DE19730004A1

DE19730004A1 - Anlaufscheibenverbund

Info

Publication number: DE19730004A1
Application number: DE1997130004
Authority: DE
Inventors: Harry A Lange; Reiner Dahmen; Franz Huppertz; Karl-Heinz Fitz
Original assignee: Himmermann Fritz Co KG GmbH
Current assignee: Himmermann Fritz Co KG GmbH
Priority date: 1997-07-12
Filing date: 1997-07-12
Publication date: 1999-01-14
Also published as: WO1999002894A1; EP0995058A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbund von insbesondere kugelkalottenförmigen Anlaufscheiben, die zwischen dem Differentialgehäuse und den Kegelrädern eines Differen tialgetriebes angeordnet sind, wobei mehrere, vorzugsweise vier Anlaufscheiben untereinander durch Stege zu einer Baueinheit verbunden sind.

Ein derartiger Anlaufscheibenverbund ist beispielsweise bekannt aus der deutschen Patentschrift 24 54 067.

Bei Kegelrad-Differentialgetrieben erfolgt in der Regel die Lagerung der Kegelräder an der Innenkontur des Gehäuses durch Anlaufscheiben, die das Anlaufen der Räder an der Gehäusewand und den dabei auftretenden Verschleiß verhindern sollen. Die Anlaufscheiben bestehen vorzugsweise aus einem besonders verschleißfesten Kunststoff, beispielsweise aus einem 6.6 Polyamid. Durch das Zusammenfassen möglichst aller vier Anlaufscheiben zu einer Baueinheit werden die Anlaufscheiben zueinander fixiert, wodurch eine besonders einfache Montage ermöglicht wird. Die Baueinheit aus vier Anlaufscheiben, die zum Einsetzen in das kugelförmige Diffe rentialgehäuse elastisch verformt werden muß, liegt bei der Montage federnd gegen die Gehäuseinnenwand an. Auf diese Weise wird vermieden, daß sich die Anlauf scheiben bei der Montage in dem Gehäuse verlagern. Auch wird vermieden, daß die Anlaufscheiben durch die Kegelräder im Betrieb des Differentials in eine Drehbewe gung versetzt werden.

Der bekannte Verbund der Anlaufscheiben hat sich als sehr betriebssicher erwiesen. In Einzelfällen haben sich jedoch dadurch Störungen ergeben, daß die Anlaufschei ben in dem Bereich, in dem sie Kontakt mit der Rückwandung des Kegelrades haben, aufgrund der Reibung überhitzt oder mechanisch zerstört werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen bekannten Anlaufscheibenverbund derart weiterzubilden, daß er gegen mechanische oder thermische Überlastung im Betrieb gesichert ist.

Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die den Kegelrädern zugewandte Oberfläche mindestens einer Anlaufscheibe Vertiefungen und/oder Aussparungen aufweist. Die Kegelräder des Differentials laufen in einem Ölbad, so daß die Vertiefungen und/oder Aussparungen in der Anlaufscheibe den Transport des Öls in den Kontaktbereich der Anlaufscheibe ermöglichen. Auf diese Weise wird die Kühlung der Anlaufscheibe im Betrieb gefördert.

Vorzugsweise verlaufen die Vertiefungen und/oder Aussparungen in der Anlauf scheibe in einem Winkel zur radialen Richtung der Anlaufscheibe. Durch diesen schrägen Verlauf haben die Vertiefungen oder Aussparungen eine Erstreckung in Umfangsrichtung. So wird durch die Drehbewegung der Kegelräder das Öl durch die Vertiefung oder die Aussparung hindurchgefördert.

Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Anlaufscheibenverbund aus einem thermisch hoch widerstandsfähigen Kunststoff hergestellt. Gegenüber dem bisher verwendeten Polyamid 6.6 zeigt beispielsweise ein Polyamid 4.6 eine erhöhte thermische Beständigkeit auf. Besonders geeignet ist auch ein Polyphthalamid (PPA) zur Herstellung des erfindungsgemäßen Anlaufscheibenverbundes.

Alternativ zu dem Vorschlag, die thermische Belastung durch Erhöhung des Kühl mittelflusses zu reduzieren, wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens eine Anlaufscheibe in einem Ringbereich, der von dem Innendurchmesser der Anlaufscheibe zumindest bis zu einem dem Außendurchmesser des gegen die Anlaufscheibe anliegenden Bereichs des Kegelrades entsprechenden Durchmesser reicht, aus einem Material mit erhöhter thermischer und/oder mechanischer Festig keit besteht.

Durch die Erhöhung der Festigkeit der Anlaufscheibe im Kontaktbereich läßt sich ebenfalls die Ausfallwahrscheinlichkeit reduzieren. Dabei ist diese Maßnahme insbesondere bei den thermisch und mechanisch hoch beanspruchten Anlaufscheiben für die Antriebskegelräder, die mit den Antriebswellen verbunden sind, sinnvoll. Auf die Antriebskegelräder werden die an den Rädern und den Achsen angreifenden Kräfte zumindest teilweise übertragen, so daß auf die Antriebskegelräder neben der reinen Antriebskraft des Motors weitere dynamische Kräfte wirken, welche die Anlaufscheiben zusätzlich belasten.

Vorzugsweise werden alle Anlaufscheiben im Ringbereich, in dem Kontakt mit den Kegelrädern besteht, mit einer gesteigerten Festigkeit hergestellt.

Die gesteigerte mechanische Festigkeit kann beispielsweise durch das Einlagern von Füllstoffen wie Kohlefasern oder Glasfasern erzielt werden. Es ist auch möglich, ein mattenartiges Verstärkungsgewebe in den zu verstärkenden Ringbereich einzulegen.

Schließlich können die Anlaufscheiben im Kontaktbereich mit den Kegelrädern aus Metall oder Keramik bestehen und mit einem Kunststoff umgossen sein, der die Verbindungsstege bildet, welche die Anlaufscheiben fest miteinander verbinden.

Dieser Kunststoff kann im Spritzgießverfahren an den Ringbereich der Anlaufschei ben angespritzt werden, welcher in die Spritzgießform vor der Herstellung einzule gen ist.

Weitere Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschrei bung. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Differentialgetriebe, bei dem zwischen dem Gehäuse und den Kegelrädern ein erfindungsgemäßer Anlaufscheibenverbund angeordnet ist,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Anlaufscheibenverbund in abgewickeltem Zustand,

Fig. 3 eine entlang der Schnittlinie III-III geschnittene Darstellung einer Anlauf scheibe für ein Ausgleichskegelrad,

Fig. 4 eine gemäß der Schnittlinie IV-IV geschnittene Detaildarstellung eines Ölführungskanals in einer Anlaufscheibe für ein Antriebskegelrad,

Fig. 5 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anlaufscheibenver bundes in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung und

Fig. 6 eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anlaufscheibenverbundes in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung.

In der Fig. 1 ist ein Ausgleichs-Differentialgetriebe für den Achsantrieb der Vorder räder eines Kraftfahrzeuges dargestellt. In einem kugelschalenförmigen Differential gehäuse sind zwei Antriebskegelräder 2 und zwei Ausgleichskegelräder 3 jeweils einander diametral gegenüberliegend angeordnet. Die Antriebskegelräder 2 sind drehfest an den Enden der beiden Antriebswellen 4,5 befestigt. Die kleineren Ausgleichskegelräder 3 sind auf einer gemeinsamen, durch das Differentialgehäuse hindurchgesteckten Ausgleichskegelradachse 6 gelagert.

Zwischen den äußeren, kugelmantelförmigen Oberflächen der Kegelräder und der kugelmantelförmigen Innenseite des Differentialgehäuses ist der erfindungsgemäße Anlaufscheibenverbund 7 angeordnet.

In Fig. 2 ist eine Abwicklung des Anlaufscheibenverbundes 7 dargestellt. Die großen Anlaufscheiben 8 für die Antriebskegelräder 2 und die kleinen Anlaufscheiben 9 für die Ausgleichskegelräder 3 sind durch Verbindungsstege 10 miteinander verbunden. Der gesamte Anlaufscheibenverbund besteht aus spritzgegossenem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid 4.6 oder Polyphthalamid. Alle seine Bestandteile, nämlich die großen Anlaufscheiben 8, die kleinen Anlaufscheiben 9 und die Verbindungsstege 10 liegen im entspannten Zustand im wesentlichen auf einer gemeinsamen kugelka lottenförmigen Fläche.

Die großen Anlaufscheiben 8 für die Antriebskegelräder 2 sind mit Vertiefungen 11 versehen, die in Form einer Nut von dem inneren Durchmesser zum äußeren Durchmesser der großen Anlaufscheibe 8 verlaufen. Die durch die Vertiefungen 11 gebildeten Nuten verlaufen auf der in der Fig. 2 dargestellten, gegen die Kegelräder anliegenden Innenseite der großen Anlaufscheibe 8 schräg zu deren radialen Rich tung. Die Nuten ermöglichen einen Transport des in dem Differentialgehäuse 1 befindlichen Öls entlang der Kontaktfläche zwischen Anlaufscheibe 8 und Antriebs kegelrad 2. Durch den schrägen Verlauf der Nuten 11 werden die Ölpartikel durch die sich relativ zu den großen Anlaufscheiben 8 drehenden Antriebskegelrädern 2 in Umfangsrichtung mitgerissen und durch die Nuten 11 hindurchtransportiert. Der Öltransport erhöht die Kühlung zwischen den Kontaktflächen der Antriebskegelräder 2 und der großen Anlaufscheiben 8 und mindert so das Risiko der Beschädigung der großen Anlaufscheibe durch Überhitzung.

Die kleinen Anlaufscheiben 9 für die Ausgleichskegelräder 3 sind mit fensterförmi gen Aussparungen 12 versehen, welche durch das gesamte Material der Anlaufschei ben 9 hindurchragen. Die Aussparungen 12 fördern ebenfalls den Kühlmitteltransport in den Bereich zwischen Kegelräder 2 und Differentialgehäuse 1 und reduzieren zusätzlich die Kontaktfläche zwischen der Anlaufscheibe 9 und dem Ausgleichskegel rad 3. Durch letztere Maßnahme wird bei der relativen Drehbewegung des Aus gleichskegelrades 3 gegenüber der in dem Differentialgehäuse ortsfesten kleinen Anlaufscheibe 9 die Erzeugung von Reibungswärme reduziert.

Es versteht sich, daß die Aussparungen 12 nicht zwangsläufig rechteckig ausgebildet sein müssen, sondern auch runde oder ovale Formen annehmen können. Weiterhin können bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Aussparun gen mit nutartigen Vertiefungen kombiniert werden, so daß der Öltransport aus den Aussparungen zu den Rädern der Anlaufscheiben gefördert wird.

Zwei alternative Ausführungsformen sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Diese Figuren zeigen wiederum jeweils eine Abwicklung eines kugelkalottenförmigen Anlaufscheibenverbundes.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Anlaufscheibenverbund 7' ist jeweils der innere Ringbereich 13 zu erkennen, der sich von dem Innendurchmesser jeder Anlaufschei be 8', 9' bis zu einem Außenradius erstreckt, der zumindest bis zu dem Außenradius des gegen die Anlaufscheibe 8' ,9' anliegenden Bereiches des Kegelrades reicht. Die in der Fig. 5 dargestellten Ringbereiche 13 sind durch in das Kunststoffmaterial eingelagerte Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern oder Kohlefasern, verstärkt.

Die Fig. 6 zeigt einen Anlaufscheibenverbund 7'', bei dem die kugelkalottenförmigen Anschlaufscheiben 8'', 9'' in dem Ringbereich 13', in dem sie Kontakt mit den Kegelrädern haben, aus einem harten Material, z. B. Stahl oder Keramik, bestehen.

Die Stahl- oder Keramikringelemente werden in eine Spritzgießform eingelegt und an ihrem äußeren Umfang mit einer Kunststoffmasse im Spritzgießverfahren umspritzt, welches die Verbindungsstege 10 bildet.

Bezugszeichenliste

1

Differentialgehäuse

2

Antriebskegelrad

3

Ausgleichskegelrad

4

Antriebswelle

5

Antriebswelle

6

Ausgleichskegelradachse

7

,

7

',

7

'' Anlaufscheibenverbund

8

,

8

',

8

'' große Anlaufscheibe

9

,

9

',

9

'' kleine Anlaufscheibe

10

Verbindungssteg

11

Vertiefung, Nut

12

Aussparung

13

,

13

' Ringbereich.

Claims

1. Verbund von insbesondere kugelkalottenförmigen Anlaufscheiben (8, 9), die zwischen dem Gehäuse (1) und den Kegelrädern (2, 3) eines Differentialgetriebes anzuordnen sind, wobei mehrere, vorzugsweise vier Anlaufscheiben (8,9) unterein ander durch Stege (10) zu einer Baueinheit verbunden sind, dadurch gekennzeich net, daß die den Kegelrädern (2, 3) zugewandte Oberfläche mindestens einer Anlauf scheibe (8, 9) Vertiefungen (11) und/oder Aussparungen (12) aufweist.

2. Verbund von Anlaufscheiben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (11) und/oder Aussparungen (12) in einem Winkel zur radialen Richtung der Anlaufscheiben (8, 9) verlaufen.

3. Verbund von Anlaufscheiben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheiben (8, 9) und die Verbindungsstege (10) aus Polyamid 4.6 bestehen.

4. Verbund von Anlaufscheiben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufscheiben (8, 9) und die Verbindungsstege (10) aus Polyphthalamid (PPA) bestehen.

5. Verbund von insbesondere kugelkalottenförmigen Anlaufscheiben (8', 9'; 8'', 9''), die zwischen dem Gehäuse (1) und den Kegelrädern (2,3) eines Differentialgetriebes anzuordnen sind, wobei mehrere, vorzugsweise vier Anlaufscheiben (8', 9'; 8'', 9'') untereinander durch flache Verbindungsstege (10) aus Kunststoff zu einer Baueinheit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Anlaufscheibe (8', 9'; 8'', 9'') in einem Ringbereich (13, 13'), der von dem Innendurchmesser der Anlaufscheibe (8', 9'; 8'', 9'') zumindest bis zu einem dem Außendurchmesser des gegen die Anlaufscheibe anliegenden Bereichs des Kegelrades (2, 3) entsprechenden Durchmesser reicht, aus einem Material mit erhöhter thermischer und/oder mechani scher Festigkeit besteht.

6. Verbund von Anlaufscheiben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Kunststoff besteht und daß in dem Ringbereich (13) der Anlaufscheiben (8', 9') Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern oder Kohlefasern, eingelagert sind.

7. Verbund von Anlaufscheiben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringbereich der Anlaufscheiben ein Verstarkungsgewebe, insbesondere aus Glasfasern oder Kohlefasern, mit dem Kunststoff umgossen ist.

8. Verbund von Anlaufscheiben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbereich (13') der Anlaufscheiben (8 '', 9'') aus Metall oder Keramik besteht und daß die Verbindungsstege aus mit dem Ringbereich fest verbundenem Kunststoff bestehen.

9. Verbund von Anlaufscheiben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff im Spritzgießverfahren an den Ringbereich (13') der Anlaufscheiben (8'', 9'') angespritzt ist.