DE19647062A1

DE19647062A1 - Ausgleichgetriebe

Info

Publication number: DE19647062A1
Application number: DE1996147062
Authority: DE
Inventors: Alois Boeck; Horst Kraml
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausgleichgetriebe. Ein Ausgleichgetriebe, oft auch Differential genannt, er möglicht den Rädern eine unterschiedliche Winkelgeschwin digkeit und verteilt das Antriebsmoment auf die einzelnen Räder. Dies ist insbesondere in Kurvenfahrten nötig, bei denen die Räder sich, den Abroll-Weglängen entsprechend, unterschiedlich schnell drehen. Es gibt zwei Grundtypen von Ausgleichgetrieben. In dem ersten Typ sind je zwei Wellen halbachsen mit je zwei gegenüberliegenden kegelförmigen Wellenrädern fest verbunden, wobei ein oder mehrere Aus gleichkegelräder, deren Achsen senkrecht zu den Wellenach sen verlaufen, gleichzeitig in beide Wellenräder eingrei fen. Ausgleichkegelräder, Wellenräder sowie Achswellen sind üblicherweise in einem Differentialkorb gelagert. Dreht sich eine Wellenhalbachse in eine Richtung bezüglich des Differentialkorbes, so erzwingt die Verbindung der Wellen halbachsen über die Ausgleichkegelräder eine Drehung der anderen Wellenhalbachse in entgegengesetzter Richtung be züglich des Differentialkorbes mit gleichem Winkelgeschwin digkeitsbetrag. Laufen die beiden Wellenhalbachsen gleich schnell um, so ruhen sie bezüglich des Differentialkorbes. Der Differentialkorb ist in der Regel mit einem Antriebs rad, z. B. einem Teller- oder Stirnrad verbunden.

Im zweiten Typ von Ausgleichgetrieben, den Planetengetrie ben sind ein Sonnenrad, ein Planetenrad und ein Hohlrad mit parallel verlaufenden Achsen im Eingriff. Ausgleichgetriebe können zum Drehmomentausgleich zwischen zwei Rädern auf einer Achse oder zum Drehmomentausgleich zwischen mehreren angetriebenen Achsen dienen. Erstere wer den auch Querdifferential, letztere werden auch Längs- oder Mittendifferential genannt.

Eine Ausgleichgetriebeanordnung mit einem Ausgleichge triebe als Mittendifferential ist in der deutschen Offenle gungsschrift 33 11 175 beschrieben. Dieses Ausgleichgetrie be wird nicht über ein Tellerrad angetrieben. Eine An triebswelle umgibt als Hohlwelle eine der beiden Abtriebs wellen koaxial und überträgt das Drehmoment über einen Dif ferentialkorb auf Differentialbolzen, die wiederum über Aus gleichkegel- und Wellenräder die Abtriebswellen treiben. Der Differentialkorb muß hinreichend dimensioniert sein, da er das Drehmoment überträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aus gleichgetriebe zu schaffen, bei dem weder die Drehmo mentübertragung noch die Lagerung der Ausgleichkegel- und Wellenräder durch einen Differentialkorb erfolgt, und das folglich ohne Differentialkorb auskommt.

Diese Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Ausgleichgetriebe gelöst. Bei dieser Art der Drehmo mentübertragung werden die Differentialbolzen auf Biegung beansprucht. Die Lagerung der Ausgleichkegelräder nach au ßen und die Abstützung der Zahntrennkräfte werden von Scheiben übernommen, die mit dem Differentialbolzen verbun den sind. Diese Art der Lagerung hat zum Vorteil, daß die Fertigungskosten und das Gewicht des Differentialkorbs ein gespart werden können. Ein weitere Vorteil besteht darin, daß keine Maßnahmen zum Ausgleich von unterschiedlicher Wärmeausdehnung zwischen Differentialkorb und den sonstigen Bestandteilen des Ausgleichgetriebes getroffen werden müs sen. Zudem gewährleistet ein derart offener Aufbau des Aus gleichgetriebes eine bessere Schmierung und Abwärmevertei lung der Zahnräder, da sie für das Getriebeöl frei zugäng lich sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Antriebswelle in einer Aussparung oder Durchführung des Differentialbolzens mit einem Innenprofil zur Drehmomentsauf nahme ein- oder durchgesteckt.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung sind ein oder mehrere Differentialbolzen in einer Aussparung oder Durchführung der Antriebswelle ein- oder durchgesteckt. Beispielsweise könnten zwei Differentialbolzen unterschiedlicher Dicke durch zwei sich kreuz ende Bohrungen in der Antriebswelle durchgesteckt sein, wobei der dickere Differentialbolzen eine Bohrung besitzt, durch die der dünne re gesteckt ist.

Vorteilhaft ist die Antriebswelle in der gegenüberlie genden Abtriebswelle geführt, vorzugsweise durch Zylinder lager, um den Differentialbolzen zu zentrieren.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Differentialbolzen als ein durchgängiger Bolzen zur Lage rung und zum Antrieb von zwei Ausgleichkegelrädern ausge bildet. Vorzugweise ist dabei die Antriebswelle durch den Differentialbolzen, der ein Innenprofil zur Drehmomentsauf nahme besitzen kann, durchgesteckt. Alternativ dazu kann dieser Bolzen durch eine Bohrung der Antriebswelle durchge steckt sein.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung ist der Differentialbolzen als drei- oder mehrzacki ger Stern zur Lagerung von drei oder mehr Ausgleichkegelrä dern ausgebildet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung sind ein oder mehrere Differentialbolzen in einem Winkel ungleich 90° zu der Antriebsachse angeordnet. Das oder die darauf gelagerten Ausgleichkegelräder greifen da bei in ungleich große Wellenrädern ein. Damit wird eine ungleiche Momentenverteilung auf die zwei Abtriebswellen erzielt.

Die Differentialbolzen können phosphatiert oder chemisch vernickelt sein, um ein Festfressen der Ausgleichkegelräder zu vermeiden.

Vorzugsweise sind zwischen den Ausgleichkegelrädern und den Scheiben zu deren Lagerung Kunststoffscheiben zur Zahnspieleinstellung angeordnet. Diese Kunststoffscheiben haben die günstige Eigenschaft, sowohl elastisch als auch plastisch zu sein. Die Elastizität gewährleistet eine ge wünschte Vorspannung der Zahnräder, wodurch das Lastwech selgeräusch im Antriebsstrang reduziert wird. Der Übergang von der elastischen zur plastischen Verformung dieser Kunststoffscheiben begrenzt die Spannung im Ausgleichge triebe in sinnvoller Weise. Die von Stück zu Stück variable plastische Verformung der als Wärmeausdehnungsausgleichse lemente dienenden Kunststoffscheiben gleicht die Fertigung stoleranzen der einzelnen Komponenten des Ausgleichgetrie bes aus.

Derartige Wärmeausdehnungsausgleichselemente sind zweckmäßiger Weise zwischen jeweils den Abtriebswellen ei nerseits und den Wellenrädern andererseits und/oder zwi schen den Ausgleichkegelrädern einerseits und den Scheiben zu deren Lagerung nach außen andererseits angebracht. Dabei kann ein solches Kunststoffteil einerseits als eigenes Bau teil, andererseits in einem Verbundmaterial, einem soge nannten Bi-Material, als aufgebrachte, z. B. aufvulkanisier te Kunststoffschicht ausgeführt sein. Der Träger dieser Schicht ist vorzugsweise eine Scheibe aus nitriertem Stahl. Ein solches Bi-Material wird so eingebaut, daß die harte Stahlseite als Gleitlager für die Ausgleichkegelräder wirkt, und sich die Kunststoffseite an deren Scheiben zur Lagerung abstützt.

Damit die Ausgleichkegelräder auf den Differentialbol zen reibungsarm laufen, sind dazwischen Lager angebracht, die als Gleitbeschichtung, Verschleißbeschichtung oder ein gezogene Gleitbüchsen ausgebildet sind. In ähnlicher Weise werden Gleitlager zwischen Differentialkorb und Achswellen angebracht.

Eine Verwendung von Ausgleichkegel- und Wellenrädern mit fertiggeschmiedeter Verzahnung verringert die Rohmate rialkosten, verkürzt die Fertigungszeiten, weil eine spanabhebende Bearbeitung vermieden wird, und spart die Produktionsmittel dazu ein. Geringfügige Fertigungstoleran zen werden durch die oben beschriebenen Kunststoffscheiben ausgeglichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Zeichnun gen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausgleichgetriebe entlang der Achswellen;

Fig. 2 einen Differentialbolzen mit Innenprofil.

In einem Ausgleichgetriebe 1 als Mittendifferential für allradgetriebene Fahrzeuge ist eine Antriebswelle 2 koaxial in einer der beiden als Hohlwellen ausgebildeten Abtriebswellen 3 angeordnet. Die Antriebswelle 2 ist in einem einstückig ausgebildeten, in der Mitte verstärkten Differentialbolzen 4 mit Innenprofil zur Drehmomentübertra gung eingesteckt. Dieser treibt Ausgleichkegelräder 5, die in mit den Abtriebswellen 3 fest verbundene Wellenräder 6 eingreifen. Die Ausgleichkegelräder 5 sind durch Scheiben 7 gelagert und nach außen fixiert, die mit dem Differential bolzen 4 verbunden sind. Die Antriebswelle 2 ist dabei in der ihr gegenüberliegenden Abtriebswelle 3 mit Zylinderla gern 8 gelagert.

Bezugszeichenliste

1

Ausgleichgetriebe

2

Antriebswelle

3

Abtriebswelle

4

Differentialbolzen

5

Ausgleichkegelräder

6

Wellenräder

7

Scheiben

8

Zylinderlager

Claims

1. Ausgleichgetriebe (1) mit Ausgleichkegelrädern (5), Wellenrädern (6), zwei Abtriebswellen (3) und einer An triebswelle (2), die koaxial zu einer der beiden Abtriebs wellen (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) koaxial innerhalb einer der beiden Abtriebswellen (3) angeordnet ist und mit einem oder mehre ren Differentialbolzen (4) fest verbunden ist, der über die Ausgleichkegel- (5) und Wellenräder (6) die zwei Abtriebs wellen (3) treibt und die Ausgleichkegelräder (5) durch Scheiben (7) gelagert sind, die mit dem Differentialbolzen (4) verbunden sind.

2. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) in einem Differentialbolzen (4) mit Innenprofil ein- oder durchgesteckt ist.

3. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Differentialbolzen (4) in der Antriebswelle (2) ein- oder durchgesteckt sind.

4. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) in einer der beiden Abtriebswelle (3) geführt ist.

5. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Differentialbolzen (4) als ein durchgängiger Bolzen zur Lagerung von zwei Ausgleichkegelrädern (5) aus gebildet sind.

6. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialbolzen (4) einen drei- oder mehrzackigen Stern zur Lagerung von drei oder mehr Ausgleichkegelrädern (5) bilden.

7. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Differentialbolzen (4) in einem Winkel ungleich 90° zu der Antriebsachse angeordnet ist oder sind und die darauf gelagerten Ausgleichkegelräder (5) in ungleich große Wellenrädern (6) eingreifen, und damit eine ungleiche Mo mentenverteilung auf die zwei Abtriebswellen (3) erzielt wird.

8. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Differentialbolzen (4) gegen Festfressen mit dem Ausgleichkegelrädern (5) phosphatiert oder chemisch vernic kelt sind.

9. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgleichkegelrädern (5) und dem Scheiben (7) Kunststoffscheiben zur Zahnspieleinstellung angeordnet sind.

10. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgleichkegelrädern (5) und dem Scheiben (7) Scheiben aus Bi-Material angeordnet sind.

11. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bi-Materialscheiben aus nitriertem Stahl mit aufvulka nisiertem Kunststoff bestehen.

12. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lager zwischen den Differentialbolzen (4) und den Ausgleich kegelrädern (5) eingebracht sind und diese als Gleitbe schichtung, Verschleißbeschichtung oder eingezogene Gleit büchsen ausgebildet sind.

13. Ausgleichgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskegel- (5) und/oder Wellenräder (6) eine fer tiggeschmiedete Verzahnung besitzen.