DE4440313B4

DE4440313B4 - Ausgleichsgetriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4440313B4
Application number: DE4440313A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Steinberger; Rudolf Dipl.-Ing. Folk; Reinhart Dipl.-Ing. Malik
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2014-11-12
Also published as: JPH07332463A; KR950033177A; DE9403308U1; KR100260570B1; DE4440313A1; US5567060A

Abstract

Ausgleichsgetriebe mit in einem Getriebegehäuse (1) gelagertem Differentialkäfig (2), der über ein Tellerrad (6) mit einem Antriebsrad (4) einer Getriebeabtriebswelle (5) verbunden ist, wobei im Differentialkäfig (2) Achswellen (9) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellen (9) in einer dünnwandigen Nadelhülse (12) mit gleichmäßiger Wandstärke gelagert sind, deren Laufbahn (16) in wenigstens einem Umfangsabschnitt im Querschnitt gesehen, eine von ihrer Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung (18) aufweist, so daß die Achswellen (9) durch wenigstens eine der Nadeln (13) zwischen der Laufbahnwölbung (18) und der dieser gegenüberliegenden Laufbahn (17) radial vorgespannt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ausgleichsgetriebe mit in einem Getriebegehäuse gelagerten Differentialkäfig, der über ein Tellerrad mit einem Antriebsrad einer Getriebeabtriebswelle verbunden ist, wobei im Differentialkäfig Achswellen gelagert sind.
Mit derartigen Ausgleichsgetrieben wird erreicht, daß Antriebsräder jeder Achswelle bei Kurvenfahrt trotz unterschiedlicher Drehzahl schlupffrei abrollen können. Eine Getriebeabtriebswelle oder eine Kardanwelle treibt über ein Antriebskegelrad ein Tellerrad an, das drehfest mit dem Gehäuse (Differentialkäfig) verbunden ist, in dessen Innerem Achskegelräder und Ausgleichsräder gelagert sind. Bei Geradeausfahrt sind diese Ausgleichsräder gegenüber dem Käfig in Ruhe, so daß sich beide Achswellen mit gleicher Drehzahl wie das Tellerrad drehen. Bei Kurvenfahrt tritt eine Drehzahldifferenz zwischen beiden Achswellen auf. Dabei rotieren die Ausgleichsräder und bewirken, daß die Drehzahlzunahme der einen Achswelle gegenüber der Drehzahl des Tellerrades genauso groß ist wie die Drehzahlabnahme der anderen Achswelle gegenüber dem Tellerrad.
Ein entsprechendes Ausgleichsgetriebe ist beispielsweise in dem Fachbuch "Zahnradgetriebe, Grundlagen und Konstruktion der Vorgelege- und Planetenradgetriebe" von Johannes Looman, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York 1970 in der 7.23. dargestellt. Die Achswellen sind dabei gleitgelagert.
Der Nachteil dieser Gleitlagerung besteht darin, daß aufgrund des erforderlichen Lagerspieles störende Geräusche auftreten. Je nach verwendetem Fahrzeugtyp kann dies zu unangenehmen "Wummer"- oder "Brumm"-Geräuschen führen. Nun kann man zwar ein derartiges Gleitlager spielfrei einstellen, indem man die Welle mit Hilfe einer Feder und eines Reibkonuses gegen das Gehäuse verspannt. Dabei muß jedoch eine erhöhte Reibleistung und damit ein erhöhter Verschleiß in Kauf genommen werden.
Aus der DE 40 35 624 A1 ist ein Zwischenachsdifferential in Form eines Torsen-Differentials bekannt, bei dem die Antriebswellen, die zu den Achsdifferentialen der Vorder- u. Hinterachse führen, wälzgelagert sind. Bei diesem Zwischenachsdifferential handelt es sich folglich nicht um ein Achsdifferential, das in einer Vorder- oder Hinterachse angeordnet ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Achswellen in einem Ausgleichsgetriebe so zu lagern, daß trotz der Spielfreistellung keine erhöhte Reibung und damit kein erhöhter Verschleiß auftritt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch diese Art der Lagerung werden die eingangs beschriebenen Geräusche wirkungsvol vermieden.
Durch diese von der Kreisform abweichende Form läßt sich eine definierte Vorspannung auf die Welle aufbringen, so daß diese spielfrei gestellt bzw. nur eine geringe Möglichkeit zu einer Eigenbewegung hat und somit die bisher als äußerst unangenehm empfundenen Geräusche nicht auftreten können. Das heißt, die elastischen Eigenschaften der Laufbahnwölbungen müssen so abgestimmt sein, daß einerseits eine genügend hohe Vorspannung auf die Achswelle erzielt wird, während andererseits eine geringe Eigenbewegung der Achswelle durch Anpressen der Laufbahnwölbungen in Richtung Innenwandung des Differentialkäfigs möglich ist.
Die Größe der auf die Welle aufgebrachten Vorspannung ist durch das verwendete Material zum Bau der Nadelhülse bzw. deren Wanddicke bestimmt Je größer die Wanddicke des verwendeten Materials, um so größer die Vorspannung auf die Achswelle. Die Elastizität der in der Regel verwendeten Stahlwerkstoffe wird auch durch deren Härtung beeinflußt, das heißt die Vorspannung der Achswelle ist bei einem gehärteten Stahl größer als bei einem ungehärteten. Die Einstellung der Elastizität ist auch davon abhängig, an wievielen Stellen ihres Umfangs die Nadelhülse eine von der Kreisform abweichende Laufbahnwölbung aufweist. Zweckmäßigerweise ist deshalb nach Anspruch 2 vorgesehen, daß die Laufbahn der Nadelhülse in drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten eine Laufbahnwölbung aufweist Dadurch wird erreicht, daß die Welle von allen Seiten gleichmäßig vorgespannt ist, das heißt eine Eigenbewegung nur unter Aufhebung der vorgegebenen Elastizität der Nadelhülse in den Bereichen der Laufbahnwölbung ausführen kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Neuerung nach Anspruch 3 soll die Nadelhülse an einer Stelle ihres Umfangs einen Schlitz aufweisen. Dadurch wird die Anpassungsfähigkeit der Hülse an die Geometrie der Aufnahmebohrung verbessert, d. h. eine aufwendige Feinbearbeitung dieser Aufnahmebohrung kann entfallen.
Nach einem zusäzlich weiteren Merkmal der Neuerung nach Anspruch 4 soll der Käfig an einer Stelle seines Umfangs einen durch einander gegenüberliegende Endflächen gebildeten axial verlaufenden Schlitz aufweisen. Dadurch wird erreicht, daß sich der Käfig unter federnder Spannung an die Wälzkörper anpreßt und diese gegen die äußere Laufbahn drückt.
Zur weiteren Erhöhung de Vorspannung des Käfigs soll dieser nach Anspruch 5 zwischen den Endflächen mit einem Federelement versehen sein.
Radial vorgespannte Wälzlager, bei denen zumindest eine der Laufbahnen in wenigstens einem Umfangsabschnitt eine von ihrer Kreisform abweichende Laufbahnwölbung aufweist, sind bereits seit längerem bekannt Derartige Nadellager sind beispielsweise im DE-GM 19 78 056, im DE-GM 69 33 767 und in der DE-OS 27 41 057 beschrieben. Keine dieser Vorveröffentlichungen liefert jedoch einen Hinweis auf eine mögliche Verwendung eines so vorgespannten Nadellagers in einem Ausgleichsgetriebe zum Vermeiden der sogenannten "Wummer"- bzw. "Brumm"-Geräusche. Ziel dieser Entwicklungen war es vielmehr, präzise Zentrierungen mittels dieser Wälzlager zu gewährleisten. Solche vorgespannten Nadellager finden ihre Anwendung bei spieisweise als Lenksäulenlager oder zur Lagerung von Wellen in Elektromotoren.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Ausgleichsgetriebe für einen Pkw;
2 einen Querschnitt durch eine Nadelhülse, die zwischen einem Differentialkäfig und einer darin gelagerten Flanschwelle angeordnet ist;
Das in 1 dargestellte Kfz-Ausgleichsgetriebe weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Differentialkäfig 2 über zwei Kegelrollenlager 3 gelagert ist Ein Antriebsritzel 4 einer Getriebeabtriebswelle 5 treibt ein Tellerrad 6, das wiederum den Differentialkäfig 2 in Bewegung setzt Der Differentialkäfig 2 ist über Ausgleichsräder 7 und Treibräder 8 mit je einer Achswelle 9 verbunden, die über Gelenkwellen 10 nicht gezeichnete Räder antreiben.
Die Achswellen 9 sind im Differentialkäfig 2 mit Hilfe eines Nadellagers 11 gelagert, das nach 2 aus einer Nadelhülse 12 und aus Lagernadeln 13 besteht, die durch einen Käfig 14 achsparallel geführt sind Der Käfig 14 ist an einer Stelle seines Umfangs mit einem durchgehenden axial verlaufenden Schlitz 15 versehen. Die Nadeln 13 wälzen auf Laufbahnen 16 und 17 ab, die einerseits von der inneren Mantelfläche der Hülse 12 und andererseits von einem Teil der Mantelfläche der Achswelle 9 gebildet sind Die Nadelhülse 12 weist an drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten Laufbahnwölbungen 18 auf. Die Laufbahnwölbungen 18 sind in radialer Richtung elastisch nachgiebig, so daß einerseits die Achswellen 9 in drei Umfangsbereichen fest vorgespannt sind, da die Lagernadeln 13 sowohl an der inneren Laufbahn 17 als auch an der äußeren Laufbahn 16 anliegen, während andererseits eine Eigenbewegung der Achswellen 9 unter Überwindung der aus den Laufbahnwölbungen 18 herrührenden Elastizität möglich ist.
Mit dieser neuerungsgemäßen Anordnung der Achswellen 9 in einem Kfz-Ausgleichsgetriebe werden die sogenannten "Wummer"- oder "Brumm"-Geräusche der bisherigen Gleitlagerung wirkungsvoll unterbunden.

1: Gehäuse
2: Differentialkäfig
3: Kegelrollenlager
4: Antriebsrad
5: Getriebeabtriebswelle
6: Tellerrad
7: Ausgleichsrad
8: Treibrad
9: Achswelle
10: Gelenkwelle
11: Nadellager
12: Nadelhülse
13: Lagernadel
14: Käfig
15: Schlitz
16: Laufbahn
17: Laufbahn
18: Laufbahnwölbung

Claims

Ausgleichsgetriebe mit in einem Getriebegehäuse (1) gelagertem Differentialkäfig (2), der über ein Tellerrad (6) mit einem Antriebsrad (4) einer Getriebeabtriebswelle (5) verbunden ist, wobei im Differentialkäfig (2) Achswellen (9) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achswellen (9) in einer dünnwandigen Nadelhülse (12) mit gleichmäßiger Wandstärke gelagert sind, deren Laufbahn (16) in wenigstens einem Umfangsabschnitt im Querschnitt gesehen, eine von ihrer Kreisform abweichende elastisch nachgiebige Laufbahnwölbung (18) aufweist, so daß die Achswellen (9) durch wenigstens eine der Nadeln (13) zwischen der Laufbahnwölbung (18) und der dieser gegenüberliegenden Laufbahn (17) radial vorgespannt sind.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn (16) der Nadelhülse (12) in drei um 120° zueinander versetzten Umfangsabschnitten eine Laufbahnwölbung (18) aufweist.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelhülse (12) an einer Steile ihres Umfanges einen Schlitz aufweist.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadellager (11) einen der Käfig (14) aufweist, an einer Stelle seines Umfanges einen durch einander gegenüberliegende Endflächen gebildeten axial verlaufenden Schlitz (15) aufweist.
Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen des Käfigs (14) durch ein Federelement unter Vorspannung gehalten sind.