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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schmieren eines Differentialgetriebes für einen Tandembetrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Motorfahrzeug.
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HINTERGRUND
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Ein Fahrzeug mit zwei Hinterantriebsachsen ist mit einer als Achsaggregat bekannten Übertragungseinrichtung ausgestattet, die dafür vorgesehen ist, die Leistung vom Motor über ein Achsverteilergetriebe auf das vordere Radpaar der beiden Hinterradpaare zu verteilen und auch Leistung auf das hintere Radpaar zu übertragen.
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In entsprechender Weise ist ein Fahrzeug mit zwei Vorderantriebsachsen mit einem Achsaggregat ausgestattet, das so angeordnet ist, dass es die Leistung vom Motor zuerst auf das hintere Radpaar der beiden Radpaare und dann auf das vordere Radpaar verteilt.
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Ein konventionelles Achsaggregat ist so angeordnet, dass die Antriebswelle an einem Ende mit dem regulären Fahrzeuggetriebe verbunden ist und an seinem anderen Ende mit einer Eingangswelle des Achsaggregats, das so angeordnet ist, dass es über ein Achsverteilergetriebe die Leistung im Achsaggregat zwischen dem einen und dem anderen Radpaar verteilt. Das Achsaggregat umfasst ein Differentialgetriebe, das im Folgenden als Achsaggregat-Differential bezeichnet wird.
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Das Achsaggregat-Differential steht im Betrieb unter Last, mit dem Ergebnis, dass eine Kühlung und Schmierung seiner kritischen Oberflächen und Komponenten notwendig ist. Dies wird gemäß einer Variante durch Öl aus einer Ölwanne erzielt, worin das Öl zum Achsaggregat-Differential gepumpt wird. Gemäß einer Variante ist das Öl so angeordnet, dass es in Kanälen, die in eine Eingangswelle und einen Ausgleichsstern im Achsaggregat-Differential gebohrt sind, zu einem Raum hinter einem hinteren Ausgleichsrad des Achsaggregats geführt wird, damit es anschließend auf eine Buchse und Gleitflächen zwischen einem Sternritzel und einem Ausgleichsstern des Achsaggregates verteilt wird.
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Ein Problem beim Bohren von Löchern in Wellen und Ausgleichssterne besteht darin, dass sie deren Festigkeit herabsetzen. Ferner sind komplexe und teure Bearbeitungsvorgänge notwendig, um ein solches Lochbohren zu erreichen.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Anordnung zum Schmieren eines Differentialgetriebes für einen Tandembetrieb zu erreichen, die eine effiziente Schmierung des Differentials unter Beibehaltung seiner Festigkeit bereitstellt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dieses und andere Ziele, die in der nachstehenden Beschreibung spezifiziert sind, werden mittels einer Anordnung und eines Fahrzeugs des oben spezifizierten Typs erreicht, die ferner die Merkmale aufweisen, die im kennzeichnenden Abschnitt des beigefügten unabhängigen Anspruchs 1 spezifiziert sind. Bevorzugte Ausführungsformen der Anordnung sind in den beigefügten nicht-unabhängigen Ansprüchen definiert.
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Erfindungsgemäß ist eine Verteilungskonfiguration so angeordnet, dass sie Schmiermittel, das von einem zentralen, außerhalb der Eingangswelle befindlichen Raum nach auswärts im Differentialgehäuse in der Richtung von der Eingangswelle weg zugeführt wird. Eine effiziente Schmierung des Differentialgetriebes wird dadurch ohne Notwendigkeit, Löcher in die Eingangswelle oder den Ausgleichsstern zu bohren, erreicht, so dass die massive Festigkeit der Eingangswelle und des Ausgleichssterns erhalten bleibt. Da keine Löcher gebohrt werden, wird eine kostengünstige Anordnung zum Schmieren des Differentialgetriebes erreicht.
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Erfindungsgemäß umfasst die Verteilungskonfiguration ein im Wesentlichen trichterförmiges Führungselement, das sich um die Eingangswelle erstreckt. Dies ermöglicht eine effizientes Führen des Schmiermittels insofern, als die Trichterform des Elements einen Weg für das Schmiermittel bereitstellt, das dadurch für die optimale Schmierung des Differentialgetriebes geführt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung ist das Führungselement in Verbindung mit dem zweiten Ausgleichsrad angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung in Verbindung mit einem vorhandenen Differentialgetriebe für eine effiziente Führung des Schmiermittels.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung bildet das Führungselement einen integralen Bestandteil des zweiten Ausgleichsrads. Folglich sind keine zusätzlichen Komponenten nötig, um die effiziente Führung des Schmiermittels zu erreichen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung ist die Verteilungskonfiguration so angeordnet, dass sie das zugeführte Schmiermittel in einen Raum zwischen den jeweiligen Lagerzapfen des Ausgleichssterns und dem entsprechenden Sternritzel führt. Eine effiziente Schmierung des Differentialgetriebes wird dadurch erreicht, dass das Schmiermittel durch die Drehung des Sternritzels in Kontakt mit den zum Sternritzel weisenden Oberflächen der Zapfen und durch das Sternritzel an das Differentialgehäuse kommt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung hat das Sternritzel in seinem zur Eingangswelle weisenden Abschnitt einen abgerundeten oder abgeschrägten Übergang zu seinen Lagerzapfen. Dies verbessert die Führung des Schmiermittels zwischen den jeweiligen Lagerzapfen im Ausgleichsstern und dem entsprechenden Sternritzel.
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Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung ist das zweite Ausgleichsrad auf der Eingangswelle mittels eines konischen Rollenlagers angeordnet, durch welches das Schmiermittel so angeordnet ist, dass es geführt wird, um eine Pumpenwirkung auszunutzen, die durch die konischen Rollen des Rollenlagers erzeugt wird.
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Dadurch verbessert sich der Transport des Schmiermittels zusätzlich, da die Rollen des konischen Rollenlagers durch die Pumpenwirkung mit dem Mittel zum Zuführen des Schmiermittels interagieren, um eine zweifache Wirkung zu erzielen. Gemäß einer Variante besteht das Mittel zum Zuführen von Schmiermittel aus einer Pumpe zum Pumpen von Schmiermittel, wobei das Schmiermittel gemäß einer Variante aus Öl besteht und wobei das Öl aus einer Ölwanne gepumpt wird.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei sich dieselben Bezugsbezeichnungen in den vielen Ansichten durchgehend auf dieselben Teile beziehen und wobei:
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1 ein Motorfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht;
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2a eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Schmieren eines Differentials für einen Tandembetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht;
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2b eine Seitenansicht der Anordnung in 2a schematisch veranschaulicht;
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3 eine Seitenansicht eines Teils einer Anordnung zum Schmieren eines Differentials für einen Tandembetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht;
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4 eine Seitenansicht eines Teils einer Anordnung zum Schmieren eines Differentials für einen Tandembetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht;
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5a eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Schmieren eines Differentials für einen Tandembetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht; und
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5b eine Seitenansicht der Anordnung in 5a schematisch veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 veranschaulicht schematisch ein Motorfahrzeug 1. Das beispielhafte Fahrzeug 1 besteht aus einem Schwerfahrzeug in Form eines Lastfahrzeugs. Das Fahrzeug umfasst eine Anordnung zum Schmieren eines Differentialgetriebes, das in einem Achsaggregat für einen Tandembetrieb enthalten ist, wobei das Fahrzeug 1 zwei Hinterantriebsachsen in Form einer ersten vorderen Hinterantriebsachse X1 und einer zweiten hinteren Hinterantriebsachse X2 umfasst.
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2a veranschaulicht schematisch eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Schmieren eines Differentialgetriebes für einen Tandembetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2b eine Seitenansicht der Anordnung I in 2a, und 3 stellt eine Seitenansicht eines Teils der Anordnung I in 2a schematisch dar.
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Die Anordnung I zum Schmieren des Differentialgetriebes für einen Tandembetrieb bildet einen Teil eines Achsaggregats bei einem Motorfahrzeug mit einer vorderen Hinterantriebsachse X1 und einer hinteren Hinterantriebsachse X2. Zum Antreiben des Achsaggregats umfasst die Anordnung I im Achsaggregat eine Eingangswelle 10, die zum Lagern eines mit einer Antriebswelle vom Fahrzeuggetriebe verbundenen Keilnabenträgers vorgesehen ist.
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Die Eingangswelle 10 hat ein vorderes die Antriebsleistung verteilendes Ausgleichsrad 20, das einen Teil des Achsverteilergetriebes im Achsaggregat bildet. Das vordere Ausgleichsrad 20 ist so angeordnet, dass es einen Teil der Leistung von der Antriebswelle auf die Ritzelwelle (nicht abgebildet) des Achsaggregats verteilt, wobei die Axialrichtung der Ritzelwelle relativ und im Wesentlichen parallel zur Eingangswelle 10 versetzt ist. Das Ritzel der Ritzelwelle ist so angeordnet, dass es die Leistung zur vorderen Antriebsachse X1 über ein Kronrad (nicht abgebildet) überträgt.
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Die Anordnung I umfasst ferner eine antreibende Abtriebswelle 30. Die Eingangswelle 10 ist über ein Achsaggregat-Differential (Differentialgetriebe) mit der Abtriebswelle 30 verbunden. Die Abtriebswelle 30 erstreckt sich im Wesentlichen koaxial relativ zur Eingangswelle 10. Die Abtriebswelle 30 ist so angeordnet, dass sie die hintere Hinterantriebsachse X2 durch eine Antriebswelle (nicht abgebildet) antreibt, die im Vergleich zu der vom Fahrzeuggetriebe kommenden Abtriebswelle kurz ist.
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Das Achsaggregat-Differential umfasst das vordere Ausgleichsrad 20, ein hinteres Ausgleichsrad 40, das um die Abtriebswelle 30 angeordnet ist, und ein Differentialgehäuse 50, das einen um die Eingangswelle 10 angeordneten Ausgleichsstern 60 aufnimmt, wobei der Ausgleichsstern ein konisches Sternritzel 70 aufweist, das mit dem vorderen und hinteren Ausgleichsrad 20, 40 interagiert.
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Der Ausgleichsstern 60 umfasst einen um die Eingangswelle 10 angeordneten mittleren Teil 62 und vier Lagerzapfen 64, die radial vom mittleren Teil vorstehen, wobei die Lagerzapfen 64 jeweils im Wesentlichen relativ zu einem benachbarten Lagerzapfen 64 senkrecht versetzt sind. Ein konisches Sternritzel 70 ist drehbar um den jeweiligen Lagerzapfen 64 angeordnet.
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Der Ausgleichsstern 60 ist verschiebbar im Differentialgehäuse 50 angeordnet. Als Ergebnis liegt jeder Lagerzapfen 64 jeweils verschiebbar an der Innenfläche des Differentialgehäuses an. Das Differentialgehäuse 50 lagert folglich den Ausgleichsstern 60 mit dem Sternritzel 70.
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Das vordere Ausgleichsrad 20 hat einen zum Ausgleichsstern 60 weisenden Kegelradabschnitt 22, der so angeordnet ist, dass er mit dem Sternritzel 70 im Verzahnungseingriff steht. Das hintere Ausgleichsrad 40 hat einen entsprechenden, zum Ausgleichsstern 60 weisenden Verzahnungsabschnitt 42, wobei der Verzahnungsabschnitt so angeordnet ist, dass er mit dem Sternritzel 70 in Verzahnungseingriff gebracht wird.
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Das vordere Ausgleichsrad 20 ist so angeordnet, dass es auf einer Radialbuchse 15 auf der Eingangswelle 10 läuft. Das hintere Ausgleichsrad 40 ist über eine Keilnutverbindung 32 mit der Abtriebswelle 30 verbunden. Der Ausgleichsstern 60 ist über eine Keilnutverbindung mit der Eingangswelle 10 verbunden.
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Das hintere Ausgleichsrad 40 ist so angeordnet, dass es mittels eines ersten konischen Rollenlagers 80 im Achsaggregatgehäuse (nicht abgebildet) des Achsaggregats gelagert ist.
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Das hintere Ausgleichsrad 40 ist so angeordnet, dass es mittels eines zweiten konischen Rollenlagers 90 auf der Eingangswelle 10 gelagert ist. Das zweite konische Rollenlager umfasst einen Satz konischer Rollen 92.
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Die Anordnung zum Schmieren eines Differentialgetriebes für einen Tandembetrieb umfasst ein Mittel 100 zum Zuführen von Schmiermittel O von der Abtriebswelle zur Eingangswelle zum Schmieren des Differentialgetriebes.
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Gemäß einer Variante umfasst das Mittel 100 zum Zuführen des Schmiermittels mindestens eine Pumpe, die so angeordnet ist, dass sie Schmiermittel aus einer Schmiermittelwanne im Achsaggregatgehäuse pumpt. Gemäß einer Variante besteht das Schmiermittel O aus Öl und die Schmiermittelwanne ist folglich eine Ölwanne.
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Gemäß einer Variante ist die Pumpe mit der Ritzelwelle (nicht abgebildet) so verbunden, dass die Pumpe aktiviert wird, wenn die Ritzelwelle angetrieben wird, so dass der Differentialwelle Schmiermittel zugeführt werden kann, wenn die Notwendigkeit besteht, d. h. wenn das Fahrzeug angetrieben wird, so dass sich das Sternritzel 70 und das vordere und hintere Ausgleichsrad 20, 40 drehen.
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Gemäß einer Variante ist das Schmiermittel O so angeordnet, dass es in Öffnungen in der Keilnutverbindung 32 zwischen der Ausgangswelle 30 und dem hinteren Ausgleichsrad 40 geführt wird. Die vorstehenden Keilabschnitte der Keile auf der Abtriebswelle 30 und/oder des hinteren Ausgleichsrades 40 stehen somit kürzer vor als die entsprechenden Vertiefungen in den Keilnuten auf dem hinteren Ausgleichsrad 40 und/oder der Abtriebswelle 30, so dass sich ein Kanal bildet, durch den das Schmiermittel O geführt wird.
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Das Schmiermittel O ist dann so angeordnet, dass es über das zweite konische Rollenlager 90 geführt wird, um die Ausnutzung einer Pumpenwirkung zu ermöglichen, die durch die konischen Rollen 92 des Rollenlagers 90 erzeugt wird.
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Die Anordnung I umfasst ferner eine Verteilungskonfiguration, die so angeordnet ist, dass das Schmiermittel O, das von einem zentralen, außerhalb der Eingangswelle befindlichen Raum nach auswärts im Differentialgehäuse 50 in der Richtung von der Eingangswelle 10 weg zugeführt wird.
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Die Verteilungskonfiguration umfasst ein im Wesentlichen trichterförmiges Führungselement, das so angeordnet ist, dass es sich um die Eingangswelle erstreckt. Das Führungselement 110 ist in Verbindung mit und im Wesentlichen vor dem hinteren Ausgleichsrad 40 angeordnet. Das trichterförmige Führungselement 110 ist so angeordnet, dass es sich von einem vorderen Abschnitt des hinteren Ausgleichsrads 40 relativ zur Eingangswelle 10 in einer Richtung schräg nach vorn und außen und zur Seite des zur Eingangswelle 10 weisenden Sternritzels 70 in Richtung der Lagerzapfen 64 erstreckt.
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Das Führungselement 110 ist so angeordnet, dass es das zugeführte Schmiermittel O in einen Raum zwischen den jeweiligen Lagerzapfen 64 des Ausgleichssterns 60 und dem entsprechenden Sternritzel 70 führt. Ein Teil des Schmiermittels O wird ferner so geführt, dass es die Verzahnungsabschnitte 72 des Sternritzels erreicht, so dass eine Schmierung in Verbindung mit dem Verzahnungskontakt zwischen dem Sternritzel 70 und dem konischen Verzahnungsabschnitt 42 des hinteren Ausgleichsrads 40 [stattfindet]. Die Menge des Schmiermittels O, die in das Differentialgetriebe spritzt, wird infolgedessen erhöht, dass Schmiermittel durch die Verteilungskonfiguration zum Verzahnungskontakt zwischen dem Sternritzel 70 und dem konischen Verzahnungsabschnitt 42 des hinteren Ausgleichsrads 40 gerichtet wird, so dass das Öl durch die Drehung des Sternritzels 70 auch zum, vorderen Ausgleichsrad 20 und zum Verzahnungskontakt zwischen den konischen Verzahnungsabschnitten 22 des vorderen Ausgleichsrads geführt wird. Das vordere Ausgleichsrad 20 ist so konfiguriert und auf seiner zum Ausgleichsstern weisenden Seite so angeordnet, dass es das Schmiermittel O auffängt, so dass es zur Radialbuchse 15, die zwischen der Eingangswelle 10 und dem vorderen Ausgleichsrad 20 angeordnet ist, geführt wird.
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Das Sternritzel 70 hat einen abgerundeten Übergang 70a zu seinen Lagerzapfen 64 an seinem zur Eingangswelle 10 weisenden Abschnitt, so dass es die Führung des Schmiermittels O in den Raum zwischen den Lagerzapfen 64 des Ausgleichssterns 60 und des entsprechenden Sternritzels 70 weiter erleichtert.
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Bei einer alternativen Konstruktion kann das Sternritzel 70 anstelle eines abgerundeten Übergangs 70a mit einer oder mehreren Facetten abgeschrägt sein, um die Führung des Öls in den Raum auf entsprechende Weise zu erleichtern.
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Der Einsatz einer Verteilungskonfiguration, die das um die Eingangswelle 10 angeordnete trichterförmige Führungselement 110 umfasst, ermöglicht die effiziente Führung des Schmiermittels O insofern, als die Trichterform des Führungselements 110 einen Weg für das Schmiermittel O bildet, durch den es für eine optimale Schmierung des Differentialgetriebes geführt werden kann.
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Der Einsatz eines separaten Führungselements 110, das in Verbindung mit und im Wesentlichen vor dem hinteren Ausgleichsrad angeordnet ist, wie bei der in den 2a–b und 3 veranschaulichten Ausführungsform, führt nicht zu einer Neukonstruktion des hinteren Ausgleichsrads, sondern ermöglicht vielmehr eine einfache Anpassung in Verbindung mit vorhandenen Differentialgetrieben für die effiziente Führung des Schmiermittels O.
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5a veranschaulicht schematisch eine perspektivische Ansicht einer alternativen Anordnung II zum Schmieren eines Differentialgetriebes für einen Tandembetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 5b eine Seitenansicht der Anordnung II in 5a und 4 eine Seitenansicht eines Teils der Anordnung II in 5a.
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Die Anordnung II gemäß der in 4, 5a–b veranschaulichten Ausführungsform unterscheidet sich von der Anordnung gemäß der in 2a–b und 3 veranschaulichten Ausführungsform hinsichtlich der Konstruktion des Führungselements.
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Das Führungselement 242 gemäß dieser Ausführungsform bildet einen integralen Bestandteil des hinteren Rads 240. Als Ergebnis sind keine zusätzlichen Komponenten nötig, um die effiziente Führung des Schmiermittels O zu erreichen.
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Die Anordnung I; II kann in jedem beliebigen geeigneten Fahrzeug eingebaut werden, das zwei oder mehr Antriebsachsen aufweist und ein in einem Differentialgehäuse untergebrachtes Differentialgetriebe mit Ausgleichsstern umfasst. Die Anordnung I; II kann in jedem beliebigen geeigneten Fahrzeug eingebaut werden, das einen Tandembetrieb, Allradbetrieb wie etwa 8×8, Tridembetrieb oder Gleichwertiges aufweist.
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Die vorstehende Beschreibung der beispielhaften Erfindung wurde für Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecke bereitgestellt und soll nicht erschöpfend oder einschränkend sein. Das beschreibende Beispiel wurde durch Anwenden der Erfindung auf ein Fahrzeug mit zwei Hinterantriebsachsen X1, X2 geschaffen. In einer alternativen Konstruktion könnte die Erfindung analog auf ein Fahrzeug mit zwei Vorderantriebsachsen angewandt werden. In einem solchen Fall wird die Antriebskraft zuerst vom Fahrzeuggetriebe zu einem Achsaggregat an der hinteren Radachse der beiden Vorderachsen und dann weiter zur vorderen der beiden Vorderachsen geführt. Was im vorstehenden beschreibenden Beispiel als Vorderes und Hinteres beschrieben ist, ist bei einer solchen Ausführungsform in Bezug auf die Richtung der Antriebskraft vom Motor/Getriebe und nicht in Bezug auf die Position im Fahrzeug oder die Fahrtrichtung auszulegen.
