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gleichlaufdrehgelenk (44) innerhalb des Getriebegehäuses (11) angeordnet ist.
Achsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (47) zwei gegeneinander verdrehbare Rampenscheiben (50, 52) umfaßt, die in Umfangsrichtung verlaufende Kugelrillen mit veränderlicher Tiefe in den einander zugekehrten Stirnflächen haben, die einander paarweise zugeordnet sind und paarweise Kugeln aufnehmen und die sich bei relativer Verdrehung zueinander voneinander entfernen oder einander annähern.
Achsgetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (47) eine verdrehfest und axial im Getriebegehäuse (11) abgestützte Rampenscheibe (52) und eine drehend antreibbare und axial verschiebbare auf das Lamellenpaket (36) einwirkende Rampenscheibe (50) umfaßt.
Achsgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die drehend antreibbare Rampenscheibe (50) von einem Elektromotor (48) antreibbar ist, der außerhalb des Getriebegehäuses (11) angeordnet ist.