DE10319854A1 - Gearbox for bevel gear differential for vehicle e.g. car, all terrain vehicle (ATV), has preloaded disk or cup-like springs supporting axle shaft bevel gears with respect to differential housing - Google Patents

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Abstract

Disk or cup-like springs (5,6) support axle shaft bevel gears (1,2) with respect to a differential housing (7). Each spring is preloaded beyond the required maximum spring travel upon delivery of the gearbox (10). The springs also vary the tensile or thrust forces generated during engagement of the axle shaft bevel gears and balance bevel gears (3,4). An independent claim is also included for a production method for a bevel gear differential.

Description

Die Erfindung betrifft ein Achsgetriebe mit einem Kegelraddifferential gemäß dem Oberbegriff der beiden nebengeordneten Patentansprüche 1 und 2. Ferner betrifft die Erfindung gemäß dem einteiligen Patentanspruch 3 ein Herstellungsverfahren für ein Achsgetriebe.The The invention relates to a transaxle with a bevel gear differential according to the generic term the two independent claims 1 and 2. Further relates the invention according to the one-part claim 3 a production method for a axle drive.

Aus der US 5,806,371 ist bereits ein Achsgetriebe mit einem Kegelraddifferential bekannt. Bei diesem Kegelraddifferential stützen sich die beiden Achswellenkegelräder jeweils über Scheiben in die voneinander fortweisenden Richtungen am Ausgleichsgehäuse ab.From the US 5,806,371 An axle drive with a bevel gear differential is already known. In this bevel gear differential, the two Achswellenkegelräder are supported in each case via disks in the directions pointing away from each other on the differential housing.

Die US 5,671,640 zeigt ein Sperrdifferential mit vorgespannten Federn, welche ein Spiel zwischen den Zahnrädern dämpfen sollen. Die Zähne sind dabei als Stirnverzahnung ausgeführt.The US 5,671,640 shows a limited slip differential with preloaded springs, which are intended to dampen a game between the gears. The teeth are designed as spur toothing.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kleines Achsgetriebe zu schaffen, welches hohe Drehmomente übertragen kann und über eine sehr hohe Lebensdauer Schub-Zug-Wechsel bzw. bzw. Zug-Schub-Wechsel für den Fahrzeuginsassen nicht wahrnehmbar macht.task The invention is to provide a small axle drive, which transmit high torques can and over a very long life thrust-train change or or train-thrust change for the vehicle occupants makes imperceptible.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der beiden unabhängigen Vorrichtungsansprüche 1 und 2 und des einteiligen Verfahrensanspruchs 3 gelöst.This The object is achieved with the features of the two independent apparatus claims 1 and 2 and the one-part method claim 3 solved.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kegelradverzahnung ist der, dass hohe Drehmomente übertragen werden können. Die Kräfte an der Verzahnung teilen sich dabei im Gegensatz zur Stirnverzahnung gemäß US 5,671,640 in eine bzgl. der Antriebsachse radial nach außen gerichtete und ein axial nach außen gerichtete Kraft auf. Die beiden Kraftkomponenten stützen sich über die Achswellenkegelräder und die Ausgleichskegelräder am Differentialgehäuse ab.An advantage of the bevel gear according to the invention is that high torques can be transmitted. The forces on the toothing divide in contrast to the spur gear according to US 5,671,640 in a respect to the drive axis radially outwardly directed and an axially outward force. The two force components are based on the axle bevel gears and the bevel gears on the differential housing.

Zwischen den Achswellenkegelrädern und dem Differentialgehäuse sind dabei Tellerfedern angeordnet, die im Auslieferungszustand des Achsgetriebes über deren maximalen Federweg hinaus mit einer hohen Kraft vorgespannt sind. Demzufolge sind sowohl das extrem steife Achswellenkegelrad als auch die Tellerfeder soweit vorgespannt, dass sich trotz der hohen Steifigkeit des Achswellenkegelrades und der bereits „auf Block" vorgespannten Tellerfeder ein minimaler zusätzlicher Federweg ergibt. Dabei ist diese Vorspannung so hoch gewählt, dass sich die Fahrzeugräder in einer Kurvenfahrt im Auslieferungszustand des Achsgetriebes bzw. des Fahrzeuges gerade noch gegeneinander drehen.Between the axle bevel gears and the differential case are disc springs arranged in the delivery state of the transaxle over whose maximum spring travel is biased with a high force are. As a result, both the extremely stiff axle bevel gear as well as the diaphragm spring biased so far that despite the high rigidity of the axle bevel gear and the already biased "on block" plate spring minimal additional Spring travel results. This bias is chosen so high that the vehicle wheels in a curve in the delivery state of the final drive or of the vehicle just turn against each other.

Wenn sich die nur geringe Relativbewegungen gegeneinander ausführenden Kegelräder des Differentials trotz eines hochwertigen Achgetriebeschmiermittels über eine hohe Lebensdauer des Achsgetriebes langsam abnutzen, kommt es zunächst zu einer Aufhebung der hohen Vorspannung, welche sich größtenteils aus der elastischen Verformung der Ausgleichskegelräder aber auch zum geringen Teil aus der elastischen Verformung der Tellerfedern ergibt.If the only minor relative movements perform against each other bevel gears of the differential despite a high quality axle lubricant over one wear long life of the transaxle slowly, it comes first a cancellation of the high bias, which is largely from the elastic deformation of the bevel gears but even to a small extent from the elastic deformation of the disc springs results.

Nutzen sich die Kegelräder des Differentials infolge vieler Kurvenfahren über diesen Idealzustand hinaus ab, so kommt es zu einem Verzahnungsspiel zwischen den Ausgleichskegelrädern und den Achswellenkegelrädern. Dieses Verzahnungsspiel kann bei einer Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt entlang einer Geraden nicht durch die beiden Tellerfedern kompensiert werden. So bewirkt das Antriebsmoment, welches in den Diffenerentialbolzen und damit die Ausgleichskegelräder eingeleitet wird, infolge der Kegelverzahnung die besagte Kraftkomponente, welche die Achswellenkegelräder in die voneinander fort weisende Richtung gegen die Tellerfedern drückt. Da diese Kraftkomponente erheblich größer ist, als die Vorspannkraft der Tellerfedern, werden diese von der Kraftkomponente infolge des Antriebsmomentes ebenfalls „auf Block" axial gestaucht.Use the bevel gears of the differential due to many cornering beyond this ideal state From, it comes to a gear play between the bevel gears and the axle bevel gears. This gear play can be during a forward or reverse travel along a straight line not be compensated by the two cup springs. That's how it works the drive torque, which in the Diffenerentialbolzen and thus the bevel gears is introduced, due to the conical toothing said force component, which the axle bevel gears in the direction away from each other against the disc springs suppressed. Since this force component is considerably larger than the preload force The disc springs, these are the force component due to the Drive torque also "on Block "compressed axially.

Ein Vorteil der Erfindung kommt zum tragen, wenn das Fahrzeug im zuvor beschriebenen Zustand mit stark abgenutzten Differential vom Schubbetrieb bzw. Zugbetrieb in den Zugbetrieb bzw. Schubbetrieb wechselt. Bei diesem Wechsel wechseln auch die Kegelräder des Kegelraddifferentials die aneinander anliegenden Zahnflanken über eine Nulllage hinaus, in der kein Antriebsmoment übertragen wird. In dieser Nulllage sind die Tellerfedern frei von der besagten axialen Kraftkomponente und entspannen sich, so dass das Verzahnungsspiel, dass die Kegelräder infolge des Verschleißes inzwischen aufweisen, kompensiert wird und die Verzahnungen der Achswellenkegelräder und der Ausgleichskegelräder stets aneinander anliegen. D.h. die Kegelräder verlieren nie den Kontakt miteinander. Somit kann es auch nicht zu einem Aufschlaggeräusch beim Wechsel der Zahnflanken kommen.On Advantage of the invention comes into play when the vehicle in the previously described state with heavily worn differential from overrun or Train operation in the train operation or pushing operation changes. In this Change also change the bevel gears of the bevel gear differential, the abutting tooth flanks over a Zero position beyond where no drive torque is transmitted. In this zero position the cup springs are free of the said axial force component and relax, so that the gearing game that the bevel gears are due of wear meanwhile, is compensated and the teeth of the side gears and the bevel gears always abut each other. That the bevel gears never lose contact together. Thus, it also can not cause a crash sound when Change of tooth flanks come.

Die Erfindung bietet sich in besonders vorteilhafter Weise insbesondere im PKW-Bereich für Fahrzeuge an, die für den reinen Straßenbetrieb ausgelegt sind. Bei diesen Fahrzeugen sind – beispielsweise im Gegensatz zu Nutz- und Geländefahrzeugen – die Komponenten des Antriebsstranges und des Fahrwerks derart geräuschoptimiert und aufeinander abgestimmt, dass ohne erfindungsgemäßes Achsgetriebe das besagte Aufschlaggeräusch beim Zahnflankenwechsel erst hörbar würde.The Invention offers itself in a particularly advantageous manner in particular in the car area for vehicles on, for the pure road operation are designed. In these vehicles are - for example, in contrast to commercial and off-road vehicles - the components the drive train and the chassis so noise optimized and matched to each other that without inventive axle drive the said impact sound Only audible at the tooth flank change would.

Auf Differentialsperren kann bei solchen Fahrzeugen für den Straßenbetrieb verzichtet werden, da das Differential wegen der zumeist sehr guten Straßenverhältnisse nicht gesperrt werden muß. Ein Differential ist mit den Nachteilen versehen, dass diese teuer und schwer sind und ferner Bauraum beanspruchen, der auf Kosten des Einfederungsweges der angetriebenen Fahrzeugräder geht.On Differential locks can be used on such vehicles for road use be omitted, because the differential because of the mostly very good road conditions does not have to be locked. On Differential is provided with the disadvantages that these expensive and are heavy and also take up space, at the expense of the Einfederungsweges the driven vehicle wheels goes.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus weiteren Merkmalen der Patentansprüche, der Beschreibung und der Zeichnung hervor.Further Advantages of the invention will become apparent from other features of the claims, the Description and the drawing forth.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Zeichnung in zwei Figuren beschrieben.The Invention is described below with reference to a drawing in two figures described.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein Hinterachsgetriebe nach einer hohen Laufleistung und 1 a rear axle after a high mileage and

2 ein Detail des Hinterachsgetriebes auf 1. 2 a detail of the rear axle on 1 ,

1 zeigt ein Hinterachsgetriebe. Innerhalb des Hinterachsgetriebegehäuses 10 liegt das Ausgleichsgetriebe bzw. Differential. Dieses ist mittels zweier in x-Anordnung zueinander stehender Kegelrollenlager 15, 16 drehbar um dessen Rotationsachse 27 im Hinterachsgetriebegehäuse 10 gelagert. Das Differential 7 umfasst ein von der Antriebsritzelwelle angetriebenes Tellerrad 17, welches bewegungsfest mit einem zweigeteilten Differentialgehäuse 7 verbunden ist. Mit dem Differentialgehäuse 7 ist ein Differentialbolzen 19 fest verstiftet, dessen Längsachse senkrecht zu Rotationsachse 27 liegt. Koaxial auf diesem Differentialbolzen 19 sind Ausgleichskegelräder 3, 4 drehbar gelagert, welche mit zwei senkrecht zu diesen angeordneten Achswellenkegelrädern 1, 2 kämmen. Die beiden Ausgleichskegelräder 3, 4 sind an deren Außenseiten mit kalottenförmig konvexen Flächen versehen, die in korrespondierend konkaven Flächen des Hinterachsgetriebegehäuses axial abgestützt und gleitgelagert sind. 1 shows a rear axle. Inside the rear axle gearbox 10 is the differential or differential. This is by means of two tapered roller bearings standing in x-arrangement to one another 15 . 16 rotatable about its axis of rotation 27 in Hinterachsgetriebegehäuse 10 stored. The differential 7 includes a driven by the drive pinion shaft ring gear 17 , which is resistant to movement with a two-part differential housing 7 connected is. With the differential case 7 is a differential bolt 19 firmly pinned, the longitudinal axis perpendicular to the axis of rotation 27 lies. Coaxial on this differential bolt 19 are bevel gears 3 . 4 rotatably mounted, which with two perpendicular to these arranged Achswellenkegelrädern 1 . 2 comb. The two bevel gears 3 . 4 are provided on their outer sides with dome-shaped convex surfaces which are axially supported and slidingly mounted in corresponding concave surfaces of the Hinterachsgetriebegehäuses.

Jedes der beiden Achswellenkegelräder 1, 2 ist jeweils mittels einer Keilwellenverzahnung drehfest aber begrenzt axialverschieblich mit einer Radantriebshalbwelle 11 bzw. 12 verbunden. Jedes der beiden Achswellenkegelräder 1, 2 liegt unter Zwischenfügung einer der beiden Tellerfedern 6, 5 am Ausgleichsgetriebegehäuse 18 an, so dass die Kräfte, welche aus dem Antriebsmoment resultieren, als Axialkräfte an dem Ausgleichsgehäuse 7 im Bereich von einer ringförmigen Schulter 23 bzw. 24 abgestützt werden. Dabei liegen die Tellerfedern 6, 5 jeweils an einer Anlauffläche 28 bzw. 29 dieser Schulter 23 bzw. 24 an.Each of the two axle bevel gears 1 . 2 is each rotationally fixed by means of a spline but limited axialverschieblich with a Radantriebshalbwelle 11 respectively. 12 connected. Each of the two axle bevel gears 1 . 2 lies with the interposition of one of the two disc springs 6 . 5 on the differential housing 18 on, so that the forces resulting from the drive torque, as axial forces on the differential housing 7 in the area of an annular shoulder 23 respectively. 24 be supported. Here are the disc springs 6 . 5 each at a contact surface 28 respectively. 29 this shoulder 23 respectively. 24 on.

2 zeigt dabei ein Detail des Hinterachsgetriebes im Bereich der einen Tellerfeder 6. Radial innerhalb dieser Tellerfeder 6 liegt ein mit der besagten Keilwellenverzahnung versehener Innenzapfen 20 der Radantriebshalbwelle 12. Die Tellerfeder 6 ist in einem radial inneren Bereich beidseitig mit ebenen Gleitflächen 21, 22 versehen. Die außenseitige Gleitfläche 21 liegt an der besagten Anlauffläche 28 der ringförmigen Schulter 23 an, wohingegen die innenseitige Gleitfläche 22 von der Bodenfläche 25 des Achswellenkegelrades 2 um das Maß S2 beabstandet ist. Die Tellerfeder 6 ist an deren radial außen liegendem Bereich mit einer Ringsicke 26 ausgeführt deren nach außen gewölbte Fläche axial an der Bodenfläche 25 des Achswellenkegelrades 2 unter Vorspannung anliegt. 2 shows a detail of the Hinterachsgetriebes in the field of a disc spring 6 , Radially inside this plate spring 6 is located provided with said spline inner pin 20 the wheel half-cycle 12 , The plate spring 6 is in a radially inner region on both sides with flat sliding surfaces 21 . 22 Provided. The outside sliding surface 21 lies at the said contact surface 28 the annular shoulder 23 whereas the inside sliding surface 22 from the bottom surface 25 of the axle bevel gear 2 is spaced by the dimension S2. The plate spring 6 is at its radially outer region with an annular bead 26 executed outwardly curved surface axially on the bottom surface 25 of the axle bevel gear 2 under bias is applied.

Im folgenden wird kurz die Herstellung des Differentials erläutert. Nach dem Guß des Differentialgehäuses 7 aus Grauguss wird dieses spanend bearbeitet, wobei die Anlaufflächen 28, 29 gefräst werden. Im Anschluß wird der Abstand zwischen diesen beiden Anlaufflächen 28, 29 gemessen. Zur Montage stehen mehrere Tellerfedern verschiedener Dicke S1 zur Verfügung. Von diesen Tellerfedern werden die beiden eingebaut, welche eine Vorspannung der Achswellenkegelräder 3, 4 gegeneinander bewirken, die so hoch ist, dass sich die drehfest mit den Radantriebshalbwellen 11, 12 verbundenen Fahrzeugräder in einer Kurvenfahrt im Auslieferungszustand des Hinterachsgetriebes bzw. des Fahrzeuges gerade noch gegeneinander drehen.In the following, the production of the differential will be briefly explained. After casting the differential housing 7 made of cast iron, this is machined, with the contact surfaces 28 . 29 be milled. Following is the distance between these two contact surfaces 28 . 29 measured. For mounting several disc springs of different thickness S1 are available. From these disc springs, the two are installed, which is a bias of the Achswellenkegelräder 3 . 4 cause each other, which is so high that the rotationally fixed with the Radantriebshalbwellen 11 . 12 connected vehicle wheels in a cornering in the delivery state of the rear axle or the vehicle just just turn against each other.

Die Tellerfeder kann auch als wellenförmige Tellerfeder ausgestaltet sein.The Disc spring can also be configured as a wave-shaped plate spring his.

In einem alternativen Montageverfahren werden gleichartige Tellerfedern konstanter Dicke verwendet und es werden koaxial zu diesen Distanzscheiben verschiedenster Dicken eingesetzt, mit denen die Vorspannung entsprechend dem zuvor genannten Maß eingestellt wird.In an alternative assembly method are the same disc springs constant thickness used and it will be coaxial with these spacers Various thicknesses are used, with which the bias corresponding adjusted to the aforementioned measure becomes.

Das Achsgetriebe kann auch bei Vorderachsgetrieben mit Kegelraddifferential Anwendung finden.The Achsgetriebe can also with front axle with bevel gear differential Find application.

Die Ringsicke muß nicht als geschlossener Ring ausgeführt sein, sondern kann auch als offener oder unterbrochener Ring ausgeführt sein.The Ringsick does not have to designed as a closed ring but may also be designed as an open or interrupted ring.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der beschriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.at the described embodiments is they are only exemplary embodiments. A combination of described features for different embodiments is also possible. Further, in particular not described features of the invention belonging Device parts are the geometries shown in the drawings to remove the device parts.

Claims (5)

Achsgetriebe (10) mit einem Kegelraddifferential, bei welchem die beiden Achswellenkegelräder (1, 2) über Scheiben in die voneinander fortweisende Richtung am Differentialgehäuse (7) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Scheiben Tellerfedern (6, 7) sind, welche im Auslieferungszustand des Achsgetriebes (10) über deren maximalen Federweg hinaus vorgespannt sind.Axle drive ( 10 ) with a bevel gear differential, in which the two axle bevel gears ( 1 . 2 ) via disks in the direction away from each other on the differential housing ( 7 ) are supported, characterized in that the two discs disc springs ( 6 . 7 ), which in the delivery state of the transaxle ( 10 ) are biased beyond the maximum travel out. Achsgetriebe mit einem Kegelraddifferential, bei welchem die beiden Achswellenkegelräder (3, 4) über Scheiben in die voneinander fortweisende Richtung am Differentialgehäuse (7) abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Scheiben Tellerfedern (6, 7) sind, welche derart vorgespannt sind, dass beim Wechsel zwischen Schubbetrieb und Zugbetrieb ein ständiger Kontakt zwischen den Zahnflanken der Achswellenkegelräder (1, 2) und der Ausgleichskegelräder (3, 4) gewährleistet ist.Axis gearbox with a bevel gear differential, in which the two axle bevel gears ( 3 . 4 ) via disks in the direction away from each other on the differential housing ( 7 ) are supported, characterized in that the two discs disc springs ( 6 . 7 ), which are biased such that when changing between coasting operation and train operation, a constant contact between the tooth flanks of the Achswellenkegelräder ( 1 . 2 ) and the bevel gears ( 3 . 4 ) is guaranteed. Herstellungsverfahren für ein Kegelraddifferential, bei welchem die beiden Achswellenkegelräder (1, 2) über Tellerfedern (6, 7) in die voneinander fortweisende Richtung an Abstützflächen (28, 29) eines Differentialgehäuses (7) abgestützt sind, bei welchem der Abstand zwischen den Abstützflächen (28, 29) gemessen wird und im Anschluß die Tellerfedern (6, 7) oder Distanzscheiben in einer Dicke gewählt werden, die im Auslieferungszustand des Achsgetriebes (10) eine Vorspannung der Tellerfedern (6, 7) über deren maximalen Federweg hinaus gewährleistet.Production method for a bevel gear differential, in which the two axle bevel gears ( 1 . 2 ) via disc springs ( 6 . 7 ) in the direction away from each other on supporting surfaces ( 28 . 29 ) of a differential housing ( 7 ) are supported, wherein the distance between the support surfaces ( 28 . 29 ) is measured and then the disc springs ( 6 . 7 ) or spacers are selected in a thickness, which in the delivery state of the transaxle ( 10 ) a bias of the disc springs ( 6 . 7 ) Guaranteed beyond the maximum travel. Achsgetriebe nach einem Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Tellerfedern (5 bzw. 6) radial außen eine ringförmige Ringsicke (26) aufweist.Axle drive according to one claims 1 or 2 , characterized in that at least one of the two disc springs ( 5 respectively. 6 ) radially outwardly an annular annular bead ( 26 ) having. Achsgetriebe nach einem Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (5 bzw. 6) radial innen beidseitig ebenen Gleitflächen (21, 22) aufweist.Axle drive according to claim 4, characterized in that the disc spring ( 5 respectively. 6 ) radially inwardly on both sides flat sliding surfaces ( 21 . 22 ) having.
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