DE3136305A1

DE3136305A1 - Antriebsachse fuer schwere kraftwagen

Info

Publication number: DE3136305A1
Application number: DE19813136305
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. 7412 Eningen Klaue
Original assignee: Individual
Current assignee: KLAUE, HERMANN, DR.-ING., 3302 CREMLINGEN, DE
Priority date: 1981-09-12
Filing date: 1981-09-12
Publication date: 1983-03-24

Description

Schwere Kraftwagen werden überwiegend mit Starrachsen ausge-
rüstet, welche noch zumeist mit Blattfedern am Chassis abgestützt sind. Deren Nachteile der grossen unabgefederten Masse sowie der inexakten Radführung können noch bei nicht angetriebenen Achsen in Kauf genommen werden. Bei angetriebenen Achsen jedoch bereitet zu den genannten Mängeln die zur Aufnahme des Achsantriebs mit Differential dienende Erweiterung in der Mitte der Achse bei Stadtomnibussen die Schwierigkeit, dass der Flur nicht durchgehend weit genug nach unten gelegt werden kann. Bei im Baugewerbe eingesetzten Lastkraftwagen und auch bei militärischen Geländefahrzeugen wird andererseits dadurch die Bodenfreiheit erheblich eingeschränkt. Auch durch Einzelradaufhängung bei Mittenantrieb sowie einer De-Dionachse bei Mittenantrieb werden die genannten Nachteile bezüglich Niederflurausführung bei Omnibussen und Bodenfreiheit bei Geländefahrzeugen nicht beseitigt.
Die genannten Nachteile einer starren Antriebsachse sowie einer Einzelradaufhängung, wie De-Dion-Achse mit Mittenantrieb, zu beseitigen, dazu bei gegenüber einem Planetenantrieb reduziertem Fertigungsaufwand eine kinematisch einwandfreie Einzelradaufhängung zu schaffen, hat sich die Erfindung zur Aufgabe gesetzt. Ausserdem soll die Achse, für die beiden Extremfälle Stadtomnibus/Baustellen- bzw. Geländefahrzeug verwendet, mit gleichen Antriebselementen ausgerüstet sein.
Die Antriebsachse der Erfindung weist die Vereinigung folgender zum Teil für sich bekannter Merkmale auf a) beidseitig des Achsantriebs untergebrachte Bremsen b) exzentrisch ober- oder unterhalb der Radmitte angeordneter Gelenkwellenantrieb der Räder c) am Fahrzeugrahmen federnd abgestütztes, zweiteiliges, geschlossenes Radantriebsgehäuse, in welchem die Radnabe mittels eines Wellenfortsatzes gelagert ist d) im Radantriebsgehäuse am Wellenfortsatz der Radnabe befestigtes Stirn- oder Glockenzahnrad, mit dem das über eine Gelenkwelle mit dem Achsantrieb verbundene Antriebsritzel direkt oder über Zahnräder im Eingriff steht.
Durch diese Massnahmen werden bei kleinem Aufwand die unabgefederten Massen auf ein Minimum reduziert. Bei einem Zweiachs-Nutzfahrzeug mit einem Bruttogewicht von 16 t beispielsweise wiegt eine in das Rad eingebaute Trommel- oder Scheibenbremse mindestens 80 kg. Das unabgefederte Gewicht einer Achse wird also allein durch Anordnung der Bremse im.Antriebsstrang um 160 kg verringert. Hinzu kommen die Gewichtseinsparungen durch den Antrieb selbst. Das Radantriebsgehäuse der Achslösung der Erfindung ist gleichzeitig als tragendes Teil des Rades ausgebildet. Die Nabe selbst, welche bei einer konventionellen Achse den hohlen Achskörper umfassen muss, kann bei der Achse der Erfindung um die Hälfte leichter ausgebildet werden, weil sein die Radnormal- und -axialkräfte aufnehmender Wellenfortsatz in seinem in das Radantriebsgehäuse hineinfassenden Teil einen vollen Querschnitt aufweisen und dadurch entsprechend leicht ausgebildet werden kann. Aber auch die am Chassis befestigten Teile der Achse werden durch die neue Lösung leichter. So kann das Gewicht jeder Bremse bei dem Beispiel eines 16 t-Fahrzeugs infolge ihres Betriebes bei hoher Drehzahl und des dadurch verbesserten Wärmehaushaltes um rund 30 kg gegenüber einer im Rad eingebauten Bremse vermindert werden. Das Achsantriebsgehäuse, welches bei der konventionellen Achse als tragendes Mittelteil des Achskörpers ausgebildet ist, wird dieser Funktion enthoben und somit auch entsprechend leichter.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt der Radantrieb über ein im Radantriebsgehäuse gelagertes, schräg verzahntes Antriebsritzel über zwei, mit je zwei entgegengesetzt schräg verzahnten, axial federnd abgestützten Zahnrädern ausgerüstete Vorgelegewellen auf das mit dem Wellenfortsatz der Radnabe verbundene, ebenfalls schräg verzahnte Stirn- oder Glockenzahnrad.
Durch diese Massnahme werden die Antriebszahnkräfte gleichmässig auf zwei Zahneingriffe verteilt, so dass das Antriebsstirn- oder Glockenzahnrad als auch die Antriebsritzel entsprechend schmaler ausgebildet werden können. Dadurch wird axial Platz sowie Gewicht eingespart und eine problematische Breite der schrägverzahnten Antriebszahnräder vermieden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist jedes Rad des Kraftwagens an zwei ungleich langen Lenkern aufgehängt, von denen der untere, längere Querlenker in Nähe der Mittenachse am Rad angelenkt ist, wobei der obere, kürzere Lenker quer, längs oder schräg zur Fahrtrichtung angeordnet sein kann.
Hierbei erfolgt die Führung des Rades durch Anordnung des praktisch alle Längskräfte übernehmenden unteren Achslenkers annähernd in der Mitte des Rades, ohne dass auf das, die Aufhängepunkte verbindende Element, im vorliegenden Fall das Radantriebsgehäuse, von diesen Kräften her Momente erzeugt werden, wie dies bei heute bekannten Einzel radaufhängungen, bei denen infolge der in der Mitte angeordneten Antriebswelle ein erheblicher Abstand der Aufhängepunkte von der Radmitte gegeben ist, der Fall ist.
In noch weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Radgelenk des unteren Lenkers als ein zwischen zwei untereinander an der achsseitigen Radantriebsgehäusehälfte angebrachten Fortsätzen befestigtes Achsstreben-Kugelgelenk und das Gelenk des oberen, kürzeren Lenkers als Druckkugelgelenk ausgebildet und in noch weiterer Ausbildung der Erfindung weist die obere Kugelgelenkglocke oder ein letztere aufnehmendes Gehäuse zwei gegenüberliegende, in Fahrtrichtung angeordnete Zapfen auf, auf denen sich eine Gabel abstützt, welche die Radlast auf den Kolben einer Hydraulik- oder Pneumatik-Federung überträgt.
In noch weiterer Ausbildung der Erfindung ist der das Druckkugelgelenk tragende Arm als Fortsatz des Radantriebsgehäuses ausgebildet.
In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Für die schematischen Abbildungen Fig. 1 bis 4 wurde die Achse eines vielachsigen, allradangetriebenen und -gelenkten militärischen Geländefahrzeugs gewählt.
Fig. 1 gibt den in Fig. 2 mit A-B gekennzeichneten Querschnitt durch das Gelände fahrzeug, Fig. 2 eine in Fig, 1 mit C-D gekennzeichnete Draufsicht auf die Achse mit einem Querschnitt durch das, in Fahrtrichtung betrachtet, linke Kraftwagenrad wieder. In Fig. 3 ist ein in Fig. 1 mit E-F gekennzeichneter, durch den Radantrieb gelegter Längsschnitt veranschaulicht.
Schliesslich ist in Fig. 4 ein in Fig. 3 mit G-H gekennzeichneter Ringquerschnitt durch einen Radantrieb dargestellt.
In den Abbildungen Fig. 1 bis 4 ist mit 1 der Wagenkasten und mit 2 und 3 die beiden angetriebenen und gelenkten Räder des Geländefahrzeugs, dessen sämtliche Achsen den gleichen Aufbau aufweisen, gekennzeichnet. Die Räder sind an den längeren, in Mittenachse des Fahrzeugs angelenkten Querlenkern 4 und den oberen, kürzeren Querlenkern 5 am Wagenkasten 1 aufgehängt. Die Antriebswellen 6 sitzen exzentrisch oberhalb der Radmitte und werden vom am Wagenkasten befestigten Achsantrieb 7 angetrieben. Die Achse wird vom Motor durch die Gelenkwelle 8 angetrieben. Ueber eine Durchgangswelle erfolgt der Antrieb der weiteren Achsen über die Zahnräder 10 und 11 und die Gelenkwelle 9.
Zwischen Achsantrieb und Gelenkwellen sitzen in geschlossenen Gehäusen 13 die Vollbelagscheibenbremsen 12, denen über die Lüftungskanäle 14 aus den Zuführungsrohren 16 Kühlluft zugeführt wird, welche, gefördert durch die radiale Verrippung der Vollbelagscheibenbremsen, über die Kanäle 15 und die Rohrleitungen 17 wieder ins Freie geführt wird. In den Gehäusen 13 befinden sich nicht mit dargestellte Klappen, die bei der Betätigung der Bremsen geöffnet werden. Eine derartige zwangsbelüftete Bremsanlage ist für ein Gelände fahrzeug, welches schwimmfähig sein muss, erforderlich, für normale Nutzfahrzeuge und Omnibusse nicht.
Die Räder sind in üblicher Weise an den Radnaben 20, welche über Wellenfortsätze 201 in den aus den beiden Hälften 181 und 182 zusammengesetzten Radantriebsgehäusen gelagert sind, befestigt. Der Antrieb der Räder erfolgt von den mit den Gelenkwellen 6 verbundenen Antriebsritzeln 21 über die Zwischenräder 22 und 23 auf die Antriebsritzel 24 und 25, welche in die mit den Nabenfortsätzen 201 verbundenen Antriebsglockenräder 19 eingreifen. Die Räder 21 bis 25 sind in dem schalenförmigen Fortsatz 186 der Radantriebsgehäusehälften 181 gelagert. Die jeweils aus einem Stück bestehenden Räder 22/24 und 23/25 werden axial durch Federn in der Nullage gehalten. Dies ist in Fig. 7 noch vergrössert dargestellt.
Die Aufhängung des Radantriebsgehäuses an den unteren Querlenkern 4 erfolgt an Achsstreben-Kugelgelenken, deren Kugelhülsen 26 durch Schrauben 27 an Fortsätzen 184 und 185 der Radantriebsgehäusehälften 181 befestigt sind. An den Fortsätzen 183 der Radantriebsgehäuse sitzen Kugelbolzen 28, welche die Radführungskräfte auf die Querlenker 5 übertragen und die Normalkräfte über die als Gelenkglocken ausgebildeten Kopfstücke der Querlenker 5 auf Gabeln 29 übertragen. Letztere sind mit den Drucktöpfen 30 der Luftfederung, welche Bälge 31 aufweist, fest verbunden. Die gesamte Federung ist durch Bälge 32 gegen Schmutz und Wasser geschützt.
Bei dem vergrössert in Schnitten dargestellten Omnibusantrieb in Fig. 5 bis 7 ist das Rad 40 an der Nabe 41 durch Radbolzen 42 befestigt. Die Radnabe weist einen Fortsatz 411 auf, der in das aus zwei Hälften 431 und 432 bestehende Radantriebsgehäuse eingreift. Die Lagerung der Nabe im Radantriebsgehäuse erfolgt über die Kegelrollenlager 44 und 45. Die Einstellung der Lager erfolgt durch die Zentralschraube 67 mit Einstellmutter 68. Mit der Nabe ist die Antriebsglocke 46 verschraubt, in welche die Zahnräder 47 der beiden aus den Rädern 47 und 48 bestehenden Vorgelege eingreifen. Die Zwischenräder 48 werden vom Antriebsritzel 49, das auf den Wellenfortsatz 501 des Antriebsgelenks 50 aufgesetzt ist, angetrieben. Die aus einem Stück bestehenden Zahnräder 47 und 48 sind über Nadellager 51 und Rollenlager 512 axial beweglich auf Flanschachsen 51, welche durch Schrauben 52 mit der Radantriebsgehäusehälfte 431 verbunden sind, gelagert. Die federnde, axiale Abstützung der beiden Räder erfolgt über auf den Flanschachsen 51 axial gehaltenen Scheiben 53, Axialnadellager 54, Scheiben 55 sowie Tellerfedern 56. Die Räder 47 und 48 sind entgegengesetzt schräg verzahnt, wobei das Verhältnis der entgegengesetzten Schrägungswinkel dem Verhältnis der Teilkreisdurchmesser entspricht, so dass unter Last die Axialkräfte im Gleichgewicht sind. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass beide Vorgelege eine gleichmässig verteilte Momentenübertragung vom Ritzel 49 auf die Antriebsglocke 46 vornehmen. Das Antriebsritzel 49 ist über ein Doppelkegelrollenlager 57 sowie ein Rollenlager 58 in der Radantriebsgehäusehälfte 431 gelagert, wobei die radseitige Abstützung sowohl der Vorgelegeräder 47, 48 als auch des Ritzels 49 im schalenförmigen Fortsatz 433 der Radantriebsgehäusehälfte 431 erfolgt.
Auch beim vorliegenden Beispiel ist das Radantriebsgehäuse an zwei Querlenkern am Fahrzeugchassis befestigt. In Fig. 1 ist die Befestigung des unteren, längeren Querlenkers 59 mit veranschaulicht. Das Achsstrebenkugelgelenk des Lenkers 59 ist an Fortsätzen 434 und 435 des Radantriebsgehäuses befestigt.
Hierzu sind in den Fortsätzen 434 und 435 Durchgangsbohrungen angebracht, in denen ein Rohrstück 60 sitzt, das über Kopfstücke 61 und 62 durch einen Schraubanker 63 befestigt ist.
Auf dem Rohrstück 60 sitzt die Kugelhülse 64, die von den Lagerschalen 65 und 66 des Gelenkkopfes 591 des Lenkers 59 umfasst ist. Die obere Abstützung des Rades ist nicht mit dargestellt. Sie erfolgt auch in diesem Beispiel über einen Fortsatz 436 der Radantriebsgehäusehälfte 431.
Leerseite

Claims

Antriebsachse für schwere Kraftwagen Patentansprüche Antriebsachse für schwere Kraftwagen mit am Fahrzeugrahmen befestigtem Achsantrieb, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender, zum Teil für sich bekannter Merkmale: a) beidseitig des Achsantriebs untergebrachte Bremsen (12) b) exzentrisch ober- oder unterhalb der Radmitte angeordneter Gelenkwellenantrieb der Räder (6; 50) c) am Fahrzeugrahmen (1) federnd abgestütztes, zweiteiliges, geschlossenes Rad-Antriebsgehäuse (181, 182; 431, 432)' in welchem die Radnabe (20, 41) mittels eines Wellenfortsatzes (201; 411) gelagert ist d) im Radantriebsgehäuse (181, 182; 43 ,432) am Wellenfortsatz (201s 411) befestigtes Stirn- oder Glockenzahnrad (19; 46), mit dem das über eine Gelenkwelle (b; 50) mit dem Achsantrieb (7) verbundene Antriebsritzel (21; 49) direkt oder über Zwischenräder (47, 48) im Eingriff steht.
2) Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radantrieb über ein im Radantriebsgehäuse (181, 18 , 431, 432) gelagertes, schräg verzahntes Antriebsritzel (21; 49) über zwei, mit je zwei entgegengesetzt schräg verzahnten, axial federnd abgestützten Zahnrädern (22, 24, 25; 47 48) ausgerüstete Vorgelegewellen auf das mit dem Wellenfortsatz der Radnabe verbundene, ebenfalls schräg verzahnte Stirn-oder Glockenzahnrad (19; 46) erfolgt.
3) Antriebsachse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rad an zwei ungleich langen Lenkern (4, 5; 59) aufgehängt ist, von denen der untere, längere Querlenker (4; 59) in Nähe der Mittenachse des Rades angelenkt ist.
4) Antriebsachse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Radgelenk des unteren Lenkers als ein zwischen zwei untereinander an der achsseitigen Radantriebsgehäusehälfte angebrachten Fortsätzen befestigtes Achsstreben-Kugelgelenk (26; 591' 63, 64, 65, 66) und das Gelenk des oberen, kürzeren Lenkers als Druckkugelgelenk (28) ausgebildet ist.
5) Antriebsachse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kugelgelenkglocke oder ein, letztere aufnehmendes Gehäuse (5) zwei gegenüberliegende, in Fahrtrichtung angeordnete Zapfen (51) aufweist, auf denen sich eine Gabel (29) abstützt, welche die Radlast auf den Kolben einer Hydraulik- oder Pneumatik-Federung (30, 31) überträgt.
6) Antriebsachse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der das Druckkugelgelenk (5) tragende Arm (183) als Fortsatz des Radantriebsgehäuses (181; 43) ausgebildet ist.