DE2359828A1

DE2359828A1 - Verfahren zur herstellung eines differentialgetriebes

Info

Publication number: DE2359828A1
Application number: DE19732359828
Authority: DE
Inventors: Thomas Nussbaumer
Original assignee: TRANSCOMEUR AG
Current assignee: TRANSCOMEUR AG
Priority date: 1973-04-04
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1974-10-17
Also published as: CH571667A5; FR2225052A5

Description

Einreichfertig z^

-In₃. H. Usser

Transcomeur AG, Basel (Schweiz)

Verfahren zur Herstellung eines Differentialgetriebes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Differentialgetriebes mit einem aus zwei Aussen-Schalen und einem Zwischen-Käfig bestehenden Gehäuse, in welchem zwei Achswellenkegelräder angeordnet sind, wobei der Zwlschen-Käfig aus einem Stück besteht und zur Achse der Achswellenkegelräder symmetrisch angeordnete Zellen aufweist, in denen je ein Ausgleichsrad gelagert ist.

Solche Differentialgetriebe, die zwei Achswellenkepelräder und mehrere Ausgleichsräder aufweisen, können als Direkt-Getriebe, als Sperrdifferentiale, als Brückenverteiler oder als Räder-Reduktionsgetriebe ausgebildet sein.

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Zb/ro
Pall I

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Bei bekannten Ausführungen sind die Ausgleichsräder beweglich auf den vier Lagerzapfen eines Kreuzzapfens angeordnet. Diese Lagerzapfen werden zwischen zwei Gehäuseteilen festgehalten, die die Achswellenkegelräder enthalten, mit denen die Ausgleichsräder in dauerndem Eingriff stehen müssen.

Diese Ausführung hat den Nachteil, dass das Getriebe wegen der über das Gehäuse hinausragenden Bolzen, die die beiden Gehäuseteile zusammenhalten, verhältnismässig sperrig wird. Dies ist insbesondere deshalb sehr störend, weil es sich ja um ein Differentialgetriebe handelt, dessen Gehäuse in den meisten Fällen fest mit einem Kronrad verbunden ist, das in ein konisches, auf der Antriebswelle befestigtes Ritzel eingreift, und weil dieses letztgenannte Räderpaar den Platsbedarf um so mehr vergrössert, je mehr die über das Gehäuse hinausragenden Bolzen die Montage des Ritseis behindern.

Des weitern hat diese Ausführung den Nachteil, dass die Übertragungsleistung des Getriebes nicht durch die Festigkeit der Zahnkränze sondern durch die Struktur des Gehäuses und die Verbolzung seiner Teile bestimmt wird.

Es sind ferner schon Ausführungen von Differentialgetrieben bekannt, deren Gehäuse aus zwei Aussen-Schalen und einem Zwischen-Käfig bestehen, wobei die letzteren drei Zellen aufweisen, in denen die Ausgleichsräder gelagert sind. Auch bei diesen Differentialgetrieben werden die Gehäuseteile jedoch durch Bolzen zusammengehalten, so dass sie ebenfalls die vorstehend beschriebenen Nachteile aufweisen.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Differentialgetriebes zu schaffen, wobei dieses Differentialgetriebe einen kompakten, einheitlichen Aufbau ohne aus dem Gehäuse vorstehende Teile aufweisen soll.

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Dieses Ziel wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art erreicht, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens zwei der drei Gehäuseteile durch Verschweissen miteinander fest verbunden werden.

Die Erfindung betrifft des weitern ein nach dem Verfahren nach Patentanspruch I hergestelltes Differentialgetriebe. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass es vier Ausgleichsräder aufweist»

Bei einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemässen Verfahrens, werden alle Gehäuseteile durch Verschweissen miteinander verbunden, wobei zum Verschweissen ein Elektronenstrahl-Schweissverfahren verwendet werden kann.

Das erfindungsgemäss hergestellte Differentialgetriebe ist bei gleicher Übertragungsleistung wesentlich weniger sperrig als eines, dessen Gehäuseteile mit Bolzen aneinander befestigt sind, oder es kann umgekehrt bei vorgegebener Grosse eine höhere Leistung übertragen. Insbesondere erleichtert die Verkleinerung des Raumbedarfs die Verwendung von Getrieben mit hoher Übertragungsleistung vor allem dann, wenn es sich um Hypoid-Getriebe handelt. Falls das Differentialgetriebe als Sperr-Differentialgetriebe ausgebildet ist, so hat das erfindungsgemässe Getriebe den weitern Vorteil, dass es die durch die Reibung erzeugten, extrem grossen Axialdrücke weit besser erträgt als Getriebe mit verbolzten Gehäusen.

Es ist ferner offensichtlich, dass die Herstellung eines verschweissten Gehäuses billiger ist, als diejenige eines verbolzten Gehäuses.

Falls zum Verschweissen ein Elektronenstrahl-Schweissverfahren verwendet wird, so besteht zudem die Möglichkeit_s Gehäuseteile

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aus verschiedenen Materialien zu vervxenden, was in vielen Fällen eine weitere Verbilligung der Herstellung ermöglicht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Differentialgetriebe als Sperr-Kupplung dienen soll.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

die Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Differentialgetriebe, die Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1,

die Fig. 3 eine zur Figur 1 analoge Darstellung eines Sperr-Differentialgetriebes und

die Fig. ²J eine zur Figur 1 analoge Darstellung eines als Rad-Reduktionsgetriebe dienenden Differentialgetriebes.

Wie es in den Figuren 1 und 2 deutlich ersichtlich ist, v/eist das Gehäuse des Differentialgetriebes eine Aussen-Schale 1 auf, die mit einem kreisringförmigen Absatz 2 versehen ist an dem mittels nicht dargestellten Bolzen ein zum Antrieb dienendes Kronrad 3 befestigt ist. Die Aussen-Schale 1 v/eist ferner einen als Buchse 4 ausgebildeten Abschnitt auf und wird von einer durchgehenden Bohrung durchdrungen. In dem dem Innern des Gehäuses zugewandten Abschnitt 6 der letzteren ist ein Achswellenkegelrad 5 zentrisch geführt, das an einem Drucklager aufliegt. Dieses kann als Wälzlager ausgebildet sein oder, wie es in der Figur 1 dargestellt ist, durch eine Lagermetall-Scheibe 7 gebildet werden. Das Achswellenkegelrad 5 ist fest mit einer ,nicht dargestellten, die Bohrung der Buchse ¹J durchdringenden Welle verbunden, deren freies Ende mit einem Rad oder einer Brücke verbunden ist.

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Das Gehäuse weist ferner eine Aussen-Schale 8 auf.Diese ist mit einem als Buchse 9 ausgebildeten Abschnitt und mit einer durchgehenden Bohrung versehen. In dem dem Innern des Gehäuses zugewandten Bohrungsabschnitt 11 wird ein weiteres, auf einer als Drucklager dienenden Lagermetall-Scheibe 12 aufliegendes achswellenkegelrad 10, das dem erstgenannten Achswellenkegelrad 5 gegenübersteht, zentrisch geführt. Das Achswellenkegelrad 5 kann durch eine die Buchse 9 durchdringende Welle mit dem andern Rad, beziehungsweise der andern Brücke verbunden werden.

Das Gehäuse weist des weitern einen zwischen den Aussen-Schalen 1 und 8 angeordneten, mit diesen fest verbundenen Zwischen-Käfig 13 auf. Der letztere besteht aus einem zusammenhängenden Stück und weist, wie es aus der Figur 2 entnommen werden kann, eine ringförmige Aussenwand l4 und eine Innenwand 15 auf. Die Innen- und Auesenwand sind durch vier radiale Trennwände 16 verbunden. Durch diese Wände 14,15,16 werden vier zur Achse der Achswellenkegelräder 5»10 symmetrisch angeordnete Zellen 17 begrenzt, die in die Seltenflächen des Zwischen-Käfigs 13 münden. In Jeder der Zellen 17 ist je ein um einen zur Achse der Achswellenkegelräder 5,10 radialen Bolzen 19 drehbares Ausgleichsrad 18 angeordnet. Die Bolzen 19 sind durch einen sie durchdringenden Stift 20 fest mit dem Zwischen-Käfig 13 verbunden. Jedes der vier Ausgleichsräder 18 ist mit einem konischen Zahnkranz versehen und kämmt auf den beiden Seiten des Zwischen-Käfigs 13 mit den ebenfalls konischen Zahnkränzen ,der Achswellenkegelräder 5 beziehungsweise 10,Durch den durch die im Eingriff stehenden Zahnkränze erzeugten axialen Gegendruck werden die Ausgleichsräder 18 gegen die sphärische, durch die Aussenwand 14 gebildete Auflage gedrückt und dort durch ein Drucklager mit einer Lagermetallauflage 21 oder durch ein entsprechend ausgebildetes Wälzlager abgestützt. Auf der andern Seite wird die Verschiebung der Ausgleichsräder 18 durch die Innenwand 15 begrenzt.

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Zur gegenseitigen Positionierung sind die drei Gehäuseteile 1,8 und 14 an den Rändern mit ineinandergreifenden Einpassungen 22 und 23 versehen. Beim Zusammenbau des Differentialgetriebes werden diese Gehäuseteile 1,8 und 14 paarweise durch Verschweissen fest miteinander verbunden.· Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass das Verschweissen durch Elektronenstrahl-Schwelsseh erfolgt. Dabei wird im Vakuum ein Elektronenstrahl auf die durch die Einpassungen 22 und 23 gebildeten Verbindungsstellen gerichtet und das Gehäuse derart um seine Achse gedreht, dass die Umfangsgeschwindigkeit bei der Schweiss-Stelle dem optimalen Schweiss-Vorschub entspricht.

Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch zur Herstellung eines Sperr-Differentialgetriebes, wie es in der Figur 3 dargestellt Ist, verwendet werden. In diesem Sperr-Differentialgetriebe sind zusätzlich zu den bereits im vorstehend beschriebenen Differentialgetriebe vorhandenen Elementen noch weitere Organe im Gehäuse untergebracht.

Das dem Achswellenkegelrad 5 entsprechende Achswellenkegelrad 105 weist gegenüber seinem in die Ausgleichsräder 118 eingreifenden Zahnkranz einen weitern konischen Zahnkranz auf, der In dauerndem Eingriff nit demjenigen des Ritzels 124 steht. Die Aussen-Schale 101 weist wie diejenige des verstehend beschriebenen Differentialgetriebes einen als Buchse 104 ausgebildeten Abschnitt und eine abgestufte Durchgangsbohrung auf, in deren Innerstem Bohrungsabschnitt 106 das Ritzel 124 zentrisch geführt ist. Das letztere 3itzt drehfest auf einer nicht dargestellten Welle, deren 'freies Ende mit einem Rad oder einer Brücke verbunden ist. Das Ritzel 124 liegt ferner auf einem an der Aussen-Schale 101 befestigten Bremsbelag 125 auf.

Die Aussen-Schale 108 weist ebenfalls einen als Buchse 109 ausgebildeten Abschnitt und eine durchgehende Bohrung auf, in deren innerstem Abschnitt 111 das Achswellenkegelrad 110 zen-

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triert wird. Das letztere liegt auf einem an der Aussen-Schale 108 befestigten Bremsbelag 126 auf. Ferner ist eine aus zwei Teilen bestehende, rohrförmige Buchse 127 in der Mittel-Bohrung des einstückigen, drei Wände 114,115,116 aufweisenden Zwischen-Käfigs 113 zwischen den Achswellenkegelrädern I05 und 110 angeordnet. Sie dient zur Übertragung des Differential-Druckes zwischen den beiden Achswellenkegelrädern 105 und 110 und wirkt dadurch derart mit den Bremsbelägen 125 und 126 zusammen, dass die Achswellenkegelräder begrenzt rutschen können. Dadurch wird eine Kraftübertragung auch dann möglich, wenn auf eines der angetriebenen Räder kein ausreichendes bremsendes Drehmoment mehr einwirkt. Die Bohrung der Buchse 127 wird von einen Zapfen 128 durchdrungen, der eine koaxiale Zentrierung der beiden Achswellenkegelräder ermöglicht.

Die übrigen Teile des in der Figur 3 dargestellten Sperr-Differentialgetriebes, nämlich das am Absatz 102 befestigte Kronrad 103, die zur Lagerung der Ausgleichsräder 218 dienenden, durch die Stifte 120 fixierten Bolzen 119 und die Drucklager 121 sind gleich ausgebildet wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Die drei Gehäuseteile 101,108 und 113 sind ebenfalls mit Einpassungen 122 und 123 versehen und werden dort paarweise verschweisst.

Das erfindungsgemässe Differentialgetriebe kann auch als Rad-Reduktionsgetriebe, wie es in der Figur 4 dargestellt ist, ausgebildet werden. Bei diesem Differentialgetriebe ist die Aussenwand 214 des Zwisehen-Käfigs 213 etwas länger ausgebildet als bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen* Der Zwischen-Käfig 213 und die Aussen-Schale 201 weisen eine ineinandergreifende Einpassung 222 auf und sind dort durch eine Elektronenstrahl-Schweissung aneinander befestigt» An seinem der Aussen-Schale 201 abgewandten Ende weist der Zwischen-Käfig 213 einen flanschartigen Abschnitt auf, an dem die Aussen-

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Schale 208 in ähnlicher Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das Kronrad mit Bolzen befestigt ist. Wenn das Rad-Reduktionsgetriebe nicht demontierbar sein muss, kann die Aussen-Schale 208 selbstverständlich auch durch eine Elektronenstrahl-Schweissung am Zwischen-Käfig 213 befestigt werden.

Bei dieser besonderen Ausbildung des Differentialgetriebes dient das Kegelrad 205 als Treibrad, das Kegelrad 210 wird festgehalten und das drehfest mit der Radfelge verbundene Gehäuse 201, 208, 213 wird angetrieben. Die Aussen-Schale 208 ist mit zwei sich gegenüberstehenden Kegelrollenlagern 229 und 230 um den festen Lagerhals 231 der Wagenachse drehbar gelagert, wobei das Lager 229 direkt auf dem Lagerhals 231 angeordnet ist, das Lager 230 dagegen auf einem zylindrischen Ansatz des Kegelrades 210. Das letztere ist mit einem in der Nut 232 angeordneten Keil drehfest mit dem Ende des Lagerhalses 231 verbunden und durch eine Gewindemutter 233 fixiert. Die letztere dient gleichzeitig zum Festklemmen der Lager 229 und 230. Das Kegelrad 205 ist über ein Nadel-Drucklager 207 an der Aussen-Schale 201 abgestützt und durch einen in der Nut 234 angeordneten Keil drehfest mit der Antriebswelle 235 verbunden., die die zentralen Öffnungen des Zwischen-Käfigs 213 und des Lagerhalses 231 durchdringt. Der Zwischen-Käfig 213 weist ebenfalls eine Aussenwand 214, eine Innenwand 215 und Trennwände 216 auf und die Ausgleichsräder 218 sind in den durch diese Wände begrenzten Zellen angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sie Jedoch durch ein Nadel-Drucklager 221 an der Aussenwand 21^3 abgestützt. Die Zentrierung der Ausgleichsräder erfolgt wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen durch je einen mit einem Stift 220 befestigten Bolzen 219.

Das erfindungsgemässe Differentialgetriebe kann also als direktes Differentialgetriebe, als Sperr-Differentialgetriebe, als Brücken-Verteiler oder als Rad-Reduktionsgetriebe ausgebildet sein.

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Claims

PATENTAMSPRUCHE

lyVerfahran zur Herstellung eines Differentialgetriebes mit einem aus zwei Aussen-Schalen und einem Zwischen-Käfig bestehenden Gehäuse, in welchem zwei AchswellenkegelrF.der angeordnet sind, wobei der Zwischen-Käfig aus einem Stück besteht und zur Achse der Achs we Henkele!räder symmetrisch angeordnete Zellen aufweist, in.denen je ein Ausgleichsrad gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der drei Gehäuseteile (1,101,201,8,108,208,13,113,213) durch Verschweissen miteinander fest verbunden werden.
2.Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, dass alle drei Teile (I₅IOl, 8,108,13,113) des Gehäuses durch Verschweissen miteinander verbunden werden.
3.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweissen durch Elektronenstrahl-Schweissen erfolgt»

4„Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestelltes Differentialgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass es vier Ausgleichsräder auf vielst *