DE2132891A1

DE2132891A1 - Antriebskegelradgetriebe

Info

Publication number: DE2132891A1
Application number: DE19712132891
Authority: DE
Inventors: Sture Aasberg
Original assignee: SKF Industrial Trading and Development Co BV
Current assignee: SKF Industrial Trading and Development Co BV
Priority date: 1970-06-30
Filing date: 1971-07-02
Publication date: 1973-01-18
Also published as: SE369545B; NL7009662A; JPS5220726B1; CA951541A; CS204968B2; GB1350995A; SU563902A3; FR2149620A6

Description

Antriebskegelradgetriebe Die Erfindung betrifft ein Antriebskegelradgetriebe, bestehend aus einem Antriebskegelrad, einer Antriebskegelradwelle und Verbindungselementen am Ende der Welle gegenüber dem Antriebskegelrad, um dieses mit den Antriebselementen zu verbinden, ferner aus einem Gehäuseteil und Rollager, welche die Antriebskegelradwelle in dem Gehäuseteil führen. Antriebskegelradgetriebe dieser Art sind bereits bekannt. Sie werden in großer Stückzahl für Kraftfahrzeuge verwendet, insbesondere um die Antriebskraft von einer sich in Längsrichtung erstreckenden Welle zu den sich rechtwinklig dazu verlaufenden Radantriebswellen zu übertragen, wobei das Antriebskegelradgetriebe in ein s Kegeltellerradinnerhalb eines Getriebegehäuses eingreift.
Kraftübertragungen dieser Art müssen Belastungen mit sich stark verändernden Größen aushalten. Hierdurch wird eine Vorspannung der Lager der Antriebskegelradwelle erforderlich sowie eine genaue Justierung des Sntriebskegelrades zum Kegeltellerrad. Eine Vorspannung und Justierung wird mit Hilfe von Abstandsscheiben oder Ringen zwischen den Ansätzen der Lagerringe und der Ansätze auf dem Gehäuse und/oder der Welle erreicht. Dieser Vorgang ist schwierig und erfordert eine große Erfahrung und Zeit und ist im Falle einer Reparatur außerordentlich schwierig durchzuführen.
Weitere Probleme hinsichtlich der Auslegung und Konstruktion einer Kraftübertragung dieser Art bestehen in Folgendem: a) in der Festigkeit der Konstruktionsteile, beispielsweise in bezug auf die radiale Biegebeanspruchung und auf die axiale elastische Deformation, b) in der Oberflächenberührungsdeformation aller Teile, c) in der Wärmeausdehnung während des Betriebes und d) in den Bearbeitungstoleranzen zwischen den verschiedenen Teilen, welche die Konstruktion bilden wie beispielsweise die Antriebskegelradwelle, das Gehäuse, die Passungen und Ansätze für die Lager und die Lager selbst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebskegelradgetriebe vorzuschlagen, mit dem die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden.
Die Lösung dieser Aufgabe wird primär dadurch erreicht, daß die Welle, das Antriebskegelrad, die Verbindungselemente und die inneren Laufflächen der Lager eine Einheit bilden, die nach dem Zusammenbau nicht mehr demontiert werden kann.
Diese Anordnung besitzt natürlich die geeignete Vorspannung der Lager der Antriebskegelradwelle. Die Einheit kann derart hergestellt werden, daß die geeignete Justierung des Antriebskegelrades in bezug auf das Xegeltellerrad ebenso erreicht wird. Es ist jedoch auch möglich, eine getrennte Justierung der Getrieberäder untereinander zu erreichen, indem für das Antriebskegelradgetriebe ein getrenntes Gehäuse vorgesehen wird, das an das Kraftübertragungsgehäuse in bekannter Weise angeflanscht wird.
Im Sinne der Herstellung der Einheit kann das genannte Verbindungnelement sich radinl nach außen über die inneren Lailfflächcn der Lager crstrecken. Diese nn sich bekannte Maßnahme ist sinnvoller als die bekannte Verwendung einer Kcllvcrznhnung mit Verriegelungsnut.
Es ist nach der Erfindung auch möglich, die Einheit mit einer vollständigen Lagervorrichtung zu versehen und zwar nicht nur mit den inneren Laufflächen, sondern auch mit den Rollelementen, dem Käfig und den äußeren Ringen, wodurch die Befestigung der Einheit vereinfacht wird. Eine weitere Vereinfachung wird dadurch erzielt, daß das Gehäuseteil als ein gewöhnlicher Laufring für die Lager ausgebildet ist, das einen radialen Flansch zur Verbindung mit dem Getriebegehäuse aufweist.
Gemäß der Erfindung können die Welle, das Antriebskegelrad und die Verbindungselemente nunmehr aus nur einem Werkstück bestehen. Dieses Werkstück kann ein hohlförmig gepreßt er oder geschmiedeter Metallkörpersein, das an einem Ende geschlossen ist, und Antriebskegelradgetriebezähne und Laufflächen aufweist. Ein derartiges Werkstück läßt sich leicht herstellen und besitzt den Vorteil, daß die Bearbeitung der Zähne und der Laufflächen in einer Spannvorrichtung vorgenommen werden kann. Ein weiterer Vorteil der hohlförmigen Konstruktion besteht darin, daß eine geeignete Kühlung dort stattfindet, wo die Wärme zwischen den Zähnen erzeugt wird.
Durch derartige Maßnahmen wird eine Konstruktion erzielt, die sehr stabil sein kann, die bei erhöhten Temperaturen aufgrund der Kühlung ihre ausdehnungen nicht wesentlich ändert und die eine kürzestmögliche Axiallänge besitzt, geringe Toleranzen aufweist und wobei die Genauigkeit der Lagerflächen in bezug auf die Getriebezähne weitaus besser ist. Wenn Axial-Radiallager verwendet werden, decken die Berührungslinien den Axialabstand zwischen der Belastung an den Verbindungselementen und der Belastungslinie an dem Getrieberad besser ab. In bezug auf die Biegebelastungen, die bei einer solchen Konstruktion auftreten, wird eine viel bessere Position als bei den bekannten Konstruktionen erzielt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, daß die Welle und das Antriebskegelradgetriebe ein Werkstück bilden und daß die Verbindungselemente mit der Welle unlösbar befestigt sind. Dies k51E1 3.B. dadurch erreicht werden, daß während des Vorspannvorganges der Lagerelemente während des Zusammenbaus eine Verschweißung vorgenommen wird. Es ist jedoch auch möglich, daß die Welle und die Verbindungselemente ein Werkstück bilden und daß das Antriebskegelradgetriebe mit der Welle unlösbar verbunden ist. Die Montage und die Vorspannung kann in der im Folgendenbeschriebenen Weise erreicht werden Mit solchen Konstruktionen ist es auch möglich, die Festigkeit zu erhöhens die axialen Ausdehnungen und die Tolewanzen zu verringern, Es ist jedoch weiterhin möglich, die £blichen Rollager zu verwenden, die getrennte innere und außere Taufflächen aufeisen Wenn nur ein Werkstück verwendet wird, z.B. ein hohlförmig gepreßtes oder geschmiedetes Werkstück findet eine Vorspannung durch das Einsetzen der Kugeln statt. Bei dieser .usführungsfcrm ist es möglich, Laufflächen fur die. Rolllager auf beiden Seiten der Antriebskegelradzähne vorzusehen.
Mit dieser Nnßnahine kann die Festigkeit weiterhin verbessert werden, während insbesondere bei Verwendung eines einreihigen Kugellagers auf jeder Seite der Zähne die axiale Länge kurz bleibt, wobei nur ein sehr kurzes Teil aus dem Gehäuse an der Seite der Verbindungselemente herausragt.
Die Konstruktion kann auch derartig ausgebildet sein, daß das Antriebskegelrad und die Verbindungselemente eine konzentrische Welle besitzen, welche zylindrische Teile aufweist, die zueinander passen; die Verbindung kann auch dann ebenfalls während des Vorspannvorganges durch Schweißen erzielt werden. In diesem Falle können die inneren Laufflächen in der äußeren Fläche eines oder beider die Welle bildenden konzentrischen Teile vorgesehen sein.
Obgleich bei einigen Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung getrennte Laufringe möglich sind, ist es besonders vorteilhaft,die Laufringe in dem Teil oder den Teilen des Werkstückes selbst herzustellen, wodurch in diesem Falle die Toleranzen erheblich verringert werden.
Die gesamte Konstruktion kann so ausgelegt werden, daß der Teilkreisdurchmesser des Lagers, das sich zwischen dem Antriebskegelrad und den Verbindungselementen befindet, größer ist als der äußerste Durchmesser der Antriebskegelradzähne. Hierdurch wird die Lagerkapazität vergrößert und in einigen Fällen der Zusammenbau vereinfacht.
Somit ist nunmehr ein Aufbau mit einer sehr kurzen axialen Länge möglich, deren Lager so dicht wie möglich an den Getriebe zähen angeordnet sind. Weiterhin ist es vorteilhaft,die Teile derartig auszulegen, daß der innere Durchmesser des Käfigs größer ist als der äußerste Durchmesser der Zähne, wodurch ebenfalls der Zusammenbau des Lagers vereinfacht wird.
Bei allen Ausführungsformen nach der Erfindung kann die Axiallänge des Antriebskegelradgetriebes, verglichen mit den bekannten Ausführungsformen beträchtlich verringert werden, wobei die Größe der Langenverringerungvon der vuslegung abhängt, beispielsweise ob getrennte Laufringe vorgesehen werden oder nicht.
Bei allen Ausführungsformen nach der Erfindung wird die Vorspannung während des Herstellvorganges erreicht und die Justrierung kann dabei vorgenommen werden (oder auch nicht).
Im Falle einer Reparatur kann die billige Einrichtung ersetzt werden, ohne daß besonders geschulte Kräfte notwendig sind. Die Anzahl der Stellen, an denen Oberflächenkontaktdeformationen auftreten können, ist ebenso wie die Zahl der Stellen, bei denen Toleranzen während des Herstellprozesses eine Rolle spielen, verringert. Ein größerer Durchmesser ist möglich und die kürzere Länge geringert die radiale Verbiegung unter der Belastung, die zwischen den Zahnradrädern auftritt und trägt so zur Festigkeit bei. Die kürzere Länge verringert die Wärmeausdehnung.
Die Konstruktion der Vorrichtung nach der Erfindung erlaubt demzufolge die Möglichkeit, alle Arten billiger Herstellungsverfahren zu verwenden.
In allen Fällen kann die Kardanverbindung einen integrierten Bestandteil der Verbindungselemente bilden und zwar aufgrund der Tatsache, daß nunmehr keine Mutter am Ende der Antriebskegelradwelle vorhanden ist.
Nach der Erfindung sind nunmehr große Kugel- und Teilkreisdurchmesser möglich und bei den Ausführungsformen mit kurzer Länge kann der Arbeitswinkel so gewählt werden, daß die Arbeitslinie der Kräfte durch die Fläche geht, wo der Arbeitswinkel die Achse der Welle schneidet, so daß keine oder nur sehr kurze den Uberhang verringernde Biegekräfte vorhanden sind.
Die Getriebwirkung wird nicht mehr durch die Schwäche der Konstruktionsteile, welche sich aus den Toleranzen und den elastischen Deformationen ergibt, verschlechtert, so daß eine höhere Genauigkeit leicht erzielt werden kann.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In den Fig. 1 bis 5 einschließlich sind verschiedene Ausführungformen der Erfindung im Querschnitt dargestellt.
Pte Ausführungsform nach Fig. 1 besitzt von allen in den Fig. dargestellten Ausführungsformen in bezug auf die bekannten Konstruktionen den geringsten Unterschied. In Fig. 1 ist das Getriebegehäuse allgemein mit 1 bezeichnet.
In dem Gehäuse wird ein Kegeltellerrad 3, das an ein Differentialgetriebe 4 befestigt ist, mit Hilfe von Lagerungen 2 geführt.
Das Antriebskegelradgetriebe wird mit Hilfe von Lagern, die sich in dem Gehäuseteil 5 befinden, geführt.
Nach den an sich bekannten Konstruktionen sind die Welle und das Gehäuseteil mit Ansätzen versehen und die Lager besitzen äußere und innere Laufringe, während die Verbindungselemente mit einem kerbverzahnten Teil des Wellenendes befestigt sind und mit Hilfe einer Mutter auf dem mit einem Schraubgewinde versehenen äußeren Ende der Welle gehalten werden, wobei die Mutter eine wichtige Rolle bei der Vorspannung der Lager spielt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Konstruktion besitzt das Antriebskegelrad 6 eine Welle 7 und die Verbindungselemente werden aus der Manschette 8 gebildet, die einen Flansch 9 aufweist0 Das Gehäuse 5 besitzt eine zylindrische Bohrung 10, in die die äußeren Laufringe 11 und 12 der zwei axial voneinander getrennt angeordneten Lager passen, wobei die Laufringe 11 und 12 durch eine zylindrische Manschette 13 voneinander getrennt sind und der Ring 11 gegen einen Ansatz 14 des Gehäuses stößt Der innere Laufring 15 paßt auf die Welle 7 und stößt gegen den Ansatz16 des Antriebskegelrades. Der andere innere Laufring 17 paßt auf die Welle 7 und liegt an der Manschette 8 der Verbindungselemente 9 an.
Nach dem Zusammenbau der oben genannten Teile und dem abschließenden Einlegen des zylindrischen Manschettenteils der Manschette 8 über das zylindrische Ende der Welle 7 wird das Lager vorgespannt, indem die Verbindungselemente und das Antriebskegelrad in entgegengesetzten Richtungen zueinander zusammengepreßt werden. Wenn der gewünschte Vorspannungsgrad erreicht ist werden die Manschette 8 und die Welle 7 du)h eine SchweißwegSchweißung dauerhaft verbunden, welche auf irgendeine bekannte Weise,beispielsweisedurch Elektroschweißen oder dgl. durchgeführt werden kann.
Der so gewonnene Aufbau wird in dem Gehäuse durch zwei Halbringe 18 verriegelt.
Die axiale Länge dieser Ausführungsform ist verglichen mit der bekannten Art aufgrund der Tatsache verringert, daß das kerbverzahnte Wellenende und das verschraubte Ende nicht mehr vorhanden sind. Der Aufbau der Welle selbst ist einfach da sie nur eine zylindrische äußere Fläche aufweist.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform zeigt für das Lager Kugeln, jedoch können auch andere Rollelemente verwendet werden.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform wiedergegeben, die in Axialrichtung beträchtlich kürzer ist. Hierbei bilden das Antriebskegelrad 19 und die Welle 20 einen gemeinsamen Körper und die Verbindungselemente sind wiederum in Art einer Manschette 21 mit einem Flansch 22 ausgebildet, wobei diese Teile beispielsweise durch Schweißen dauerhaft miteinander verbunden sind.
Bei diesem íusführungsbeispiel sind die Laufflächen 25 und 24 der zwei Kugellager in dem Material der Antriebskegelradwelle 20 und der Manschette 21 selbst bearbeitet. Der äußere Teil der isnordnung wird durch eine Manschette 25 mit einem Flansch 26 gebildet, um zu ermöglichen, daß die auf diese Weise erzielte Einheit an das Gehäuse 27 befestigt werden kann. Die Justierung der Getrieberäder zueinander kann erreicht werden, indem zwischen dem Flansch 26 und dem Gehäuse 27 Abstanzscheiben angeordnet werden. Auch in dieser Manschette sind die Laufflächen 28 und 29 direkt in dem Material der Manschette 25 selbst eingearbeitet.
Mit 30 ist eine Lagerdichtung bezeichnet. In dieser Ausführungsform stoßen die Manschette und die Welle axial aneinander und sie sind axial so genau verarbeitet, daß der richtige Vorspannwert erzielt wird, wenn die Teile zusammengeschweißt werden.
Diese Ausführungsform ist in Axialrichtung beträchtlich kürzer.
Die einzigen Flächen zwischen denen Toleranzen eine Rolle spielen sind die Laufflächen in bezug auf die Kugeln.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsforn, bei der das Antriebskegelrad, die Welle und die Verbindungselemente ein einheitliches Teil 42 bilden, das durch Pressen oder durch Schmieden von Stahl in einem hohlförmigen Körper hergestellt ist, wobei sich der Hohlraum fast durch die gesamte Länge des einheitlichen Körpers erstreckt. Die Laufflächen 41 für die Kugeln- sind im Körper 42 selbst eingearbeitet und das Glelche gilt auch für die äußere abgeflanschte Manschette 43, welche dazu dient, diese Einheit mit dem Gehäuse 44 zu verbinden.
Die Axiallänge dieser Ausführungsform ist sehr kurz und ihr Durchmesser sehr groß. Aus der Belastungslinie der Getrieberäder, die mit 45 bezeichnet sind und der Arbeitslinie eines der Rollager, die mit 46 bezeichnet ist, folgt aus Fig. 3, daß die zwei Belastungslinien 45 und 46 die Achse 47 in einem Punkt schneiden, was bedeutet, daß minimale Biegekräfte in dem Körper 42 wirken und daß ein Kugellager mit großem Durchmesser und großer Kapazität möglich ist.
In Fig. 4 ist eine andere Entwicklung der konstruktiven Prinzipien nach Fig. 3 wiedergegeben, indem ein hohlförmiger geschmiedeter einheitlicher Körper verwendet wird, bei dem die Getriebezähne des Antriebskegelrades Lni.dem Körper zwischen den Laufflächen 48 und 49 der zwei Kugeln lager eingearbeitet sind. Die äußere Manschette 50 mit dem Flansch 51 besitzt natürlich hier eine größere axiale Länge und sie ist mit einer Öffnung 52 versehen, durch die das Kegeltellerrad die Zähne 53 des Antriebskegel rades erfassen kann.
Die Vorspannung der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Aus führungsformen wird durch das Einsetzen der Kugeln elu zieabt, Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist der Teilungsdurchmesser des größten Lagers größer als der äußerste Durchmesser der Getriebezähne des Antriebßkegelrades. Es wird dnutlich, daß dieser Teilungsdurchmesser sogar noch größer sein kann, als der in Fig. 3 dargestellte. Der innere Durchmesser des Käfigs des Lagerns ist so groß, daß es leicht über die Getriebe zähne geschoben werden kann.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, daß auf den gleichen Prinzipien wie die in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen beruht. jedoch mit dem Unterschied, daß der gepreßte oder geschmiedete Körper 54 integrale Verbindungselemente in Form von Vorsprüngen 55 aufweist, die einem der schwingungsfähigen Teile 56 einer Kardankopplung angepaßt sind.
Diese Ausführungsform zeigt bei 57 und 58 Abdichtungen durch die ein vollständige fertige Einheit entsteht, aus der kein Schmiermittel heraus tropft und in der die Lager gegen Getriebeabriebteilchen geschützt sind. Damit wird nunmehr eine saubere Lagerhaltung ermöglicht.
Schut zansprüche

Claims

Schutzansprüche 1. Antriebskegelradgetriebe bestehend aus einem hntriebskegelrad, eierAntriebskegelradwelle und Verbindungselementen am Ende der Welle gegenüber dem Antriebskegelrad , um dieses mit den Antriebselementen zu verbinden, ferner aus einem Gehäuseteil und Rollager, welche die Antriebskegelradwelle in dem Gehäuseteil führen, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß die Welle (7), das Antriebskegelrad (6), die Verbindungselemente (8, 9) und die inneren Laufflächen der Lager eine Einheit bilden, die nach dem ZusammenDau nicht mehr demontiert werden können.
2. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß die Verbindungselemente (8, 9) sich-radial über die inneren Laufflächen der Lager nach außen erstrecken.
3. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dad u r c h g e k e n n ze i c h n e t, daß das Getriebe vollständige' Lager aufweist.
- hnsriebskegelradgetriebenach Anspruch 1 , 2 oder 3, d a d ur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuseteil einen üblichen Laufring für die Lager darstellt welches einen radialen Flansch besitzt, der zur Verbindung,mit dem Getriebegehäuse dient.
5. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c Xl g e k e n n z e i chn e t, daß die Welle, daß Antriebskegelrad und die Verbindungselemente nur aus einemWerkstück bestehen (Fig. 3, 4 8 d 5).
6.zuAntrieb Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 1 bis 4d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Welle und das Antriebskegelrad ein Werkstück bilden und das die Verbindungselemente unlösbar mit der Welle 7 verbunden sind (Fig. 1).
7. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Welle und die Verbindungselemente ein Werkstück bilden, und dass das Antriebskegelrad unlösbar mit der Welle verbunden ist.
8. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 5, d a d ur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkstücke aus einem hohlförmigen gepressten oder geschmiedeten Metallkörper besteht, daß an einem Ende geschlossen ist und Antriebskegelradzahnräder um Laufflächen aufweist (Fig. 3).
9. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß die Laufflächen für die Rollager auf beiden Seiten der Antriebskegelradzähne vorgesehen sind. (Fig. 4).
lo. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 1 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verbindungselemente einen Teil einer Kardankopplung oder dergleichen bilden (Fig. 5).
11. 1ntriebskegelradgetriebe nach anspruch 6 oder 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Antriebskegelrad und die Verbindungselemente eine konzentrische Welle bildende zylindrische Teile aufweisen, die ineinander passen (Fig. 2).
12. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die inneren Laufflächen in der äußeren Fläche eines und/ oder beiden konzentrischen Teile welche die Welle bilden, vorgesehen sind.
13. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch 5 bis lo, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lauffläche in dem Teil oder den Teilen des Werkstückes eingearbeitet sind.
14. Antriebskegelradgetriebe nach anspruch 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Teilungsdurchmesser des Lagers, das sich zwischen dem Antriebskegelrad und den Verbindungselementen befindet, größer ist als der äußerste Durchmesser der Antriebskegelradzähne.
15. Antriebskegelradgetriebe nach Anspruch ? 14, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Lager einen Käfig aufweist, dessen innerer Durchmesser größer äls der äußerste Durchmesser der Antriebskegelradzähne ist.

L e e r s e i t e