DE60130938T2

DE60130938T2 - Einteiligen Lagerverstellverschluss und Befestiger eines Differentialgetriebes

Info

Publication number: DE60130938T2
Application number: DE60130938T
Authority: DE
Inventors: David Marshall Waterford Morse; Jill Renay Fowlerville Gnass; Joseph Michael Westland Endreszl
Original assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Current assignee: American Axle and Manufacturing Inc
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2021-03-03
Also published as: EP1138982A2; ES2293940T3; US6398689B1; US20010024989A1; BR0101032B1; DE60130938D1; BR0101032A; JP2001270341A; KR20010090585A; EP1138982A3; KR100795636B1; US6533697B2; EP1138982B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Ausgleichsgetriebe zum Einsatz in Kraftfahrzeugantrieben und insbesondere eine einstückige Einstellvorrichtungsverriegelung für ein Differenziallager.
2. Diskussion des Standes der Technik
Viele der Differenzialbaugruppen, die bei Antriebsachsen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, umfassen einen Planetengetriebesatz, der innerhalb eines Differenzialgehäuses gehaltert ist und dazu dient, eine Relativdrehung zwischen einem Paar von Ausgangswellen zu erleichtern. Beispielswiese umfasst der Getriebesatz eines Parallelachsendifferenzials üblicherweise ein Paar von Seitenzahnrädern mit Schraubenverzahnung, die über Keile an den Enden von Achswellen angebracht sind und paarweise mit Sätzen von Kegelrädern mit Schraubenverzahnung in Eingriff stehen, welche in im Differenzialgehäuse ausgebildeten Zahnradaussparungen gelagert sind. Da die Zahnradaussparungen parallel zur Drehachse des Differenzialgehäuses verlaufen, drehen sich die Kegelräder auf Achsen, wobei sie sich parallel zu der gemeinsamen Achse der Ausgangswellen und der Seitenzahnräder erstrecken. Wenn die Ausgangswellen unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen, so erzeugt das durch den Formeingriff der Seitenzahnräder und der Kegelräder übertragene Drehmoment Schubkräfte, die durch die Getriebebauteile gegen die Wandoberfläche der Zahnradaussparungen und andere Schubflächen innerhalb des Diffe renzialgehäuses ausgeübt werden, um so durch Reibung eine Begrenzung dieser Drehzahldifferenz und eine gegenseitige Anpassung des Drehmoments der Ausgangswellen zu erzielen.
Zudem umfassen die Antriebsachsen der meisten Kraftfahrzeuge einen Hypoidgetriebesatz zur Änderung der Richtung der Kraftübertragung von einer parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs verlaufenden Achse zu einer hierzu senkrecht verlaufenden Achse. Der Hypoidgetriebesatz umfasst ein Hohlrad, das mit dem Differenzialgehäuse gekoppelt ist, und ein Ritzel, das innerhalb des Achsgehäuses gelagert ist. Um eine korrekte Arbeitsweise der Antriebsachsenbaugruppe zu erleichtern, ist das Differenzial an einem Paar gleitbeweglicher Differenziallager gehaltert. Üblicherweise werden die Differenziallager mit Hilfe eines mit einem Außengewinde versehenen hohlen Rohres positioniert, das üblicherweise als Differenziallager-Einstellmutter bezeichnet wird.
Die Differenziallager-Einstellmutter dient dazu, sowohl die Differenziallagervorlast als auch das Hypoidgetriebespiel einzustellen. Die Einstellmutter bietet zudem bei normalem Betrieb eine Lastoberfläche für das Differenziallager. Von dieser Lastoberfläche werden an sich sowohl Axial- als auch Drehlasten aufgenommen, die auf die Rotation des Differenzialgehäuses zurückgehen. Die Axiallasten werden durch die Gewindeschnittstelle der Einstellmutter mit dem gefrästen Achsgehäuse absorbiert. Den Drehlasten wirkt ein Verriegelungssystem entgegen, das ein Drehen der Einstellmutter verhindert. Üblicherweise wird ein zweiteiliges Verriegelungssystem dazu eingesetzt, die Einstellmutter über eine Lagerkappe an das Achsgehäuse zu koppeln.
Bei existierenden Verriegelungssystemen ist es allerdings leider nötig, dass der Montagearbeiter zur Durchführung dieser Funktion eine Drahtform und ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungselement verwendet. Zudem muss der Montagearbeiter dann das Gewindeteil in ein zuvor in der Lagerkappe ausgefrästes Gewindeloch einführen und das mit einem Gewinde versehene Befestigungselement mit einem vorgegebenen Drehmomentbereich einschrauben. Das Verfahren umfasst während der Montage oft Schritte, die das Herbeiholen eines pneumatischen Drehmomentschlüssels, das Ausrichten einer Fassung mit dem Bolzenkopf und das Betätigen des Drehmomentschlüssels bis zum Erreichen des gewünschten Drehmomentniveaus beinhalten. Während der genannte Prozess zwar zur Halterung der Einstellmutter gegen ein Drehen während ihres Einsatzes nützlich ist, ist er aufgrund der Notwendigkeit der Handhabung und Installation zweier unterschiedlicher Bestandteile kostspielig. Zudem kann hier auf die Verwendung, Kalibrierung und Instandhaltung eines Drehmomentschlüssels nicht verzichtet werden. Dementsprechend besteht hier beim Stand der Technik ein Bedarf nach einer einstückigen Verriegelung für eine Differenziallagereinstellvorrichtung und nach einem Befestigungselement, das in der Lage ist, Differenziallager-Einstellmuttern ohne den Einsatz von Drehmomentwerkzeugen zu arretieren.
Die US-A-3001842 stellt den nächstliegenden Stand der Technik dar.
Überblick über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung sieht eine Antriebsachsenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Aufrechterhaltung einer Differenziallagervorlast in einer Achsbaugruppe gemäß Anspruch 5 vor.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Betrachtung der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche zusammen mit der beiliegenden Zeichnung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer als Beispiel dienenden Achsbaugruppe, die mit der einstückigen Differenziallagereinstellvorrichtungsverriegelung mit Befestigungselement gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
1A ist eine perspektivische Explosionsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer als Beispiel dienenden Achsbaugruppe, die die einstückige Differenziallagereinstellvorrichtungsverriegelung mit Befestigungselement gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 ist eine vergrößerte Teilansicht der als Beispiel dienenden Achsbaugruppe der 1;
3 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts der Achsbaugruppe der 1; und
4 ist eine Perspektivansicht der einstückigen Differenziallagereinstellvorrichtungsverriegelung mit Befestigungselement gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
In der Zeichnung, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine einstückige Differenziallagereinstellvorrichtungsverriegelung mit Befestigungselement, die gemäß den Lehren eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Wie sich der Zeichnung entnehmen lässt, steht die Einstellvorrichtungsverriegelung in Wirkverbindung mit einer als Beispiel dienenden Antriebsachsenbaugruppe 12.
Wie sich insbesondere 1 entnehmen lässt, umfasst die Antriebsachsenbaugruppe 12 im allgemeinen ein Achsgehäuse 14 zur drehbeweglichen Lagerung eines Hypoidgetriebesatzes, der ein Kegelzahnrad 16 und ein Hohlrad 18 umfasst, die mit einer Differenzialbaugruppe 20 in Antriebsverbindung stehen. Die Differenzialbaugruppe 20 dient zur Kraftübertragung auf ein Paar von (nicht dargestellten) Achswellen und kompensiert dabei jeglichen Unterschied in der Drehzahl der Achswellen, der während eines Abbiegens oder einem anderen Lenkmanöver auftreten kann. Zur Kompensierung eines Unterschieds in der Achswellendrehzahl umfasst die Differenzialbaugruppe 20 ein Paar von Kegelzahnrädern 24 und ein Paar von Seitenzahnrädern 26, die in Antriebsverbindung mit den Achswellen stehen. Zur Erleichterung eines korrekten Funktionierens der Achsbaugruppe 12 ist die Differenzialbaugruppe 20 drehbeweglich an einem Paar von Differenziallagern 28 gelagert. Im einzelnen umfasst das Achsgehäuse 14 zwei (nicht dargestellte) halbkreisförmige Lagerschalen zur Lagerung von etwa 180 Grad des Umfangs jedes der Differenziallager 28. Ein Paar von Lagerkappen 30 lagert die übrige ungefähre Hälfte jedes der Differenziallager 28. Jede Lagerkappe 30 ist am Achsgehäuse 14 in aus dem Stand der Technik bekannter herkömmlicher Weise, etwa durch mit Gewinde versehene Befestigungselemente, angebracht.
Um eine optimale Haltbarkeit des Differenziallagers und einen geeigneten Eingriff des Kegelrades mit dem Hohlrad sicherzustellen, ist ein Paar von Einstellmuttern 32 vorgesehen. Wie sich 2 entnehmen lässt, weist jede Einstellmutter 32 ein erstes Ende 34, das in Gewindeeingriff mit der Achsgehäuse 14 steht, und ein zweites Ende 36 auf, das so in Endeingriff mit dem Differenziallager 28 steht, dass eine axiale Drehung der Einstellmutter 32 das Differenziallager 28 axial verschiebt. Jede Einstellmutter 32 umfasst zudem mehrere Halterungsöffnungen bzw. -schlitze 38 zur Aufnahme eines Abschnitts der Einstellvorrichtungsverriegelung 10.
Wie sich 1A entnehmen lässt, enthält ein zweites Ausführungsbeispiel der Achsbaugruppe 12 ein Abstandselement 39 anstelle einer der Einstellmuttern 32. Das Abstandselement 39 dient zur Einstellung eines Getriebespiels oder einer Getriebeposition relativ zum Kegelzahnrad 16. Die einzige Einstellmutter 32 wird zur Einstellung der Lagervorlast verwendet. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet sollte es klar sein, dass die Einstellvorrichtungsverriegelung 10 mit jeder der beiden oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Achsbaugruppen eingesetzt werden kann, ohne dass hierdurch der Schutzbereich der Erfindung verlassen würde.
Wie sich aus den 2 und 3 ergibt, dient die Einstellvorrichtungsverriegelung 10 dazu, die Einstellmutter 32 und die Lagerkappe 30 miteinander zu verbinden, um eine Relativdrehung zwischen beiden zu verhindern. Vorzugsweise erstrecken sich die mehreren Schlitze 38 in Achsrichtung, um sicherzustellen, dass sie unabhängig davon, in welchem Ausmaß eine Einstellung nötig ist, um den Getriebeeingriff bzw. das Spiel und die Differenziallagervorlast richtig einzustellen, einen Abschnitt der Einstellvorrichtungsverriegelung 10 aufnehmen. Einem Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, dass andere geometrische Formen, etwa übergroße Zylinder, anstelle von Schlitzen 38 eingesetzt werden können, ohne dass hierdurch der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.
Wie sich 4 entnehmen lässt, umfasst die Einstellvorrichtungsverriegelung 10 einen ersten Abschnitt 40 mit einem Kopf 42 und einem Körper 44, der integral mit einem zweiten Abschnitt bzw. Verriegelungsabschnitt 46 ausgebildet ist. Der zweite Abschnitt 46 umfasst ein Paar von Verriegelungsstiften 48, die jeweils einen sich radial erstreckenden Abschnitt 50 und einen sich nach unten erstreckenden Abschnitt 52 aufweisen. Im übrigen definiert der Körper 44 eine erste Achse 54, die im wesentlichen parallel zu einer zweiten Achse 56 und einer dritten Achse 58 positioniert ist, welche durch die sich nach unten erstreckenden Bereiche 52 definiert sind. Der erste Abschnitt 40 umfasst zudem mehrere Widerhaken 60, die den Körper 44 über seine Länge hin umgeben. Jeder der Widerhaken 60 ist so geformt, dass er ein Biegen in eine Richtung zum Kopf 42 hin ermöglicht und einem Biegen in die entgegengesetzte Richtung entgegenwirkt. Dementsprechend wirken die Widerhaken 60 einem Herausziehen des Körpers 44 aus einem Aufnahmeelement entgegen, sobald der erste Abschnitt 40 in ein entsprechend bemessenes Aufnahmeelement, wie etwa eine Lagerkappenöffnung 62 (3), eingeschoben wurde.
Zudem umfasst der Kopf 42 des ersten Abschnitts 40 eine obere Fläche 64 und eine Bodenfläche 66 zur einfacheren Installation der Einstellvorrichtungsverriegelung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Im einzelnen werden die Verriegelungsstifte 48 der Einstellvorrichtungsverriegelung 10 in zwei der Schlitze 38 angeordnet, sobald die Einstellmuttern 32 so gedreht wurden, dass das Getriebespiel und die Differenziallagervorlast eingestellt wurden. Zur Weiterführung der Installation der Einstellvorrichtungsverriegelung 10 drückt eine Bedienperson derart die obere Fläche 64 des Kopfes 42 nach unten, dass die Widerhaken 60 mit der Lagerkappenöffnung 62 in Eingriff kommen. Die axiale Verschiebung der Einstellvorrichtungsverriegelung 10 setzt sich fort, bis die Bodenfläche 66 des Kopfes 42 mit der Lagerkappe 30 in Kontakt kommt.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Montage abgeschlossen und die einstückige Differenziallagerverriegelung mit Befestigungselement 10 verbindet die Einstellmutter 32 mit der Lagerkappe 30 und verhindert dabei, dass sich das Getriebespiel und die Differenziallagervorlast mit der Zeit verändern. Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, dass die Lagerkappenöffnung 62 kein internes Gewinde umfassen muss, um mit dem Widerhaken 60 in Eingriff zu kommen, wobei jedoch das Vorhandensein eines bereits bestehenden Gewindes einen korrekten Betrieb der Einstellvorrichtungsverriegelung 10 nicht beeinträchtigt. Im übrigen umfasst zwar das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Einstellvorrichtungsverriegelung 10 zwei Verriege lungsstifte 48; es wird aber nur ein Stift oder Vorsprung benötigt, um zu verhindern, dass sich die Einstellmutter 32 nach der Endmontage drehen kann.
Dementsprechend bietet die Einstellvorrichtungsverriegelung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung Vorteile sowohl hinsichtlich der Herstellung als auch der Funktion. Im einzelnen reduziert sich bei der Einstellvorrichtungsverriegelung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung die Anzahl der zur Kopplung der Einstellmutter an die Lagerkappe benötigten Bestandteile. Zudem werden die Montagekosten reduziert, weil keine Notwendigkeit mehr besteht, ein mit einem Gewinde versehenes Verbindungselement in ein Gewinde einzuführen und sodann mit Hilfe eines kalibrierten Werkzeugs ein Drehmoment auf das Verbindungselement auszuüben.

Claims

Antriebsachsenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, umfassend: ein Achsgehäuse (14); ein Differenziallager (28); eine Differenzialbaugruppe (20), die drehbeweglich innerhalb des Achsgehäuses (14) durch das Differenziallager (28) gelagert ist, wobei das Differenziallager (28) mit dem Achsgehäuse (14) über eine Lagerkappe (30) gekoppelt ist, und wobei in der Lagerkappe (30) eine Öffnung ausgeformt ist; eine Einstellmutter (32), die wenigstens eine Halteöffnung (38) aufweist, wobei die Einstellmutter (32) mit dem Differenziallager (28) derart in Eingriff steht, dass eine Drehung der Einstellmutter (32) eine axiale Verschiebung des Differenziallagers (28) bewirkt; und eine Einstellvorrichtungsverriegelung (10), die einen ersten Abschnitt (40) und einen zweiten Abschnitt (46) umfasst, wobei der erste Abschnitt einen Widerhaken (60) aufweist, der in der Lagerkappenöffnung angeordnet wird, und der zweite Abschnitt einen ersten Verriegelungsstift (48) aufweist, der in der Halteöffnung (38) angeordnet wird und hierdurch verhindert, dass sich die Einstellmutter (32) relativ zur Lagerkappe (30) dreht, wobei die Antriebsachsenbaugruppe dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Abschnitt (40) einen im wesentlichen zylindrischen Körper (44) umfasst, der einen nach außen weisenden Widerhakenabschnitt (60) zum Eingriff mit der Lagerkappenöffnung (62) aufweist.
Antriebsachsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt (46) der Einstellvorrichtungsverriegelung (10) einen zweiten Verriegelungsstift (48) umfasst, der mit der Einstellmutter (32) in Eingriff kommt, wobei der zweite Verriegelungsstift (48) mit einem Abstand zum ersten Verriegelungsstift (48) angeordnet ist.
Antriebsachsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Einstellvorrichtungsverriegelung (10) mit der Lagerkappe (30) durch ein axiales Verschieben des ersten Abschnitts (40) innerhalb der Lagerkappenöffnung (62) verriegelt wird, ohne dass es zu einer Relativdrehung zwischen dem ersten Abschnitt und der Lagerkappenöffnung kommt.
Antriebsachsenbaugruppe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Einstellvorrichtungsverriegelung (10) aus einem Verbundmaterial aufgebaut ist.
Verfahren zur Aufrechterhaltung einer Differenziallagervorlast in einer Achsbaugruppe, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Achsgehäuses (14); Bereitstellen einer Differenzialbaugruppe (20); Bereitstellen einer Einstellvorrichtungsverriegelung (10) mit einem ersten Abschnitt (40) und einem zweiten Abschnitt (46); Halter der Differenzialbaugruppe (20) im Achsgehäuse (14) an einem Differenziallager (28), wobei das Differenziallager (28) mit dem Achsgehäuse (24) über eine Lagerkappe (30) gekoppelt ist und wobei die Lagerkappe (30) eine Öffnung (62) umfasst; Herstellen eines Eingriffs zwischen einer Einstellmutter (32) und dem Differenziallager (28), wobei die Einstellmutter (32) eine Halteöffnung (38) aufweist; Einstellen einer auf das Differenziallager (28) einwirkenden Vorlast durch Drehen der Einstellmutter (32); und Verbinden der Einstellmutter (32) mit der Lagerkappe (30) durch Anordnen des ersten Abschnitts (40) in der Lagerkappenöffnung (62) und des zweiten Abschnitts (46) in der Halteöffnung (38), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Abschnitt (40) einen Körper (44) mit mehreren Widerhaken (60) umfasst, die sich vom Körper nach außen weg erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Verbindens der Einstellmutter (32) mit der Lagerkappe (30) ohne eine Relativdrehung zwischen der Einstellvorrichtungsverriegelung (10) und der Lagerkappe (30) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Lagerkappenöffnung (62) ein Gewinde aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, zusätzlich enthaltend einen Schritt, in dem durch Einschieben eines Abstandselements zwischen dem zweiten Differenziallager und dem Achsgehäuse ein Spiel eingestellt wird.