DE1158376B - Lagerung der Welle des Antriebskegelrades eines achsversetzten Kegelraederantriebs fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

• Lagerung der Welle des Antriebskegelrades eines achsversetzten Kegelräderantriebs für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft die Lagerung der Welle des Antriebskegelrades eines achsversetzten Kegelräderantriebs für Kraftfahrzeuge in einem Leichtmetallgehäuse mittels Kegelrollenlagem oder sonstigen Axiallagern, die. in einer Lagerhülse aus einem Material mit dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie dem des Materials der Welle sitzen.
• Bei einer bekannten Lagerung, bei der es sich um einen vom Wechselgetriebe getrennten, räumlich entfernt liegenden und hinter der Brennkraftmaschine und dem Wechselgetriebe angeordneten Achsantrieb handelt, ist das Antriebskegelrad fliegend gelagert, und die Lagerhülse mit den beiden Kegelrollenlagern befindet sich in einem besonderen Ansatz, der aus dem Achsantrieb heraussteht und die Länge des Antriebes vergrößert. Die Lagerhülse dient hierbei lediglich der Versteifung des Aluminiumgehäuses, sie ist in das Aluminiumgehäuse eingegossen und durch Vorsprünge, die in entsprechende Vertiefungen an der Lagerhülse eingreifen, unverrückbar fest verankert. Unterschiedliche Längenausdehnungen des Aluminiumgehäuses gegenüber der Lagerhülse haben bei dieser Lagerung auch Deformationen der Lagerhülse zur Folge, und zwar keineswegs nur in Form einer zusätzlichen, über die Dehnung der Welle des Antriebskegelrades hinausgehenden Längung der Lagerhülse in ihrer Achse, sondern, da der Ansatz noch mit Verstärkungsrippen und außerdem einseitig mit einem zusätzlichen Boden versehen ist, als Verkrümmungen oder Verwindungen, so daß erhöhte Lagerbeanspruchungen mit der Gefahr von Lagerschäden auftreten.
• Bekannt ist weiterhin ein Kegelräderantrieb, bei dem das Antriebskegelrad zwischen zwei Kegelrollenlagern liegt, jedoch sitzt das innere Kegelrollenlager diesseits der Tellerradachse. Eine solche Anordnung ist praktisch nur bei Kegelrädern ohne Achsversetzung, bei denen sich die. Tellerrad- und die: Trieblingsachse schneiden, und auch hier nur bedingt anwendbar.
• Sie verlangt ein größeres Tellerrad und ein großes Antriebskegelrad, um das innere Kegelrollenlager in axialer und radialer Richtung unterbringen zu können. Beim bekannten Kegelräderantrieb ist die das innere Kegelrollenlager aufnehmende Lagerhülse nur auf der dem Tellerrad gegenüberliegenden Seite im Gehäuse abgestützt, wogegen auf der Seite neben dem Tellerrad wegen des mangelnden Raumes eine solche Abstützung fehlt. Bei einer Versetzung der Achse des Antriebskegelrades ließe sich die bekannte Anordnung nur bei einem großen Abstand der Achse des Antriebskegelrades von der Tellerradebene, also nur mit einem sehr großen Antriebskegelrad, d. h. kleinen Übersetzungsverhältnissen, verwirklichen, um das Kegelrollenlager neben der Verzahnungskontur (dem inneren Kopfkreis) des Tellerrades unterzubringen, und zwar muß das Antriebskegelrad um so größer werden, je höher die Umsetzung ist. Bei, der Erfindung mit gänzlich aus dem Tellerradbereich herausgezogenen Axiallagem besteht dagegen in der Wahl des Übersetzungsverhältnisses keine durch Raummangel bedingte Beschränkung.
• An sich bekannt ist es, die Kugellager einer Arbeitsspindel nicht direkt im Maschinengehäuse, sondern in einer im Gehäuse gleitend angeordneten Hülse unterzubringen, um Spannungen zwischen dem Gehäuse und der Welle mit ihren Lagern zu vermeiden.
• Der Vollständigkeit halber ist noch als vorbekannt zu erwähnen, daß sich bei einem Sternmotor für Flugzeuge das Radialspiel des zum Propeller hin hegenden Rollenlagers durch Einbau einer Büchse zwischen dem äußeren Rollenlagerring und dem Leichtmetallkurbelgehäuse beherrschen läßt, wenn man die Wahl der Werkstoffe für die Büchse und das Leichtmetallgehäuse unter dem Gesichtspunkt ihrer verschiedenen Wärmedehnungskoeffizienten trifft und zugleich ihre Wandstärken in radialer Richtung entsprechend bemißt.
• Bei einem fliegend angeordneten Antriebskegelrad für das Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeuges ist es an sich bekannt, für die Axiallager eine von außen in das Gehäuse einschiebbare Einstellhülse vorzusehen und diese am Gehäuse mittels eines Flansches anzuschrauben. Der Zweck hierbei ist, eine Längsteilung und das innere Verschrauben des Gehäuses, das nicht aus Leichtmetall besteht und den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie die Welle besitzt, zu vermeiden und den Zahneingriff zwischen Tellerrad und Antriebskegelrad von außen einstellen zu können. Bei einer ähnlichen bekannten Konstruktion sitzt die Welle des Antriebskegelrades in Kegelrollenlagern, wobei die Lagerhülse zur Einstellung des Zahneingriffs von außen an ihrem Umfang ein Gewinde aufweist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Länge eines solchen Getriebes zu verringern und eine gedrängte Bauart zu erreichen, dabei aber auch die durch den Zahneingriff auftretende Wärmemenge ohne Spannungen auszugleichen. Sie wird dadurch gelöst, daß die Kegelrollenlager oder sonstigen Axiallager, zwischen denen in an sich bekannter Weise das Antriebskegelrad sitzt, beiderseits der Drehachse des Tellerrades angeordnet sind und die von außen in das Leichtmetallgehäuse einschiebbare, zwecks Eingriff des Antriebskegelrades mit dem Tellerrad in an sich bekannter Weise ein Fenster aufweisende Lagerhülse an ihrem einen Ende im Leichtmetallgehäuse befestigt, am anderen Ende dagegen mit Schiebesitz gelagert ist.
• Die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebskegelrades zwischen den Kegelrollenlagern oder sonstigen Axial- und Radialkräfte aufnehmenden Axiallagern unter Verlegung des einen bei dem bekannten Achsantrieb außen sitzenden Axiallagers nach innen in den Achsantrieb jenseits der Tellerradwelle bewirkt nicht nur eine wesentliche Kürzung der Baulänge. Es können außerdem auch noch die Axiallager sowohl in ihrer Länge als auch im Durchmesser kleiner gehalten werden, da ihr größerer Abstand voneinander sowie die Lage des Antriebskegelrades zwischen ihnen kleinere Stützkräfte erfordern als bei einer fliegenden Lagerung des Antriebskegelrades mit dicht nebeneinander liegenden Axiallagern. Bei einem mit dem Wechselgetriebe zusammengebauten Aehsantrieb, bei dem die Welle des Antriebskegelrades zugleich die Getriebehauptwelle ist, wird zudem gegenüber der bekannten Anordnung mit voneinander getrenntem Wechselgetriebe und Achsantrieb auch noch ein Hauptwellenlager eingespart. Die Anordnung beider Axiallager an Stellen im Leichtmetallgehäuse, die infolge der Leistungsübertragungsverluste im Kegelräderantrieb und auch infolge der Reibung in den Axiallagern selbst einer starken Erwärmung ausgesetzt sind, hat jedoch wiederum den schon geschilderten Nachteil, daß durch die. größere Wärmeausdehnung des Leichtmetallgehäuses gegenüber der der Lagerhülse aus Stahl, in der die Welle des Antriebskegelrades und die Axiallager sitzen, Deformationen der Lagerhülse eintreten, die eine Veränderung des eingestellten axialen Spiels der Axiallager bzw. bei Kegelrollenlagern der eingestellten geringfügigen Vorspannung diese mit einem völligen Ausfall des ganzen Achsantriebe.s zur Folge haben können. Wird die Vorspannung der Axiallager zu groß, kann die Lagerbelastung so hoch ansteigen, daß eine Zerstörung der Axiallager eintritt. Nimmt dagegen das Spiel zu große Werte an, treten, vor allem im Falle von Schrägschulterlagern und Kegelrollenlagern, unruhiger Lauf und starke Rollgeräusche auf. Außerdem wird der bei einem achsversetzten Kegelräderantrieb besonders wichtige exakte Zahneingriff in Frage gestellt. Zu diesem Zweck ist deshalb gleichzeitig für einen Ausgleich der Wärmeausdehnungen, wie schon erwähnt, dadurch gesorgt, daß das eine Ende der Lagerhülse im Leichtmetallgehäuse verschiebbar sitzt. Durch die gleitende Anordnung der Lagerhülse in Verbindung mit der Verwendung von Stahl bzw. Materialien des gleichen Ausdehnungskoeffizienten für die Welle und die Lagerhülse erreicht man, daß die eingestellte Vorspannung bzw. das Spiel der Axiallager konstant bleibt, unabhängig davon, welche Längenveränderungen das Leichtmetallgehäuse mit seinem ungleich größeren Ausdehnungskoeffizienten erfährt. Die Verwendung von Kegelrollenlagern unter den genannten Bedingungen wird durch die Erfindung praktisch überhaupt erst ermöglicht.
• Die Erfindung gewährleistet somit bei wesentlich verkürzter Baulänge des Getriebes einen ruhigen, betriebssicheren Lauf eines Kegelräderantriebes mit Achsversetzung, der vor allem auch den Vorteil mit sich bringt, daß die von der Brennkraftmaschine kommende Antriebswelle durch die Welle des Antriebskegelrades für das Tellerrad hindurchgeführt werden kann. Eine solche Anordnung hat besondere Bedeutung für einen sogenannten rückkehrenden Antrieb, bei dem der Achsabtrieb zwischen der Brennkraftmaschine und dem Wechselgetriebe liegt, denn sie bietet die Möglichkeit, die hohle Abtriebswelle mit der Antriebswelle zu kuppeln, bei der erwähnten Aufbaufolge also einen direkten Gang vorzusehen.
• Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die Lagerhülse einerends mit einem an ihr befindlichen Flansch außen am Gehäuse angeschraubt ist.
• In weiterer Ausbildung der Erfindung sitzt das Antriebskegelrad auf dem Ende seiner Welle, das der mit dem Leichtmetallgehäuse verbundenen Flanschseite der Lagerhülse zugewandt ist. Außerdem erfolgt die axiale Abstützung des einen Kegelrollenlagers gegen einen am Flansch der Hülse befestigten Deckel und die des anderen Kegelrollenlagers gegen die Einstellschraube für die Kegelrollenlager.
• Weiterhin dient die von dem sich im Bereich des Antriebskegelrades erweiternden Teil der Lagerhülse und dem angrenzenden Kegelrollenlager unterhalb des Antriebskegelrades gebildete Tasche als Schmierölspeicher.
• In der Zeichnung, die einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeug-Wech:selgetriebes mit zwischen diesem und der Brennkraftmaschine angeordneten Achsantrieb als Ansicht im Schnitt zeigt, ist die Lagerung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.
• Die von der Antriebswelle 1 durchsetzte hohle Welle 2 mit dem achsversetzten Antriebskegelrad 3 für das Tellerrad 4 ist mittels Kegelrollenlagern 5 bzw. 6, die in einer ein - gestrichelt eingezeichnetes - Fenster 7 a für das Antriebskegelrad 3 aufweisenden und mit einem Flansch 7 b versehenen Lagerhülse 7 bzw. in einem die Lagerhülse 7 auf der Flanschseite abschließenden Deckel 8 sitzen, im Leichtmetallgehäuse 11 gelagert. Der Deckel 8 nimmt gleichzeitig die Axialkräfte des Kegelrollenlagers 6 auf, während das auf der dem Deckel 8 gegenüberliegenden Seite befindliche Kegelrollenlager 5 sich gegen eine mit einer Sicherungsscheibe 9 versehene, in die Lagerhülse 7 eingeschraubte Einstellschraube 10 abstützt, die zur genauen Einstellung des Spiels bzw. einer Vorspannung beider Kegelrollenlager 5 und 6 dient. Die Kegelrollenlager 5 und 6, das Antriebskegelrad 3 und die hohle Welle 2 bestehen aus Stahl, die diese Teile aufnehmende Lagerhülse 7 und der Deckel 8 vorzugsweise aus Grauguß, Temperguß oder Stahl oder einem sonstigen Material mit dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie dem Material der Welle 2. Die Lagerhülse 7 wird zusammengebaut, von außen in das Leichtmetallgehäuse 11 eingeschoben und dann an ihrem einen Ende mittels Stiftschrauben 12 und Muttern 13 fest mit dem Leichtmetallgehäuse 11 verbunden, wogegen ihr anderes im Leichtmetallgehäuse 11 gleitend gelagertes Ende eine Längsbewegung zuläßt.
• Die Lagerung nach der Erfindung hat somit neben dem Vorteil der kurzen Bauweise und des konstant bleibenden Axialspiels bzw. der konstant bleibenden Vorspannung der Kegelrollenlager den weiteren Vorteil, daß die Lagerhülse 7 mit ihren Einzelteilen Welle 2, Antriebskegelrad 3, Kegelrollenlager 5 und 6, Sicherungsscheibe 9, Schraube 10, Deckel 8 usw. für sich gesondert zusammengebaut und auch bereits eingestellt werden kann und dann als komplette Einheit nur noch in das Leichtmetallgehäuse 11 eingesetzt zu werden braucht. Auch im Reparaturfalle ergeben sich dadurch wesentliche Arbeitserleichterungen. Günstig wirkt sich weiterhin die durch das Kegeirollenlager 6 in der Lagerhülse 7 unterhalb des Antriebskegelrades 3 gebildete Tasche aus, in der das hier stets angesammelte Öl sofort beim Anfahren eine ausreichende Schmierung des Antriebskegelrades 3 gewährleistet.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Lagerung der Welle des Antriebskegelrades eines achsversetzten Kegelräderantriebs für Kraftfahrzeuge in einem Leichtmetallgehäuse mittels Kegelrollenlagern oder sonstigen Axiallagern, die in einer Lagerhülse aus einem Material mit dem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie dem des Materials der Welle sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelrollenlager oder Axiallager (5 und 6), zwischen denen in an sich bekannter Weise das Antriebskegelrad (3) sitzt, beiderseits der Drehachse des Tellerrades (4) angeordnet sind und die von außen in das Leichtmetallgehäuse (11) einschiebbare, zwecks Eingriff des Antriebskegelrades (3) mit dem Tellerrad (4) in an sich bekannter Weise ein Fenster (7 a) aufweisende Lagerhülse (7) an ihrem einen Ende im Leichtmetallgehäuse (11) befestigt, am anderen Ende dagegen mit Schiebesitz gelagert ist.
2. 2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (7) einerends mit einem an ihr befindlichen Flansch (7 b) außen am Leichtmetallgehäuse angeschraubt ist.
3. 3. Lagerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebskegelrad (3) auf dem Ende der Welle (2) sitzt, das. der mit dem Leichtmetallgehäuse (11) verbundenen Flanschseite der Lagerhülse (7) zugewandt ist.
4. 4. Lagerung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das eine Kegelrollenlager (6) axial gegen einen am Flansch (7 b) der Lagerhülse (7) befestigten Deckel (8) und das andere Kegelrollenlager (5) gegen die Einstellschraube (10) für die Kegelrollenlager abstützt.
5. 5. Lagerung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch die als Schmierölspeicher dienende, von dem sich im Bereich des Antriebskegelrades (3) erweiternden Teil der Lagerhülse (7) gebildete Tasche. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 391270; USA.-Patentschriften Nr. 2 701972, 2 43-1518, 2 324 676, 1. 956 237, 1614 992.