-
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 gattungsbildenden 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 abgewandten 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.
-
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 mindestens drei Bolzen
zusammengesetzt ist, die durch Schraubverbindungen miteinander
verbunden sind.
-
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 Schraubverbindungen 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. Die einzelnen Bolzen werden in das ungeteilte
Gehäuse eingesteckt und erst dann durch Anziehen der
Schraubverbindungen miteinander verbunden.
-
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.
-
Vorteilhafterweise weist wenigstens ein Bolzen an seinem der
Getriebemittelachse zugewandten Ende einen Zapfen mit einem
Gewinde zum Herstellen der Schraubverbindung auf. So kann eine
fertigungstechnisch einfache und kostengünstige
Schraubverbindung erzielt werden (Anspruch 2).
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Zapfenkreuz aus
einem Langbolzen und zwei Kurzbolzen, die näherungsweise halb
so lang sind wie der Langbolzen, zusammengesetzt.
Zweckmäßigerweise sind die Kurzbolzen mit Hilfe einer beide Kurzbolzen
zumindest teilweise durchdringenden Schraube gegenüber dem
Langbolzen fixiert. Auf diese Weise wird die Montage des
Zapfennächst alle Bolzen eingesteckt werden können und in einem
zweiten Schritt nur noch die Schraube von einer Seite eingeschoben
und fixiert werden muss (Anspruch 3 und 4).
-
Alternativ ist das Zapfenkreuz aus vier Kurzbolzen
näherungsweise gleicher Länge zusammengesetzt. So kann die Teilevielfalt
reduziert werden. Eine größere Anzahl von Gleichteilen ist
gerade in der Großserienfertigung günstig (Anspruch 5).
-
Bei der Ausführungsform mit vier Kurzbolzen umfasst das
Zapfenkreuz vorteilhafterweise ein Mittelstück, das durch
Schraubverbindungen mit den vier Kurzbolzen verbunden ist. Da alle Bolzen
mit einem gemeinsamen Mittelstück verbunden werden, können sie
als vier gleiche Teile hergestellt werden, und die Fertigung
des Zapfenkreuzes wird somit vereinfacht (Anspruch 6).
-
Vorteilhafterweise besitzt das Mittelstück die Form eines
Quaders. So ist es fertigungstechnisch sehr einfach herzustellen.
Ferner ergibt sich in dem Fall die Lage der Bohrungen zur
Aufnahme der Kurzbolzen eindeutig aus der Geometrie des
Mittelstücks (Anspruch 7).
-
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus
der Beschreibung hervor.
-
In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand zweier
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
-
Fig. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen
Ausgleichsgetriebes,
-
Fig. 2 den Langbolzen einer Ausführungsform des Zapfenkreuzes
mit zwei Kurzbolzen und einem Langbolzen in
- a) einer Seitenansicht,
- b) einer Schnittansicht,
-
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform des Zapfenkreuzes mit
vier Kurzbolzen und einem Mittelstück in
-
a) einer Gesamtansicht,
- a) einer Seitenansicht und
- b) einer Schnittansicht.
-
In Fig. 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.
-
Fig. 2 zeigt den Langbolzen 16 dieses Ausführungsbeispiels des
Zapfenkreuzes 12 in einer Einzeldarstellung, wobei Fig. 2a eine
Draufsicht und Fig. 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
erforderliche 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 15durch 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 21versehen 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.
-
In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform des
Zapfenkreuzes 12 mit vier Bolzen 15 dargestellt. Wie in Fig. 3a zu
erkennen ist, umfasst das Zapfenkreuz 12 vier rotationssymmetrische
Kurzbolzen 17, sowie ein Mittelstück 32, welches in diesem
Ausführungsbeispiel die Form eines Quaders aufweist. In diesem
Fall besitzen alle vier Kurzbolzen 17 die gleiche Länge. Wie in
der Ausführungsform mit drei Bolzen 15 sind die Einzelteile
17, 32 wieder durch eine Schraubverbindung miteinander
verbunden. Fig. 3b zeigt das Zapfenkreuz 12 in der Seitenansicht,
während Fig. 3c eine Schnittdarstellung durch die Mittelebene
14 des Zapfenkreuzes 12 zeigt. Es ist zu erkennen, dass die
Kurzbolzen 17 an ihrer der Getriebemittelachse 3 zugewandten
Seite einen Zapfen 33 besitzen, der mit einem Außengewinde 34
versehen ist. Das Außengewinde 34 ist in ein entsprechendes, im
Mittelstück 32 vorgesehenes Innengewinde 35 eingeschraubt. Bei
dieser Ausführungsform muss noch wegen der geforderten
Belastbarkeit eine geeignete Zentrierung der Kurzbolzen 17 im
Mittelstück 32 vorgesehen werden. Diese kann z. B. durch ein
Feingewinde oder durch einen zusätzlichen Zentrierbund erreicht
werden.
-
Die Montage des Ausgleichsgetriebes 1, welches diese
alternative Ausführungsform des Zapfenkreuzes 12 umfasst, erfolgt analog
zur oben beschriebenen Vorgehensweise, indem erst die
Einzelteile 17, 32 in das Gehäuseteil 4 eingelegt und dann miteinander
verschraubt werden. Auch dieses Zapfenkreuz 12 erfüllt durch
die Schraubverbindung zwischen Innengewinde 35 und Außengewinde
34 beide oben aufgeführten Anforderungen der axialen
Unverschiebbarkeit und der Verdrehsicherung.
-
Das Ausgleichsgetriebe 1 ist nicht beschränkt auf die beiden
dargestellten Ausführungsbeispiele.
-
Vielmehr kann im Falle der Ausführungsform mit vier Kurzbolzen
17 das Mittelstück 32 eine andere Geometrie, z. B. die einer
Kugel oder eines Oktaeders, besitzen oder kann ganz entfallen,
indem die Kurzbolzen 17 direkt miteinander verschraubt werden.
-
In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Zapfenkreuzes
12 können zwei Kurzbolzen 17 über einen Zapfen 33 direkt in den
Langbolzen 16 eingeschraubt werden.