DE3536289A1 - Ausgleichsgetriebe mit zumindest einem integrierten gleichlaufdrehgelenk - Google Patents

Ausgleichsgetriebe mit zumindest einem integrierten gleichlaufdrehgelenk

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Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe mit zumindest einem in das Getriebegehäuse integrierten Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere einem Festgelenk, das als innenliegende Gelenkteile ein Gelenkinnenteil bzw. eine Kugelnabe und/oder einen Wellenzapfen und gegebenenfalls einen Kugelkäfig umfaßt sowie ein mit den innenliegenden Gelenkteilen drehfest über Kugelkörper in Eingriff befindliches Gelenkaußenteil aufweist, das seinerseits mittels Verzahnung unmittelbar oder über ein angesetztes Kegel- oder Tellerrad mit den Ausgleichsrädern des Ausgleichsgetriebes im Eingriff ist.
Derartige Getriebe sind insbesondere für den Hinterachsantrieb von Kraftfahrzeugen geeignet; auch eine Kopplung zwischen zwei getriebenen Achsen ist mit einem derartigen Getriebe darstellbar. Üblicherweise ist ein Ausgleichsgetriebe mit dem Fahrzeug verblockt und verfügt über Wellenstummel, an die sich z. B. Gleichlaufdrehgelenke anschließen. Je größer dabei der Abstand zwischen der Getriebemitte und dem Gelenkmittelpunkt der Gleichlaufdrehgelenke wird, um so geringer wird die mögliche Baulänge der Wellen und um so größer werden die erforderlichen Gelenkbeugewinkel. Diese sollen aber aus Gründen der höheren Lebensdauer und der geringeren Geräuschentwicklung möglichst klein gehalten werden.
Um dieses Ziel zu verfolgen, sind bereits in das Getriebegehäuse integrierte Gleichlaufdrehgelenke zur Ausführung gekommen. Als nachteilig bei derartigen Ausgleichsgetrieben hat sich die insgesamt komplizierte Bauweise erwiesen, durch die die Fertigungskosten wesentlich gestiegen sind. Daneben sind in der Regel Gewichtsnachteile gegenüber konventionell aufgebauten Ausgleichsgetrieben mit anschließenden Gleichlaufdrehgelenken zu verzeichnen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ausgleichsgetriebe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der axiale Abstand zwischen der Getriebemitte und dem Gelenkmittelpunkt gering gehalten wird und zugleich der konstruktive Aufbau vereinfacht und wesentliche Teile in ihrer Herstellung verbilligt werden. Die Lösung besteht darin, daß die innenliegenden Gelenkteile zumindest eine Gleitfläche aufweisen, die sich in zum Gelenk axialer Richtung im Getriebe nach innen und/oder nach außen an einer unabhängig vom Gelenkaußenteil ausgeführten Gegenfläche abstützt.
Die grundliegende Wirkungsweise dieses Erfindungsgedankens besteht darin, daß sich eines der innenliegenden Gelenkteile, d. h. das Ende des Wellenzapfens oder die gegebenenfalls damit einstückig ausgebildete Kugelnabe oder auch ein von ihr getragener Kugelkäfig in zumindest einer Richtung unmittelbar an einer innerhalb des Getriebekorbes ausgestalteten Gegenfläche, die nicht Bestandteile des Gelenkaußenteils ist, mit einer entsprechenden Gleitfläche abstützt. Diese Abstützung kann axial zum Gelenk nach innen und/oder nach außen in bezug auf die Getriebemitte erfolgen, wobei sich als Wirkung jeweils eine wesentlich vereinfachte und verkürzte Bauweise des Gelenkaußenteil ergibt. Dieses kann nämlich napfartig und hinterschnittfrei oder auch beidseitig offen rein zylindrisch ausgeführt werden und muß die innenliegenden Gelenkbauteile nur in einem axialen Teilbereich umschließen. Dadurch kann insgesamt die Gelenkbauweise verkürzt werden und der Abstand des Gelenkmittelpunktes zur Getriebemitte verringert werden. Zumindest eine der bei Festgelenken üblicherweise vorgesehenen Abstützungen des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil entfällt somit und wird durch eine Abstützung gegenüber einem anderen Teil, das entweder eines der regelmäßig im Ausgleichsgetriebe vorhandenen Teile oder ein besonderes zusätzliches Teil ist oder bei Ausgleichsgetrieben mit zwei integrierten Gleichlaufgelenken ein entsprechendes Teil des gegenüberliegenden Gleichlaufgelenkes sein kann, ersetzt. Das Gelenkaußenteil ist dabei, wie bei integrierten Gelenken üblich, als Abtriebskegelrad ausgebildet, das sich nach außen am Getriebekorb und nach innen unmittelbar und ausschließlich an den Ausgleichsrädern abstützt, wobei ein Spiel von angemessener Größe vorzusehen ist, um einen geräusch- und verschleißarmen Lauf sicherzustellen. Hierdurch ist das Gelenkaußenteil an die Integration in das Getriebegehäuse angepaßt und es brauchen außer der radialen Anschlagfläche keine axialen Sicherungsmittel vorgesehen werden, so daß sich die axiale Festlegung allein durch den Zusammenbau der Getriebehälften ergibt.
Für integrierte Gelenke sind verschiedene Gelenkbauarten möglich, insbesondere eine solche als Doppel-Offset-Gelenk (DO- Gelenk), als Rzeppa-Festgelenk (RF-Gelenk) und als "Undercut- Free"-Gelenk (UF-Gelenk). Sinngemäß ist auch eine Anwendung bei einem Tripodengelenk vorstellbar.
In der verkürzten Bauweise des Gelenkaußenteils, das durch die unmittelbare axiale Abstützung eines der innenliegenden Gelenkteile gegenüber einem anderen Konstruktionselement bewirkt wird, tritt insbesondere die vereinfachte Herstellung vorteilhaft hervor. So kann das Gelenkaußenteil beispielsweise als einfaches Tiefziehteil oder als Stanzteil aus Blech hergestellt werden oder aus innengeräumten Stangen- oder Rohrmaterial bestehen. Die konstruktive Vereinfachung ergibt sich aus dem Wegfall innenliegender Stützflächen am Gelenkaußenteil zur axialen Festlegung der innenliegenden Gelenkbauteile.
Bei einer vom Gelenkaußenteil unabhängigen Abstützung der innenliegenden Gelenkbauteile ausschließlich nach außen weist das Gelenkaußenteil in der Regel eine napfartige, hinterschnittfreie Form mit zylindrischer Außenfläche und zylindrischer Innenfläche auf, in die die Rillen für die Führung der Kugeln eingebracht sind. Die Abstützung des Gelenkinnenteils nach außen kann hierbei insbesondere mittelbar über einen Kugelkäfig gegenüber dem Getriebekorb stattfinden.
Bei einer vom Gelenkaußenteil unabhängigen Abstützung sowohl nach innen als auch nach außen weist das Gelenkaußenteil in der Regel eine innen- und außenzylindrische Form auf, wobei die Abstützung der innenliegenden Gelenkteile zur Getriebemitte in der Regel gegenüber einem gesonderten Stützring stattfindet. Hierbei kann die Abstützung zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Stützring ebenfalls mittelbar über den Kugelkäfig erfolgen. Zur Verbesserung der Gleitfähigkeit und Erhöhung der Verschleißfestigkeit kann ein derartiger Stützring kunststoffbeschichtet sein oder gänzlich aus verschleißfestem Kunststoff bestehen. Regelmäßig wird er jedoch als einfacher Blechring ausgeführt werden.
Wenn zwei Gleichlaufdrehgelenke in das Getriebegehäuse integriert sind, können sich die Gelenkinnenteile bzw. die Kugelkäfige beider Gleichlaufdrehgelenke beidseitig an ein und demselben mittig angeordneten Stützring im Getriebekorb abstützen. Bei Ausgleichsgetrieben mit zwei integrierten Gleichlaufgelenken kann jedoch auch der genannte zentrale Stützring entfallen und sich entsprechende innenliegende Gelenkteile der Gleichlaufdrehgelenke, d. h. die Wellenzapfen oder die Kugelnaben beider Gelenke können sich unmittelbar aneinander abstützen. Die Gleitflächen sind dabei konvex, insbesondere kugelig auszuführen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
Es zeigen:
Fig. 1 eine Getriebehälfte mit einem integrierten Gleichlaufdrehgelenk, dessen Kugelkäfig sich am Gelenkaußenteil abstützt,
Fig. 2 ein Ausgleichsgetriebe mit zwei integrierten Gleichlaufdrehgelenken, deren Kugelkäfige sich an einem zentralen Stützring abstützen,
Fig. 3 ein Ausgleichsgetriebe mit zwei integrierten Gleichlaufdrehgelenken, deren Wellenzapfen sich unmittelbar gegeneinander abstützen.
In Fig. 1 ist eine Hälfte eines Ausgleichsgetriebekorbes bzw. -käfigs 1 dargestellt, in dem mittig ein Wellenzapfen 2 mittels eines Paßstiftes 3 gehalten ist. Auf dem Wellenzapfen 2 sind zwei Ausgleichs- bzw. Planetenräder 4 gelagert, die gegenüber dem Getriebekäfig 1 kugelige Gleitflächen 5 aufweisen. Die Ausgleichskegelräder sind in Eingriff und kämmen mit einem Ausgangskegelrad 6, das in einer zylindrischen Bohrung 7 des Getriebekäfigs geführt ist und sich an einer radialen Fläche 8 desselben axial nach außen abstützt. Ein Gleitring 9 dient der Minderung der Reibung des Verschleißes. Mit dem Gelenkaußenteil 6 ist ein Gelenkinnenteil 11 drehfest und gelenkig über Kugelkörper 10 verbunden. Die Kugelkörper 10 sind in einem Kugelkäfig 12 geführt, der mit dem Gelenkaußenteil eine kugelige Gleitfläche 13 und mit dem Gelenkinnenteil eine kugelige Gleitfläche 14 hat, deren Mittelpunkte gegenüber dem Gelenkmittelpunkt jeweils axial in entgegengesetzten Richtungen zueinander versetzt sind. Der Kugelkäfig hat daneben eine weitere, außenliegende kugelige Gleitfläche 15 a, die sich an einer Gegenfläche 15 b im Getriebekäfig nach außen abstützt. Das Gelenkinnenteil ist mittels einer üblichen Keilverzahnung mit einem Wellenzapfen 16 verbunden, an den sich die Welle 17 anschließt. Zwischen dem Getriebekorb 1 und dem Wellenzapfen 16 bzw. dem Gelenkinnenteil 11 sind übliche, im einzelnen nicht mehr zu erläuternde Abdichtmittel angeordnet. Der Getriebekorb 1 ist über ein Schrägrollenlager 18 in einem Getriebegehäuse 19 gehalten und mittels einer Dichtung 20 nach außen abgedichtet.
In Fig. 2 ist der Getriebekäfig aus den Käfighälften 1 a, 1 b zusammengesetzt, wobei Verbindungsbolzen 21 zugleich ein Tellerrad 22 halten. Im Getriebekäfig sind zwei Wellenzapfen 2 a, 2 b mittels Paßstiften 3 a, 3 b fixiert, auf welchen die Ausgleichkegelräder 4 a, 4 b rotieren. Die mit diesen in Eingriff befindlichen Ausgangskegelräder 6 a, 6 b sind innen mit einer durchgehenden Zylinderbohrung versehen, in der die Rillen für die Kugelkörper 10 a, 10 b aufgenommen sind und durch die die Kugelkäfige 12 a, 12 b teilweise hindurchtreten. Die Kugelkäfige stützten sich mit Gleitflächen 32 a nach innen an Gegenflächen 32 b an einen Stützring 23 ab, der innerhalb der Wellenzapfen 2 koaxial zu den Gelenkaußenteilen 6 im Getriebekorb geführt ist. Die Gelenkinnenteile 11 a, 11 b sind in der gezeigten Ausführung jeweils einstückig mit den Wellenzapfen 16 a, 16 b, die in üblicher Weise gegenüber einem Getriebegehäuse 19 gelagert und abgedichtet sind. Im übrigen stimmen die Einzelheiten mit der Fig. 1 überein und sind in gleicher Weise beziffert.
In Fig. 3 ist ein Ausgleichsgetriebe gezeigt, in dessen Getriebegehäuse 1 zwei Gleichlaufdrehgelenke in symmetrischer Anordnung innerhalb des Getriebekorbes 1 aufgenommen sind. Zwei Wellenzapfen 16 a, 16 b sind einstückig mit Kugelnaben 11 a, 11 b ausgeführt, die über die Kugeln 10 a, 10 b mit den innen- und außenzylindrischen, hinterschnittfreien Gelenkaußenteilen 25 im Eingriff stehen. Die Kugeln 10 a, 10 b sind in Kugelkäfigen 12 a, 12 b geführt, die in axialer Erstreckung beidseitig jeweils über das Gelenkaußenteil 6 a, 6 b hinausragen. Die Kugelnaben 11 a, 11 b stützen sich mittelbar über die Kugelkäfige 12 a, 12 b an kugeligen Gleitflächen 15 a gegenüber entsprechenden Gegenflächen 15 b im Getriebekorb zur Getriebeaußenseite hin axial ab. Zur Gelenkmitte hin stützen sich die Wellenzapfen 16 a, 16 b bzw. die Kugelnaben 11 a, 11 b über Wellenfortsätze 33 a, 33 b, die in kugeligen Flächenteilen 34 a, 34 b enden, unmittelbar gegeneinander in der Getriebemitte ab. Im übrigen stimmen die Einzelheiten mit der Fig. 2 überein und sind in gleicher Weise beziffert.
  • BEZUGSZEICHENLISTE  1 Ausgleichgetriebekorb, Ausgleichsgetriebekäfig
     2 Wellenzapfen
     3 Paßstift
     4 Ausgleichskegelrad, Planetenrad
     5 Gleitfläche
     6 Ausgangskegelrad, Gelenkaußenteil
     7 Zylinderbohrung
     8 Radialfläche
     9 Gleitring
    10 Kugelkörper
    11 Gelenkinnenteil, Kugelnabe
    12 Kugelkäfig
    13 Gleitfläche
    14 Gleitfläche
    15 Gleitfläche
    16 Wellenzapfen
    17 Gelenkwelle
    18 Schrägrollenlager
    19 Getriebegehäuse, Differentialgehäuse
    20 Dichtung
    21 Verbindungsbolzen
    22 Tellerrad
    23 Stützring, Ringkörper
    24 Gelenkinnenteil
    25 Gelenkaußenteil
    26 Kugelkörper
    27 Kugelkäfig
    28 Glocke
    29 Wellenzapfen
    30 Anschlußflansch
    31 Lagerung
    32 Gleitfläche
    33 Wellenfortsatz
    34 Kugelfläche

Claims (18)

1. Ausgleichgetriebe mit zumindest einem in das Getriebegehäuse integrierten Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere einem Festgelenk, das als innenliegende Gelenkteile ein Gelenkinnenteil bzw. eine Kugelnabe und/oder einen Wellenzapfen und gegebenenfalls einen Kugelkäfig umfaßt sowie ein mit den innenliegenden Gelenkteilen drehfest über Kugelkörper im Eingriff befindliches Gelenkaußenteil aufweist, das seinerseits mittels Verzahnung unmittelbar oder über ein angesetztes Kegel- oder Tellerrad mit den Ausgleichsrädern des Ausgleichsgetriebes im Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegenden Gelenkteile (11, 12, 16) zumindest eine Gleitfläche (15 a, 32 a, 34 a) aufweisen, die sich in zum Gelenk axialer Richtung nach innen oder nach außen an einer unabhängig vom Gelenkaußenteil (6, 6 a, 6 b) ausgeführten Gegenfläche (15 b, 32 b, 34 b) abstützt.
2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (15 b) am Getriebekorb (1) oder einem regelmäßig innerhalb des Getriebekorbes vorgesehenen Funktionsteil des Getriebes ausgeformt ist (Fig. 1).
3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (32 b) an einem zusätzlichen, im Getriebekorb (1) gehaltenen Ring- oder Scheibenkörper (23) ausgeformt ist (Fig. 2).
4. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (34 b) an einem entsprechenden symmetrischen, innenliegenden Gelenkteil (33 b) eines zweiten in das Getriebegehäuse (1) integrierten Gleichlaufdrehgelenks ausgeformt ist (Fig. 3).
5. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gelenkinnenteil (11) in Richtung zur Getriebeaußenseite axial am Getriebekorb (1) über Kugelflächen (15 a, 15 b) abstützt.
6. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gelenkinnenteil (11) in Richtung zur Getriebeaußenseite axial mittelbar über einen Kugelkäfig (12) am Getriebekorb (1) abstützt.
7. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gelenkinnenteil (11) oder der Wellenzapfen (16, 16 a, 16 b) in Richtung zur Getriebemitte axial an Gleitflächen (32) eines im Getriebekorb (1) gehaltenen, vom Gelenkaußenteil (6, 6 a, 6 b) unabhängigen Ring- oder Scheibenkörpers (23) abstützt.
8. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gelenkinnenteil (11, 11 a, 11 b) oder der Wellenzapfen (16, 16 a, 16 b) mittelbar über einen Kugelkäfig (12, 12 a, 12 b) an dem Ring- oder Scheibenkörper (23) abstützt.
9. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei Wellenzapfen (16 a, 16 b) mit konvexen Stirnflächen (34 a, 34 b) unmittelbar gegeneinander abstützen.
10. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenzapfen (16 a, 16 b) über das Gelenkinnenteil (11 a, 11 b) hinaus axial nach innen in Wellenfortsätzen (33 a, 34 a) verlängert sind.
11. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (6) als innen und/oder außen hinterschnittfreier Napf ausgebildet ist, dessen Innenseite mit Rillen für die Kugelkörper (10) versehen ist und der die innenliegenden Gelenkteile (11, 12, 16) axial teilweise umschließt.
12. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (6 a, 6 b) als innen und/oder außen zylindrische Hülse ausgebildet ist, deren Innenfläche von Rillen für die Kugelkörper (10) unterbrochen ist und die die innenliegenden Gelenkteile (11, 12, 16) axial teilweise umgibt.
13. Ausgleichsgetriebe mit zwei integrierten Gleichlaufdrehgelenken nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringkörper (23) mit nach außen gerichteten Gleitflächen (32 b) zentral im Ausgleichsgetriebe zur axialen Abstützung zweier innenliegender Gelenkteile (11, 12, 16) vorgesehen ist.
14. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gelenkinnenteile (11 a, 11 b) oder die Wellenzapfen (16 a, 16 b) mittelbar über Kugelkäfige (12 a, 12 b) an den zentralen Stützring (23) abstützen.
15. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (6, 6 a, 6 b) als Stanzteil bzw. verformtes Blechteil angefertigt ist.
16. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (23) als Stanzteil bzw. verformtes Blechteil gefertigt ist.
17. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (23) zur Verbesserung der Gleitfähigkeit und/oder der Verschleißfestigkeit einer Oberflächenbehandlung unterzogen oder mit einer Kunststoffbeschichtung versehen ist.
18. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (23) vollständig aus verschleißfestem Kunststoff besteht.
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