DE3514146C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine angetriebene Achse für Nutz­ fahrzeuge mit den im Oberbegriff des Patentanspruches aufgeführten Merkmalen.

Eine Fahrzeugachse dieser Art ist aus der US-PS 31 57 395 bekannt.

Diese Achskonstruktion zielt ausschließlich darauf ab, eine kostengünstige, kompakte und leistungsfähige Lage­ rung ihrer Achsschenkel, einer Blattfeder und ihrer Stoßdämpfer aufzuzeigen. Zu diesem Zweck sind diese Komponenten radseitig jeweils an einem gemeinsamen Lagerkopf der Achsschenkel oberhalb eines Doppelge­ lenkes einer Achswelle gehalten.

Die Doppelgelenke solcher Achswellen haben die Eigenschaft, daß bei dem durch Federungsbewegungen der Räder bedingten Beugen der Doppelgelenke ihrem Mitnehmerring eine Be­ wegung überlagert wird, die bewirkt, daß die Antriebs­ welle in Fahrzeugquerrichtung nach innen verschoben wird.

Aufgrund dieser Verschiebebewegungen sind solche Doppel­ gelenkwellen verschleißbehaftet. Dies ist ein Grund da­ für, weshalb man bisher bei angetriebenen Achsen mit einzeln aufgehängten Rädern, deren Achswellen in der Lage sein müssen, Federungsbewegungen der Räder in einer im wesentlichen vertikalen Ebene mit auszuführen, Gelenk­ wellen mit einem Gleichlauf-Festgelenk eingebaut hat, die frei von Verschiebebewegungen sind. Mit Gleichlauf- Festgelenken ausgestattete Gelenkwellen sind jedoch für Nutzfahrzeuge im Hinblick auf die bei solchen Fahrzeugen zu übertragenden Drehmomente nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine angetriebene Achse mit den gattungsbestimmenden Merkmalen des Patentanspruches anzugeben, bei der die am Radträger jeweils über ein Doppelgelenk angelenkten Antriebswellen in der Lage sind, Federungsbewegungen der Räder mit auszuführen, indem die dabei aus den sich ergebenden Beugewinkeln resultierenden Längsverschiebungen der Losseite der Doppelgelenke ver­ nachlässigbar klein bleiben. Die Achse soll dabei insbe­ sondere in schweren Nutzfahrzeugen vorteilhaft einsetzbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Achskonstruktion folgt bei Feder­ bewegungen der Gelenkpunkt des Doppelgelenkes jeder Doppel­ gelenkwelle zusammmen mit dem Radträger entlang einer durch Radführungsglieder bestimmten Bahnkurve. Der lokale Krümmungs­ radius dieser Bahnkurve ist größer als der Abstand der rad­ trägerseitigen und aufbauseitigen Anlenkungen der Antriebs­ wellen voneinander.

Bei Federbewegungen läßt es die axiale Verschiebbarkeit der Antriebswellen zu, diesen während ihrer Schwenkbewegung um den aufbauseitigen Anlenkpunkt eine Axialbewegung zu über­ lagern, so daß sich der Abstand des Gelenkpunktes der Doppel­ gelenke während der Federbewegung vom aufbauseitigen An­ lenkpunkt der Antriebswellen fortlaufend vergrößert. Dem­ gemäß werden die Antriebswellen entgegen der Richtung, in die sie sich beim Beugen der Doppelgelenkwellen üblicher­ weise verschieben, axial verlagert. Dabei läßt sich die Konstruktion so abstimmen, daß die relativ zueinander verschiebbaren Teile der Antriebswellen in jeder Phase des Beugens der Doppelgelenkwellen in Achsrichtung ge­ sehen im wesentlichen im Stillstand verbleiben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer unab­ hängigen Radaufhängung einer als Lenkachse ausgebildeten erfindungsgemäßen Antriebsachse dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Rückansicht der Radaufhängung,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Fig. 1, in größerem Maßstab als diese Figur, wobei die Achs­ welle im Längsschnitt gezeigt ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht der die Achswelle bildenden Doppelgelenkwelle in ihrer Konstruktionslage, zur Veranschaulichung der Bewegung des Gelenk­ punktes ihres radträgerseitigen Doppelgelenkes bei Federbewegungen der Radaufhängung.

Fig. 1 zeigt beispielsweise eine Radaufhängung 10 für ein lenkbares Rad 12 eines Nutzfahrzeuges.

Die in einem z. B. vorderen seitlichen Bereich einer Seiten­ wand 16 des Fahrzeugaufbaues 14 vorgesehene Radaufhängung 10 weist einen als Ganzes mit 18 bezeichneten Radträger auf, der über ein unteres und ein oberes Führungsgelenk 20 und 22 mit einem unteren Führungslenker 24 und einem oberen Führungslenker 26 verbunden ist, welche gegenüber dem Fahr­ zeugaufbau 14 abgestützt sind. Beide Führungslenker 24, 26 bilden Querlenker, deren sich in Fahrzeugquerrichtung er­ streckenden Polstrahlen 23, 25 in ihrem Schnittpunkt 29 den auf eine Fahrzeugquerebene projizierten Momentanpol bilden.

Der untere Führungslenker 24 bildet beispielsweise einen Dreieckslenker, der um eine Lagerachse 28 am Fahrzeugauf­ bau 14 verschwenkbar ist.

Mit 30 ist ein sich auf dem unteren Führungslenker 24 ab­ stützendes Federbein bezeichnet, das mit seinem oberen Ende an einer Stützkonsole 32 am Fahrzeugaufbau 14 angelenkt ist. Unteres und oberes Führungsgelenk 20 und 22 bestimmen eine strichpunktiert angedeutete Lenkachse 34, um die der Radträger 18 zur Durchführung von Lenkbewegungen verschwenk­ bar ist.

Der obere Querlenker ist bei 27 am Fahrzeugaufbau 14 ange­ lenkt.

Zum Lenken des Rades 12 ist der Radträger 18 mit einem Lenkspurhebel 36 ausgestattet, an dem eine Spurstange 40 einer Lenkeinrichtung angelenkt ist.

Das Rad 12 ist mittels einer Achswelle antreibbar, die als Doppelgelenkwelle 42 ausgebildet und zum Teil in einem teleskopisch ausgebildeten Tragrohr 44 gelagert ist. Jedes Rohrteil 46 und 48 dieses Tragrohres 44 ist an seinem freien Ende mit einer Kugelschale 50 bzw. 52 ausgestattet, die aufbau- bzw. radträgerseitig jeweils formschlüssig in einem Lagerring 54 bzw. 56 reibungsarm, unempfindlich gegen Wasser, wartungsfrei und weitgehend spielfrei sphärisch gelagert sind.

Die Doppelgelenkwelle 42 umfaßt folgende Teile. Eine im Radträger 18 gelagerte Radwelle 58, eine aus zwei inein­ ander axial verschieblich angeordneten Teilwellen 60′, 60′′ gebildete Antriebswelle 60 und zwei Doppelgelenke 62 und 64. Das Tragrohr 44 schafft die erforderliche radiale Abstützung der Antriebswelle 60 und bildet zu­ gleich eine Kapselung zum Schutze der Doppelgelenkwelle 42.

Die Doppelgelenke 62, 64 befinden sich jeweils innerhalb einer der beiden Kugelschalen 52, 54 des Tragrohres 44. Die Radwelle 58 ist an einem Paar Gelenkbolzen 66 eines im Mitnehmerring 68 gelagerten Zapfenkreuzes 70 angelenkt. Die Teilwelle 60′ der Antriebswelle 60 ist im Rohrteil 46 des Tragrohres 44 drehbar gelagert und an einem Paar Ge­ lenkbolzen 72 eines weiteren, im Mitnehmerring 68 gelagerten Zapfenkreuzes 74 angelenkt. Der Gelenkpunkt des Doppelge­ lenkes 62 ist mit 75 bezeichnet. Das Doppelgelenk 64 ist in die Teilwelle 60′′ zwischengeschaltet, wobei deren Wellen­ teilstücke jeweils an einem Paar von Gelenkbolzen 76 bzw. 78 jeweils eines Zapfenkreuzes 80 bzw. 82 angelenkt und letztere im Mitnehmerring 84 dieses Doppelgelenkes gelagert sind. Der Gelenkpunkt des letzteren ist mit 86 bezeichnet.

Das aufbauseitige Wellenteilstück 60′′ ist, was nicht näher dargestellt ist, an eine Abtriebswelle eines Differential­ getriebes angeflanscht. Beim Doppelgelenk 62 bilden dabei die Gelenkbolzen 72 die Losseite dieses Gelenkes, während die an der im Radträger 18 axial unverschiebbar gelagerten Radwelle 58 angelenkten Gelenkbolzen 66 dessen Festseite bilden.

Die Anordnung der Doppelgelenkwelle 42 in der Radaufhängung ist nun so getroffen, daß die sich normalerweise beim Beugen derartiger Doppelgelenkwellen bei Federbewegungen einstellende Verlagerung des Mitnehmerringes 68 bzw. der Losseite des Doppelgelenkes 62 nach innen sich in erheb­ lich geringerem Umfang als üblich vollzieht. Dadurch ist ein Längenausgleich der zu diesem Zweck teleskopisch ausgebildeten Antriebswelle 60 und des Tragrohres 44 nur noch in vernachlässigbarem Umfange erforderlich.

Die Verschiebung des Mitnehmerringes 68 in Richtung Doppel­ gelenk 64 beim Beugen des Doppelgelenkes 62 kommt dadurch zustande, daß die Radwelle 58 beim Gelenkbeugen um den Gelenkpunkt 75 verschwenkt wird.

Bei diesem Verschwenken verlagern sich die Gelenkbolzen 66 bei gleichzeitigem Schrägstellen des Mitnehmerringes 68 entlang einer kreisförmigen Bahnkurve, deren Mittel­ punkt durch den Gelenkpunkt 75 bestimmt ist. Diese Ver­ lagerung bewirkt dann, daß der Mitnehmerring 68, während er sich beim Beugen des Doppelgelenkes 62 schräg stellt, zugleich um eine bestimmte Strecke verschoben wird.

Die folgenden Erläuterungen zeigen auf, durch welche Maß­ nahme bei Ein- und Ausfederbewegungen des Radträgers 18 die gewünschte Verringerung der Verschiebung von Mitnehmerring 68 und Teilwelle 60′ erreicht wird.

In diesem Zusammenhang sei zunächst folgendes angenommen:

Würde der Momentanpol 29 der Radaufhängung 10 zugleich mit dem Gelenkpunkt 86 des Doppelgelenkes 64 zusammenfallen, so würde sich der Radträger 18 und ebenso der Gelenkpunkt 75 des Doppelgelenkes 62 bei Ein- und Ausfederbewegungen entlang einer kreisförmigen Bahnkurve 92 bewegen. Dies hätte zur Folge, daß während dieser Bewegung das Doppel­ gelenk 62 entsprechend gebeugt, der Mitnehmerring 68 schräg gestellt und dieser, wie oben erläutert, in Richtung Doppelgelenk 64 verschoben würde. Hieraus würden schäd­ liche Relativbewegungen zwischen beiden Teilwellen 60′ und 60′′ resultieren. Bei sich ständig wiederholenden Feder­ bewegungen würde sich aufgrund solcher Verschiebungen die gesamte Doppelgelenkwelle erwärmen, was im Bereich ihrer ineinander verschieblichen Wellenteile erheblichen Ver­ schleiß zur Folge hätte.

Diese Relativbewegungen werden gemäß der Erfindung nun da­ durch auf ein Kleinstmaß verringert, daß der Momentanpol 29 beispielsweise auf oder im Bereich der Achse der mit dem aufbauseitigen Wellenteilstück der Teilwelle 60′′ gekoppelten Abtriebswelle des der Fahrzeugachse zugeordneten Differential­ getriebes liegt und dessen Entfernung a vom Gelenkpunkt 75 des radträgerseitigen Doppelgelenkes 62 entsprechend größer gewählt ist als der gegenseitige Abstand der beiden Gelenk­ punkte 75 und 86 der beiden Doppelgelenke 62 und 64.

Bei Federbewegungen führt deshalb der Radträger 18 eine Be­ wegung entlang einer Bahnkurve 90 mit dem Momentanpol 29 aus, wobei sich auch das am Radträger 18 befindende Doppelgelenk 62 bzw. sein Gelenkpunkt 75 entlang dieser Bahnkurve 90 be­ wegen.

Die Verschwenkung der Antriebswelle 60 um den Gelenkpunkt 86 des Doppelgelenkes 64 beeinträchtigt hierbei die Bewegung entlang der Bahnkurve 90 nicht, da zwischen beiden Teil­ wellen 60′ und 60′′ eine Relativbewegung möglich ist.

Aufgrund der Lage des Momentanpols 29 im entsprechenden Ab­ stand gemäß Fig. 3 rechts vom inneren Doppelgelenk 64, ver­ läuft die Bahnkurve 90 ersichtlich wesentlich flacher als die Bahnkurve 92 mit ihrem durch den Gelenkpunkt 86 definierten Mittelpunkt, mit der Folge, daß sich dadurch der Abstand der beiden Gelenkpunkte 75 und 86 beim Ein- und Ausfedern fort­ laufend vergrößert und somit der Verschiebeweg der Teilwelle 60′ gegenüber der Teilwelle 60′′ der Antriebswelle 60 auf ein vernachlässigbares Maß reduziert wird, je nachdem, wie die Krümmungsradien der beiden Bahnkurven 90, 92 aufeinander abgestimmt sind.

Damit ist eine praktisch verschleißfrei bleibende Verbindung beider Teilwellen 60′ und 60′′ erzielt, indem auf den Mitnehmer­ ring 68 des Doppelgelenkes 62 von Seiten der Führung der Rad­ aufhängung keine an der Antriebswelle 60 Verschleiß bewirkende Einflüsse mehr wirksam werden können.

Claims (1)

1. Angetriebene Achse für Nutzfahrzeuge mit über Rad­ träger unabhängig voneinander geführten Rädern, jeweils in einem Radträger gelagerten Radwellen, einem anschließend an jede Radwelle vorgesehenen Doppelgelenk, dessen Los­ seite gegenüber der jeweiligen radträgerseitigen Fest­ seite mit zunehmendem Beugewinkel des Doppelgelenkes einen zunehmenden, in Fahrzeugquerrichtung gerichteten, axialen Verschiebeweg aufweist und mit einer an das Doppelgelenk jeweils losseitig angelenkten, axial ver­ schieblichen Antriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Länge der Antriebswelle (60) zwischen dem Gelenkpunkt (75) des radträgerseitigen Doppelge­ lenks (62) und dem Gelenkpunkt (86) der aufbauseitigen Anlenkung derart kleiner ist als der Abstand (a) des auf eine Fahrzeugquerebene projizierten Momentanpols (29) der Radführungen vom Gelenkpunkt (75) des Doppelgelenks (62), daß die in der Antriebswelle (60) vom beim Federn des Rades auftretenden Beugewinkel abhängigen Verschiebewege minimiert sind.