DE3514146C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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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)
- 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.
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8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |