DE102007004715A1

DE102007004715A1 - Lageranordnung mit integriertem Gleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE102007004715A1
Application number: DE200710004715
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dipl.-Ing. Biermann (FH); Ramon Jurjanz; Norbert Radinger
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-07
Also published as: AT504819A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein ein Moment übertragendes Wellensystem, die ein erstes rotierendes Element (10), das eine Öffnung und einen sich an die Öffnung anschließenden Flansch (11) zur Führung des Wellensystems aufweist, umfasst und ist gekennzeichnet durch ein in der Öffnung angeordnetes Gleichlaufgelenk (8, 20), das in der Öffnung mittels eines zwischen dem Flansch (11) und dem Gleichlaufgelenk (8, 20) angeordneten ersten Lagers (30) gestützt ist, und durch ein um einen Außenumfang des Flansches (11) angeordnetes zweites Lager (12) zum Stützen des ersten rotierenden Elements (10) an einem zweiten rotationsfesten Element. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Stirnraddifferenzialgetriebe.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für ein ein Moment übertragendes Wellensystem und ein Stirnraddifferentialgetriebe.
Hintergrund der Erfindung
Gleichlaufgelenke sind im Stand der Technik, insbesondere im Kraftfahrzeugbau, allgemein bekannt. Gleichlaufgelenke dienen zur Übertragung eines Moments zwischen Wellen, die sich nicht exakt in Flucht zueinander befinden. Gleichlaufgelenke bieten dabei den Vorteil, dass das Moment an der Abtriebswelle keinen großen zyklischen Schwankungen unterliegt, wie dies bspw. bei Kreuzgelenken der Fall ist. Gleichlaufgelenke werden daher als homokinetische Gelenke bezeichnet. Gleichlaufgelenke, die darüber hinaus noch die Möglichkeit einer axialen Verschiebbarkeit der Wellen zueinander bereitstellen, werden auch Gleichlaufverschiebegelenke genannt.
In den Antriebssystemen von Kraftfahrzeugen werden Gleichlaufgelenke in der Regel zur Momentenübertragung auf die Räder eingesetzt. Üblicherweise ist an der Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges ein Differentialgetriebe vorgesehen, dass ein Eingangsmoment auf zwei Antriebsräder verteilt. Bei vierradangetriebenen Kraftfahrzeugen sind entsprechend mehrere Differentialgetriebe zum Verteilen der Antriebskraft auf alle vier Räder vorgesehen. Da die Position eines Rades relativ zu dem Differentialgetriebe bspw. aufgrund von Einfederungen des Rades Schwankungen unterliegt, sind für die Verbindung des Differentialgetriebes mit dem Rad sogenannte Seitenwellen vorgesehen.
Diese Seitenwellen bestehen aus einem getriebeseitigen Gleichlaufgelenk, einer Verbindungswelle und einem radseitigen Gleichlaufgelenk, wodurch eine Momentenübertragung von dem entsprechenden Differentialgetriebe auf das jeweilige Rad möglich wird. Bei frontangetriebenen Fahrzeugen ist eine solche Seitenwellenbaugruppe zwingend vorzusehen, da nur so zusätzlich zu dem Antrieb auch eine Lenkung durch die Vorderräder bereitgestellt werden kann.
Bei den Seitenwellen handelt es sich in der Regel um vorgefertigte Baugruppen, die in einer Einheit montiert werden. Zur Schmierung der Gleichlaufgelenke sind in der Regel dauerhafte Fettpackungen vorgesehen. Daher sind die Gleichlaufgelenke üblicherweise wellenseitig von einem Faltenbalg umgeben, der das Gleichlaufgelenk gegen die Umgebung abdichtet.
Die Seitenwellen bestehend aus getriebeseitigem Gleichlaufgelenk, Verbindungswelle und radseitigem Gleichlaufgelenk nehmen zwischen einem Differentialgetriebe und dem Rad einen gewissen axialen Bauraum ein.
Unter Umständen können die Bemessungen innerhalb des Fahrzeugs so klein sein, dass nicht genügend Bauraum für eine Seitenwellenbaugruppe des Stan des der Technik vorhanden ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen getriebeseitigen Anschluss bzw. Übergang von einer Seitenwelle zu einem Getriebeelement bereitzustellen, der den axialen Bauraum minimiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung gemäß Anspruch 1 und ein Stirnraddifferentialgetriebe gemäß Anspruch 8 gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Lageranordnung für ein ein Moment übertragendes Wellensystem vorgesehen, das ein rotierendes Element, das eine Öffnung und ein sich an die Öffnung anschließenden Flansch zur Führung des Wellensystems aufweist, umfasst und ist gekennzeichnet durch ein in der Öffnung angeordnetes Gleichlaufgelenk, das in der Öffnung mittels eines zwischen dem Flansch und dem Gleichlaufgelenk angeordneten ersten Lagers gestützt ist, und durch ein um einen Außenumfang des Flansches angeordnetes zweites Lager zum Stützen des ersten rotierenden Elements an einem zweiten rotationsfesten Element.
Durch die erfindungsgemäße Lageranordnung ist es möglich, ein Gleichlaufgelenk direkt in ein rotierendes Element, bspw. den Deckel eines Differentialgetriebes, insbesondere eines Stirnraddifferentialgetriebes, zu integrieren. Die Wellenführung des Deckels bzw. des ersten rotierenden Elements wird zu Flanschen vergrößert, so dass ein Gleichlaufgelenk mit einer entsprechenden Lageranordnung direkt in den Deckel integriert werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass ein äußerer Laufring des Gleichlaufgelenks einen inneren Laufring des ersten Lagers bildet und der Flansch einen äußeren Laufring des ersten Lagers und einen inneren Laufring des zweiten Lagers bildet.
Durch diesen Lageraufbau ist es möglich, mehrere Lager in einer radialen Ebene umeinander herum anzuordnen und so zusätzlich axialen Bauraum einzusparen.
Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Lager ein Kegelrollenlager ist.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass das erste Lager ein zweireihiges Zylinderrollenlager ist.
Wie bereits erwähnt wurde, kann es sich bei dem ersten rotierenden Element um den Deckel eines Differentialgetriebes handeln. Da zwischen diesem ersten rotierenden Element und dem Gleichlaufgetriebe nur geringe Differenzdrehzahlen auftreten, kann des weiteren vorgesehen sein, dass das erste Lager ein Gleitlager ist.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass auf dem äußeren Umfang des Gleichlaufgelenks Laufbahnen für Tonnen bzw. Kugeln vorgesehen sind und es sich bei dem ersten Lager um ein Kugellager oder um ein Tonnenlager handelt.
Ein erfindungsgemäßes Stirnraddifferentialgetriebe umfasst ein Antriebsstirnrad, zwei Abtriebswellensysteme und zwei Deckelelemente, die jeweils eine Öffnung und einen sich an die Öffnung anschließenden Flansch zur Führung eines der Abtriebswellensysteme aufweisen, und ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Öffnungen jeweils ein Gleichlaufgelenk angeordnet ist und mittels eines zwischen dem Flansch und dem Gleichlaufgelenk angeordneten ersten Lagers gestützt ist.
Das erfindungsgemäße Stirnraddifferentialgetriebe integriert ein Gleichlaufge lenk direkt in ein jeweiliges Deckelelement und spart auf diese Weise axialen Bauraum ein.
Es kann des weiteren vorgesehen sein, dass um den Außenumfang der Flansche jeweils ein zweites Lager zum Stützen des Deckelelements angeordnet ist.
Da Deckelelemente des Stirnraddifferentialgetriebes selbst rotierende Bauteile bilden, ist es möglich, dass Stirnraddifferentialgetriebe selbst mittels der zweiten Lager an einem feststehenden Gehäuse zu lagern.
Es kann vorgesehen sein, dass die Deckelelemente jeweils fest mit dem Antriebsstirnrad verbunden sind.
Die Abtriebselemente zur Übertragung eines Moments von den Planetenrädern auf die Abtriebswelle sind so modifiziert, dass sie direkt mit den Ausgleichsgelenken verbunden werden können. Bei dem Abtriebselementen kann es sich entweder um eine Zapfwelle handeln oder um ein Hohlrad. Die Abtriebselemente werden von entsprechenden Planetenrädern angetrieben. Die Übertragung des Moments von den Planetenrädern jeweils auf eines der Gleichlaufgelenke kann somit bspw. durch eine Sonnenrad/Zapfwellen-Kombination oder aber durch ein mit dem entsprechenden Planetenrädersatz in Eingriff befindli ches Hohlrad mit einer Innenverzahnung bereitgestellt sein.
Es kann vorgesehen sein, dass ein äußerer Laufring jedes der Gleichlaufgelenke mit einem entsprechenden Abtriebshohlrad des Stirnraddifferentialgetriebes verpresst ist.
Auf diese Weise wird eine besonders sichere kraftschlüssige Verbindung zwischen den Abtriebshohlrädern und den Gleichlaufgelenken bereitgestellt. Selbstverständlich kann durch eine entsprechende Profilierung der Laufringe der Gleichlaufgelenke zusätzlich zu der kraftschlüssigen auch eine formschlüs sige Verbindung mit dem entsprechenden Abtriebshohlrad bereitgestellt werden.
Wenn der äußere Laufring des Gleichlaufgelenks mit dem entsprechenden Abtriebshohlrad verpresst ist, bildet dieser einen massiven Ring aus. Bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Gleichlaufgelenk in Richtung des Getriebeinnenraums offen ist. Bei einer derartigen Konstruktion müsste also das Differentialgetriebe wie auch das erste Lager mit dem Fett des Ausgleichsgelenks geschmiert werden.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass das Gleichlaufgelenk ein Tripodengelenk ist.
Bei einem Tripodengelenk handelt es sich um ein Gleichlaufverschiebegelenk. Der durch den Tripodengelenk auszugleichende Winkelbereich ist zwar gegenüber anderen Gleichlaufgelenken, bspw. einem Rzeppa-Gelenk, geringer, ist aber für das getriebeseitige Gleichlaufgelenk in der Regel ausreichend.
Auf diese Weise kann ein Stirnraddifferentialgetriebe bereitgestellt werden, das eine kostengünstige Gleichlaufverschiebelagerung bereitstellt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt dabei:
1 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentialgetriebes,
2 eine perspektivische Zusammenbauansicht eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentialgetriebes,
3 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung in einer ersten Ausführungsform, und
4 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung in einer zweiten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Stirnraddifferentialgetriebes 100.
Das erfindungsgemäße Stirnraddifferentialgetriebe umfasst ein Antriebsstirnrad 2 und Planetenräder 4. In der dargestellten Ausführungsform sind sechs Planetenräder, d. h. drei Planetenräder für jeden Abtriebsstrang, vorgesehen.
Des weiteren umfasst das Stirnraddifferentialgetriebe 100 zwei Hohlräder 6, in die unmittelbar äußere Laufringe 8 eines Gleichlaufgelenks 20 eingepresst sind.
Das Stirnraddifferentialgetriebe 100 wird verschlossen durch zwei Deckelelemente 10 mit Flanschen 11. Die Deckelelemente 10 sind jeweils direkt mit dem Stirnrad 2 verbunden.
An dem äußeren Umfang der Flansche 11 sind des weiteren zweite Lager 12 vorgesehen, die als Kegelrollenlager ausgebildet sind und die das Stirnraddifferentialgetriebe in einem feststehenden Gehäuseelement (nicht dargestellt) lagern.
2 zeigt das erfindungsgemäße Stirnraddifferentialgetriebe 100 in 1 im Zusammenbau.
Die Deckelelemente 10 sind fest mit dem Stirnrad 2 verbunden und verschließen das Stirnraddifferentialgetriebe 100.
Durch die Deckelelemente 10 tritt der äußere Ring 8 eines Gleichlaufsgelenks 20 hervor, in dem eine weiterführende Abtriebs- bzw. Seitenwelle (nicht dargestellt) gelagert ist.
In 2 treten die äußeren Laufringe 8 der Gleichlaufgelenke 20 weit über den Flansch 11 der Deckelelemente 10 nach außen. Abhängig von den bereitzustellenden Ausgleichswinkeln kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass der äußere Laufring 8 nur wenig oder gar nicht über das Deckelelement 10 heraussteht.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Lageranordnung in einer ersten Ausführungsform, wie sie in einem erfindungsgemäßen Stirnraddifferentialgetriebe 100, das in den 1 und 2 dargestellt ist, vorgesehen sein kann.
Bei der erfindungsgemäßen Lageranordnung ist ein Gleichlaufgelenk 20 in einem Flansch 11 eines Deckelelements 10 mittels eines ersten Lagers 30 gestützt. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten Lager 30 um ein zweireihiges Zylinderrollenlager.
Das erste Lager 30 ist zwischen einem äußeren Laufring 8 des Gleichlaufgelenks 20 und dem Flansch 11 angeordnet.
An dem äußeren Umfang des Flanschs 11 ist ein zweites Lager 12 vorgesehen. Bei dem zweiten Lager 12 handelt es sich in der dargestellten Ausführungsform um ein Kegelrollenlager. Das zweite Lager 12 stützt den Flansch 11 bzw. Das Deckelelement 10 an einem rotationsfesten Element (nicht dargestellt), bspw. einem Gehäuseelement, ab.
Innerhalb des äußeren Laufrings 8 sind die übrigen Elemente des Gleichlaufgelenks angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Gleichlaufgelenk um ein Gelenk nach dem Rzeppa-Prinzip. Selbstverständlich kann auch ein Tripodengelenk vorgesehen sein, wie es anhand der Form des äußeren Laufrings 8 in den 1 und 2 angedeutet ist.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist das Gleichlaufgelenk 20 gegenüber dem Getriebeinnenraum abgeschlossen und gegenüber der Umgebung durch einen Faltenbalg 22 abgedichtet.
Die Hohlräder 6 eines Differentialgetriebes 100 sind entsprechend so ausgebildet, dass sie direkt an die Gleichlaufgelenke 20 zur Übertragung eines Moments angeschlossen werden können.
In 4 ist eine alternative Ausführungsform der Lageranordnung in 3 dargestellt.
Der äußere Laufring 8 des Gleichlaufgelenks bzw. der innere Laufring des ersten Lagers 30 ist als massiver Ring ausgebildet, der direkt mit einem Hohlrad 6 eines Differentialgetriebes 100 verpresst ist.
Das Gleichlaufgelenk 20 ist somit getriebeseitig offen ausgeführt. Das Differentialgetriebe 100 sowie das erste Lager 30 sind daher mit dem Fett des Gleichlaufgelenks 20 zu schmieren. Entsprechend ist eine Dichtung 32 des ersten Lagers 30 gegenüber der Außenumgebung vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäße Lageranordnung ist es möglich, das Gleichlaufgelenk 20 in einer radialen Ebene mit dem zweiten Lager 12 eines Differentialgetriebes 100 anzuordnen.
Auf diese Weise wird, eine kompakte Differentialgetriebeeinheit mit integriertem Gleichlaufgelenk bereitgestellt und so der axiale Bauraum minimiert.

2: Antriebsstirnrad
4: Planetenräder
6: Hohlrad
8: äußerer Lagerring des Gleichlaufgelenks
10: Deckelelement
11: Flansch
12: zweites Lager
20: Gleichlaufgelenk
22: Faltenbalg
30: erstes Lager
32: Dichtung des ersten Lagers
100: Stirnraddifferentialgetriebe

Claims

Lageranordnung für ein ein Moment übertragendes Wellensystem, mit einem ersten rotierenden Element (10), das eine Öffnung und einen sich an die Öffnung anschließenden Flansch (11) zur Führung des Wellensystems aufweist, gekennzeichnet durch ein in der Öffnung angeordnetes Gleichlaufgelenk (8, 20), das in der Öffnung mittels eines zwischen dem Flansch (11) und dem Gleichlaufgelenk (8, 20) angeordneten ersten Lagers (30) gestützt ist, und einem um einen Außenumfang des Flansches (11) angeordneten zweiten Lager (12) zum Stützen des ersten rotierenden Elements (10) an einem zweiten rotationsfesten Element.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Laufring (8) des Gleichlaufgelenks (20) einen inneren Laufring des ersten Lagers (30) bildet und der Flansch (11) einen äußeren Laufring des ersten Lagers (30) und einen inneren Laufring des zweiten Lagers (12) bildet.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (12) ein Kegelrollenlager ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (30) ein zweireihiges Zylinderrollenlager ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (30) ein Kugellager ist und Laufbahnen für die Kugeln auf dem Umfang des Gleichlaufgelenks (20) vorgesehen sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (30) ein Tonnenlager ist und Laufbahnen für die Tonnen auf dem Umfang des Gleichlaufgelenks (20) vorgesehen sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (30) ein Gleitlager ist.
Stirnraddifferentialgetriebe mit einem Antriebsstirnrad (2), zwei Abtriebswellensystemen (6, 8) und zwei Deckelelementen (10), die jeweils eine Öffnung und einen sich an die Öffnung anschließenden Flansch (11) zur Führung eines der Abtriebswellensysteme (6, 8) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Öffnungen jeweils ein Gleichlaufgelenk (8, 20) angeordnet ist und mittels eines zwischen dem Flansch (11) und dem Gleichlaufgelenk (8, 20) angeordneten ersten Lagers (30) gestützt ist.
Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass um den Außenumfang der Flansche (11) jeweils ein zweites Lager (12) zum Stützen des Deckelelements angeordnet ist.
Stirnraddifferentialgetriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die Deckelelemente (10) jeweils fest mit dem Antriebsstirnrad (2) verbunden sind.
Stirnraddifferentialgetriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnraddifferentialgetriebe (100) zwei Abtriebshohlräder (6) aufweist und ein äußerer Laufring (8) jedes der Gleichlaufgelenke (20) mit einem entsprechenden Abtriebshohlrad (6) des Stirnraddifferentialgetriebes (100) verpresst ist.
Stirnraddifferentialgetriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichlaufgelenk (8, 20) ein Tripodengelenk ist.