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Die
Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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Auch
die
DE 196 31 937
A1 zeigt ein Zapfenkreuz mit vier Kurzbolzen, welche in
ein Mittelstück eingeschraubt
sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In
den Zeichnungen ist die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine Schnittdarstellung
des erfindungsgemäßen Ausgleichsgetriebes,
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2 den Langbolzen einer Ausführungsform
des Zapfenkreuzes mit zwei Kurzbolzen und einem Langbolzen in
a)
einer Seitenansicht und
b) einer Schnittansicht.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das
Ausgleichsgetriebe 1 ist nicht beschränkt auf die dargestellten Ausführungsbeispiele.