DE10212671B4 - Kegelradausgleichsgetriebe - Google Patents

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Abstract

Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit vier relativ zu einer Getriebemittelachse umlaufenden Kegelrädern, wobei jeweils zwei Kegelräder koaxial zueinander stehen und die Kegelräder auf einem Zapfenkreuz drehbar gelagert sind, das aus mindestens drei Bolzen zusammengesetzt ist, wobei die Bolzen durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind, wobei das Zapfenkreuz aus einem Langbolzen und zwei Kurzbolzen, die näherungsweise halb so lang sind wie der Langbolzen, zusammengesetzt ist, indem die Kurzbolzen mit Hilfe einer beide Kurzbolzen zumindest teilweise durchdringenden Schraube gegenüber dem Langbolzen fixiert sind,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die Schraube (22) durch eine Durchgangsbohrung (19) im ersten Kurzbolzen (17) sowie durch eine im Langbolzen (16) vorgesehene Aussparung (23) hindurchgeführt und in ein Aufnahmegewinde (21) im zweiten Kurzbolzen (18) eingeschraubt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ausgleichsgetriebe im Nutzfahrzeugbereich müssen hohen Drehmomenten standhalten und sind daher meist in Kegelradbauweise mit vier relativ zu einer Getriebemittelachse umlaufenden Kegelrädern ausgeführt. Diese Kegelräder sind auf einem Zapfenkreuz drehbar gelagert. Herkömmlicherweise ist dieses Zapfenkreuz einteilig ausgeführt, was notwendigerweise aus Montagegründen eine Teilung des Getriebegehäuses in der Mittelebene des Zapfenkreuzes mit sich bringt. Diese geteilte Ausführung ist relativ kostenintensiv.
  • Eine Alternative stellt der Einbau eines mehrteiligen Zapfenkreuzes dar. Dieses kann in ein ungeteiltes Ausgleichsgehäuse eingebaut werden, was gegenüber dem geteilten Ausgleichsgehäuse eine erhebliche Kostensenkung bedeutet. Bei einem mehrteiligen Zapfenkreuz müssen jedoch geeignete Maßnahmen getroffen werden, um zu gewährleisten, dass im Betrieb die Bolzen zur Aufnahme der Kegelräder sich einerseits nicht relativ zueinander verdrehen und andererseits nicht in Richtung ihrer Mittelachse voneinander lösen können.
  • Aus der DE 196 38 002 C1 ist ein Ausgleichsgetriebe bekannt, bei dem das Zapfenkreuz mehrteilig ausgeführt ist. Hier umfasst das Zapfenkreuz vier kurze Bolzen, die durch Nut-Feder-Verbindungen an ihren der Getriebemittelachse zugewandten Enden miteinander verbunden sind. So wird die Verdrehsicherheit der Bolzen relativ zueinander erreicht. Ferner sind die Bolzen, um sie axial zu fixieren, an dem von der Getriebemittelachse abge wandten Ende im Gehäuse durch eine Abstützung fixiert. Der Nachteil einer solchen Vorgehensweise besteht darin, dass der Montageaufwand für das Zapfenkreuz relativ groß ist, da die Bolzen an ihren beiden Enden sowohl aneinander als auch im Gehäuse durch unterschiedliche Mittel fixiert werden müssen.
  • Auch die DE 196 31 937 A1 zeigt ein Zapfenkreuz mit vier Kurzbolzen, welche in ein Mittelstück eingeschraubt sind.
  • Weiterhin ist aus der gattungsbildenden US 5 186 694 bekannt, ein Zapfenkreuz aus einem Langbolzen und zwei Kurzbolzen zusammenzusetzen, welche durch eine Schraube miteinander verbunden sind, wobei die Schraube beide Kurzbolzen komplett durchdringt. Hier muss das Zapfenkreuz zur Montage jedoch von zwei Seiten zugänglich sein, was nicht immer gewährleistet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ausgleichsgetriebe mit einem mehrteiligen Zapfenkreuz vorzuschlagen, das mit einem geringen Aufwand sowie mit einer geringen Anzahl an Bauteilen bei gleichzeitiger axialer und rotatorischer Fixierung der Einzelteile des Zapfenkreuzes montierbar ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Danach wird ein Ausgleichsgetriebe vorgeschlagen, bei dem das Zapfenkreuz aus einem Langbolzen und zwei Kurzbolzen, die näherungsweise halb so lang sind wie der Langbolzen, zusammengesetzt ist, indem die Kurzbolzen mit Hilfe einer beide Kurzbolzen zumindest teilweise durchdringenden Schraube gegenüber dem Langbolzen fixiert sind. Weiterhin ist die Schraube durch eine Durchgangsbohrung im ersten Kurzbolzen sowie durch eine im Langbolzen vorgesehene Aussparung hindurchgeführt und in ein Aufnahmegewinde im zweiten Kurzbolzen eingeschraubt.
  • Durch diese Schraubverbindungen werden die beiden Anforderungen der Verdrehsicherheit (rotatorischen Fixierung) und axialen Fixierung gleichzeitig gelöst, wobei die Verdrehsicherheit durch den Effekt der Selbsthemmung der Schraubverbindung erzielt wird. So sind keine zusätzlichen Maßnahmen am Ausgleichsgehäuse zur axialen Fixierung der Bolzen mehr erforderlich. Das Ausgleichsgetriebe kombiniert somit die Vorteile eines einteiligen Zapfenkreuzes mit denen eines ungeteilten Gehäuses.
  • Ferner ist das erfindungsgemäße Ausgleichsgetriebe einfach zu montieren, da zunächst alle Bolzen eingesteckt werden können und in einem zweiten Schritt nur noch die Schraube von einer Seite eingeschoben und fixiert werden muss.
  • Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass im Vergleich zum gattungsgemäßen Ausgleichsgetriebe weniger Einzelteile verwendet werden, da nicht noch zusätzliche Elemente zur Abstützung der einzelnen Bolzen in axialer Richtung gegenüber dem Gehäuse vorgesehen werden müssen.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
  • 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes,
  • 2 den Langbolzen einer Ausführungsform des Zapfenkreuzes mit zwei Kurzbolzen und einem Langbolzen in
    a) einer Seitenansicht und
    b) einer Schnittansicht.
  • In 1 ist ein Ausgleichsgetriebe 1 in Kegelradbauweise für ein Kraftfahrzeug in einer Schnittdarstellung gezeigt. Zu erkennen ist ein Getriebegehäuse 2, welches rotationssymmetrisch zu einer Getriebemittelachse 3 ist. Das Getriebegehäuse 2 umfasst einen Gehäuseteil 4 und einen Deckel 5 mit einem einstückig mit dem Deckel 5 ausgebildeten Tellerrad 6. Gehäuseteil 4 und Deckel 5 sind in einem Verbindungsbereich 7 durch über den Umfang verteilte Gehäuseschrauben 8 unbeweglich miteinander verbunden. Gehäuseteil 4 und Deckel 5 sind jeweils an ihrer vom Verbindungsbereich 7 abgewandten Seite mit einer Verjüngung 9 versehen, welche unter Verwendung je eines Kegelrollenlagers 10 zur drehbaren Lagerung des Getriebegehäuses 2 in einem hier nicht dargestellten Achsgehäuse des Kraftfahrzeugs dient.
  • Im Gehäuseteil 4 und im Deckel 5 ist jeweils ein Kegelrad 11 sowie 11' aufgenommen, welche konzentrisch zur Getriebemittelachse 3 sind und sich um diese Achse 3 drehen. Die Kegelräder 11,11' stehen jeweils mit vier auf einem Zapfenkreuz 12 drehbar gelagerten Kegelrädern 13 im Eingriff.
  • Das Zapfenkreuz 12, dessen Mittelebene 14 senkrecht auf der Getriebemittelachse 3 steht, umfasst in diesem Ausführungsbeispiel drei Bolzen 15 unterschiedlicher Länge, einen Langbolzen 16 und zwei rotationssymmetrische Kurzbolzen 17, 18. Die Kurzbolzen 17, 18 sind durch eine Schraube 22, die beide Bolzen 17, 18 zumindest teilweise durchdringt, gegenüber dem Langbolzen 16 fixiert. Der erste Kurzbolzen 17 besitzt eine Durchgangsbohrung 19 und der zweite Kurzbolzen 18 eine Sackbohrung 20 mit einem Aufnahmegewinde 21. Die Schraube 22, welche eine entsprechende Länge besitzt, ist durch die Durchgangsbohrung 19 im ersten Kurzbolzen 17 sowie durch eine im Langbolzen 16 vorgesehene Aussparung 23 hindurchgeführt und in das Aufnahmegewinde 21 im zweiten Kurzbolzen 18 eingeschraubt. Dabei ist der Kopf 24 der Schraube 22 von einer Ansenkung 25 in einer von dem Langbolzen 16 abgewandten Stirnfläche 26 des ersten Kurzbolzens 17 aufgenommen.
  • 2 zeigt den Langbolzen 16 dieses Ausführungsbeispiels des Zapfenkreuzes 12 in einer Einzeldarstellung, wobei 2a eine Draufsicht und 2b einen Schnitt durch eine Mittelebene 29 des Langbolzens 16 darstellt. Erkennbar ist die Aussparung 23 und zwei sich gegenüberliegende, zu der Aussparung 23 konzentrische Einsenkungen 30, die zur Aufnahme der beiden Kurzbolzen 17, 18 dienen. Diese beiden Einsenkungen 30 dienen einerseits zur Zentrierung der Kurzbolzen 17, 18 und andererseits zur Abstützung des im Betrieb wirkenden Moments. Der hierzu erforder liche Formschluss muss ziemlich genau gearbeitet sein, da die Schraubverbindung alleine den hohen Belastungen nicht standhalten kann.
  • Die Montage des im Getriebegehäuse 2 liegenden Zapfenkreuzes 12 wird wie folgt durchgeführt: Zunächst werden der Langbolzen 16 und die beiden Kurzbolzen 17, 18 in ihrer Zusammenbaulage in das Gehäuseteil 4 eingelegt. Anschließend werden die drei Bolzen 15 durch das Hindurchführen und Festziehen der Schraube 22 fest miteinander verbunden. Zum Fixieren der Einzelteile während der Montage kann hierbei mit einem geeigneten Werkzeug durch Aussparungen im Gehäuseteil 4 hindurchgegriffen werden. Auf diese Weise sind die Einzelteile 16, 17, 18 des Zapfenkreuzes 12 kraftschlüssig und formschlüssig miteinander verbunden. Im letzten Schritt wird der Deckel 5 mit dem Gehäuseteil 4 verschraubt.
  • An ein im Einsatz befindliches Zapfenkreuz 12 werden drei Anforderungen gestellt: Zum einen dürfen die einzelnen Bolzen 15 sich nicht gegeneinander verdrehen, zum anderen müssen sie in Bezug auf ihre jeweilige Mittelachse 27 axial unverschiebbar sein. Diese beiden Anforderungen werden durch die Schraubverbindung der Kurzbolzen 17, 18 mit dem Langbolzen 16 erfüllt, ohne dass das Zapfenkreuz 12 außen noch zusätzlich gegenüber dem Getriebegehäuse 2 abgestützt werden muss. Die Verdrehsicherung wird erreicht, indem beim Eindrehen der Schraube 22 eine solch große Vorspannung erzeugt wird, dass Selbsthemmung eintritt. Sollte die Vorspannung des Schraubengewindes 28 nicht ausreichen, kann das Schraubengewinde 28 zusätzlich durch Mikroverkapselung gegen Lösen gesichert werden. Die dritte Anforderung an das Zapfenkreuz 12 liegt darin, dass es wegen der hohen im Betrieb auftretenden Kräfte eine hohe Belastbarkeit besitzen muss. Diese Belastbarkeit wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch den oben dargestellten Formschluss zwischen den Bolzen 15 erreicht.
  • So entspricht dieses aus drei Bolzen 15 zusammengesetzte Zapfenkreuz 12 einem ungeteilten Zapfenkreuz 12 mit dem Vorteil, dass es erst nach dem Einlegen in das Getriebegehäuse 2 montiert werden kann, und daher das Getriebegehäuse 2 ungeteilt ausgeführt werden kann.
  • Zu der Ausführungsform mit einem Langbolzen 16 und zwei daran mit Hilfe einer Schraube 22 fixierten Kurzbolzen 17, 18 sind noch zwei weitere vorteilhafte Varianten möglich: Zum einen können beide Kurzbolzen 17, 18 mit einem Aufnahmegewinde 21 versehen werden, so dass die Schraube 22 in beide Aufnahmegewinde 21 eingeschraubt wird. Zum anderen können beide Kurzbolzen 17, 18 eine Durchgangsbohrung 19 besitzen, wobei die Schraube 22 durch beide Kurzbolzen 17, 18 hindurchgeführt wird und an dem vom Langbolzen 16 abgewandten Ende des ersten Kurzbolzens 17 mit einer Mutter fixiert wird, die auf der Ansenkung 25 in der Stirnfläche 26 des Kurzbolzens 17 aufliegt. Der Kopf 24 der Schraube 22 liegt dann auf der gleichgestalteten Ansenkung 25 in der vom Langbolzen 16 abgewandten Stirnfläche 26 des zweiten Kurzbolzens 18 auf. In beiden Fällen können die Kurzbolzen 17, 18 die gleiche Geometrie besitzen.
  • Das Ausgleichsgetriebe 1 ist nicht beschränkt auf die dargestellten Ausführungsbeispiele.

Claims (3)

  1. Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit vier relativ zu einer Getriebemittelachse umlaufenden Kegelrädern, wobei jeweils zwei Kegelräder koaxial zueinander stehen und die Kegelräder auf einem Zapfenkreuz drehbar gelagert sind, das aus mindestens drei Bolzen zusammengesetzt ist, wobei die Bolzen durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden sind, wobei das Zapfenkreuz aus einem Langbolzen und zwei Kurzbolzen, die näherungsweise halb so lang sind wie der Langbolzen, zusammengesetzt ist, indem die Kurzbolzen mit Hilfe einer beide Kurzbolzen zumindest teilweise durchdringenden Schraube gegenüber dem Langbolzen fixiert sind, dadurch gekennzeichnet , dass die Schraube (22) durch eine Durchgangsbohrung (19) im ersten Kurzbolzen (17) sowie durch eine im Langbolzen (16) vorgesehene Aussparung (23) hindurchgeführt und in ein Aufnahmegewinde (21) im zweiten Kurzbolzen (18) eingeschraubt ist.
  2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kurzbolzen (18) eine Sackbohrung (20) aufweist, in der das Aufnahmegewinde (21) angebracht ist.
  3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (24) der Schraube (22) von einer Ansenkung (25) in einer von dem Langbolzen (16) abgewandten Stirnfläche (26) des ersten Kurzbolzens (17) aufgenommen ist.
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