DE3629297A1 - Einzelradantrieb mittels einer verbindungswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einzelradantrieb mittels einer Verbindungswelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der PCT/EP 84/00412 bzw. DE-OS 34 46 271 sind Einzelradantriebe bekannt, bei welchen die Verbindungswellen zwischen Verteilergetriebe und Radgetriebe trotz eines an sich sehr kurzen Abstandes durch Integrierung von Wellengelenken in das jeweilige an- bzw. abtreibende Getriebe sowohl eine ausreichende Durchfederung als auch eine größere wirksame Länge aufweisen, so daß sich nur relativ kleine Gelenkwinkel als nötig erweisen. Damit ergeben sich sowohl Vorteile bei der Durchfederung als auch insbesondere zum Schutz der Gelenke gegen Beschädigung bzw. Verschleiß, weil sich die funktionell begrenzten Aktionswinkel der Gelenke auf diese Weise vorteilhafter ausnutzen lassen.

Unbefriedigende Verhältnisse ergeben sich mit den auf diese Weise erreichbaren Aktionswinkel jedoch dann immer noch, wenn aus baulichen Gründen größere Knickwinkel der Verbindungswellen vorgegeben werden müssen als sie die einsetzbaren Gelenke ertragen oder wenn der Getriebeabstand A klein bleiben muß. Dies kann auch beispielsweise eintreten, wenn bei großen Rädern mit tiefliegenden Kardanwellen oder kleinen Rädern mit hochliegenden Kardanwellen, oder aber bei größerem Seitenversatz von Verteiler- und Radgetriebe schon im Stillstand des Fahrzeuges ein größerer Permanent-Winkel vom Gelenk mit aufzunehmen ist. Für die Abfederung von ständig wechselnden Fahrtstößen wird weiterer Bedarf bezüglich eines noch größeren Gelenkwinkels akut.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Einzelradantrieb mit Verbindungswelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 aufzuzeigen, mit welchem auch dann noch möglichst große Aktionswinkel in den Gelenken zugelassen werden können, wenn zwischen den Getriebemittelpunkten der miteinander durch die Verbindungswelle in Eingriff stehenden Getriebe bereits ein größerer Permanent-Winkel, z. B. infolge eines größeren Mittenversatzes, vorliegt.

Die Lösung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 insbesondere dadurch erreicht, daß eine Anordnung von Doppelgelenken geschaffen wird, deren auf dem äußeren Wellenende angeordnete Einzelgelenke den Permanent-Winkel zugeordnet bekommen, während die innengelegenen Gelenke jeweils einen freien Aktionswinkel zu bestreichen erlauben. Dazu wird das jeweils auf dem äußeren Wellenende angeordnete Gelenk mit einer Zwischenwelle schräg gelagert, die einerseits mit einem Verteiler- bzw. Radkopfgetriebe in Verbindung steht und andererseits in dem jeweiligen Getriebegehäuse nochmals in einem Anbaugehäuselager schwenkbeweglich geführt ist. Damit addieren sich im Bedarfsfalle die Winkel zur jeweiligen Seite.

Aus den Gelenken der jeweils äußeren Wellenenden, welche (auf aus dem oben bezeichneten Stand der Technik an sich bekannte Weise) nächstmöglich zum Zentrum des jeweiligen Getriebes angeordnet sind, werden erfindungsgemäß jeweils nur ganz kurze, aber in diesen äußeren Gelenken und mit dem höchstzulässigen Permanentwinkel aus der Senkrechten schräg angesetzte Zwischenwellen in Richtung der eigentlichen Verbindungswelle herausgeführt. Der Permanent-Winkel kommt dabei dadurch zustande, daß diese Zwischenwelle in einem Anbaugehäuse oder Gehäusedeckel zum jeweiligen Getriebe bereits schräg unter einem so großen Winkel in einem Zwischenwellenlager geführt ist, wie ihn das am äußeren Wellenende angeordnete Gelenk gerade noch ohne Überbeanspruchung im Dauerbetrieb gut erträgt.

Das verbindungswellenseitige Gegenende der entsprechend schräg geführten Zwischenwelle mündet sodann jeweils in ein in dem betreffenden Anbaugehäuse bzw. Gehäusedeckel integriertes inneres Einzelgelenk, in dessen Kugelführungsprofil die eigentliche Verbindungswelle begrenzt schwenkbeweglich und beliebig drehbar, bei Bedarf sogar längsbeweglich geführt ist.

Durch die addierende Ausnutzung von zwei derart kurz bauenden Doppelgelenken auf jeder Seite der Verbindungswelle bietet sich die Möglichkeit, einen praktisch doppelt so großen Mittenversatz der beiden Getriebe zuzulassen, wie er mit der bisher bekannten Anordnung möglich war, ohne daß das übertragbare Drehmoment bzw. die Lebensdauer erheblich beeinträchtigt wird. Der Mittenversatz kann dabei sowohl durch Höhen- als auch Seitenunterschiede entstanden sein.

Dabei ist fertigungstechnisch von besonderem Vorteil, daß die Gehäuse der Getriebe für solche Steilwinkel-Gelenkanordnungen keine Sonderausführung erfordern, sondern daß das Anbaugehäuse bzw. der spezielle Gehäusedeckel mit der jeweiligen Zwischenwelle und dem inneren Zusatzgelenk bei geringeren Mittenversatz aufweisenden Gelenkverhältnissen auf einfache Weise auch nachgerüstet werden können, wenn lediglich entsprechende Befestigungspunkte vorgesehen werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Fig. 1 zeigt ein Anordnungsschema,

Fig. 2 zeigt die Gelenkanordnung beim Verteilergetriebe,

Fig. 3 zeigt die Gelenkanordnung beim Radgetriebe.

In Fig. 1 wird von einem mit der Bodenfreiheit B über der Fahrbahn 1 angeordneten Verteilergetriebe 2 eine Verbindungswelle 3 zu einem Radgetriebe 4 angetrieben, das um einen Abstand A entfernt angeordnet ist.

Die Achse 7 des Verteilergetriebes 2 hat dabei einen Mittenversatz Δ H zum Radgetriebe 4, welcher bei gegebenem Mittenabstand A durch die Größe der jeweiligen Auslenkwinkel α, β von den Gelenken 5 A, B, C, D an den An- bzw. Abtriebsrädern 6 der jeweiligen Getriebe 2 bzw. 4 bestimmt ist. Ein besonders großer Auslenkwinkel α+β, der auch einen großen Mittenversatz Δ H erlaubt, wird erfindungsgemäß erreicht, indem jeweils zwei Einzelgelenke 5 A + B und 5 C + D dichtestmöglich beieinander und so nahe wie möglich beim Zentrum der jeweiligen Getriebe 2 bzw. 4 vorgesehen werden welche durch eine kurze Zwischenwelle 3 A bzw. 3 B miteinander verbunden sind. Die Zwischenwellen 3 A und 3 B sind in einem Anbaugehäuse oder -deckel 8 A bzw. B unter einem für das jeweilige Gelenkprinzip eben noch zulässigen Auslenkungswinkel durch ein separates, zur Horizontalachse 7 schräg gestelltes Zwischenwellenlager 9 geführt.

In Fig. 2 ist eine Ausgestaltung des auf dem vorderen Ende der Verbindungswelle 3 und an dem Verteilergetriebe 2 anschließenden Gelenkes 5 A + B auf einer kurzen Zwischenwelle 3 A dargestellt. Von der die innenverzahnte, äußere Kugelbahn des Gelenkes 5 A enthaltenden Nabe 10 A des Abtriebszahnrades 6, das in diesem Beispiel ein sogenanntes Achskegelrad eines Differentiales ist, wird über Umlauf- bzw. Schwenkkugeln 11 der Korb 12 des Gelenkes 5 A und über diesen auch die mit der Zwischenwelle 3 A drehfeste, außenverzahnte innere Kugelbahn 13 A im Gelenk 5 A mitgenommen bzw. das Drehmoment übertragen.

Die Zwischenwelle 3 A hat abtriebsseitig in einem am Getriebegehäuse 2 unmittelbar, z. B. per Flansch, angebauten Deckel 8 A noch ein unter dem permanenten Auslenkwinkel α schräg gestelltes Zwischenwellenlager 9, ehe sie sich zu einer weiteren Nabe 10 B mit innenverzahnter, äußerer Kugelbahn erweitert, in welche deren Kugeln 11 eines weiteren Gelenkes 5 B eingreifen, welche über die außenverzahnte, innere Kugelbahn 13 B auf der Verbindungswelle 3 dieselbe in Drehrichtung mitdrehen.

Eine Gelenkausführung mit länglichen Nuten an der Kugellaufbahn ermöglicht bedarfsweise auch die Aufnahme von begrenzten Axialbewegungen der Verbindungswelle 3.

In Fig. 3 mündet die Verbindungswelle 3 unter einem gegenüber der Horitzontalachse 7 bezogenen Auslenkwinkel α+β (im Bild von rechts) in das Radgetriebe 4 in einem Gelenk 5 C mit freier Schwenkbeweglichkeit und erforderlichenfalls auch begrenzter Längsbeweglichkeit.

Dabei nimmt die auf der Verbindungswelle 3 sitzende außenverzahnte innere Kugelbahn 13 C des Gelenkes 5 C über die Kugeln 11 und dem sie führenden Korb 12 sowie die innenverzahnte äußere Kugelbahn in der Nabe 10 C die kurze Zwischenwelle 3 B beliebig um den Winkel β schwenkbeweglich in Drehrichtung mit. Im Anbaugehäuse 8 B ist für sie ein Zwischenwellenlager 9 vorgesehen, das unter dem Auslenkwinkel α mittels des Gelenkes 5 D permanent schräg gestellt ist gegenüber der Horizontalachse 7 von 4. Um diese Achse 7 läuft gemäß dem Beispiel eine Sonnenradwelle 14 des Radgetriebes 4 um. Diese ist durch ein Sonnenradwellenlager 15 in einem Achsgehäuse 16 abgestützt, das das Gelenk 5 D außen etwa hälftig umfaßt und das Anbaugehäuse 8 B trägt, in welchem das schräg gestellte Zwischenwellenlager 9 befestigt ist. Um die Gelenkmittelpunkte so zentrumsnah wie möglich an die Getriebemitte heranzuführen, ist dabei die eine Hälfte eines entsprechend großen Gehäuselagers 17 etwa radial über dem Gelenk 5 D auf dem Achsgehäuse 16 abgestützt.

Der erfindungsgemäße Einzelradantrieb kann sowohl bei höhenmäßigem als auch seitlichem Mittenversatz seine vorteilhafte Anwendung finden und ermöglicht insbesondere auch größere Federwege als mit den bisher bekannten Einzelgelenken.

• Bezugszeichen  1 Fahrbahn
   2 Verteilergetriebe (z. B. Differential)
   3 Verbindungs- bzw. Zwischenwellen (A, B)
   4 Radgetriebe (z. B. Planetenradkopf)
   5 Gelenke (A, B, C, D) von 3 bzw. 6
   6 Abtriebs- bzw. Antriebsrad in 2 bzw. 4
   7 Horizontalachse von 2
   8 Anbau-Gehäuse bzw. -Deckel (A, B)
   9 Zwischenwellenlager (von 3 A bzw. 3 B)
  10 Nabe (A, B, C, D) von 3 bzw. 6
  11 Kugeln von 5
  12 Korb von 5
  13 innere Kugelbahn (A, B, C, D) von 5
  14 Sonnenradwelle
  15 Sonnenradwellenlager
  16 Achsegehäuse
  17 Gehäuselager
  A  Abstand axial
  B  Bodenfreiheit
  Δ H Mittenversatz von 5 A und 5 D
  α Permanentwickle in 5 A bzw. 5 D
  β Aktionswinkel in 5 B bzw. 5 C

Claims (2)

1. Einzelradantrieb mittels Verbindungswellen (3)
- welche über Gelenke (5), die einerseits in einem Verteilergetriebe (2) und andererseits in einem um einen Abstand (A) entfernten Radgetriebe (4) dreh- und schwenkbar angeordnet sind, einen Mittenversatz (H) beider Getriebe (2, 4) zulassen,
- wobei zumindest die inneren Kugellaufbahnen (13) der auf den Enden der Verbindungswelle (20) sitzenden Gelenke (5) in die Nabe (10) eines An- bzw. Abtriebszahnrades (6) zentrumsnah eingeschoben sind, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Gelenke (5) an jedem Ende der Verbindungswelle (3) aus jeweils zwei dicht beieinander angeordneten Einzelgelenken (5 A, 5 B und 5 C, 5 D) bestehen, und zusammen um mindestens den zweifachen Winkelbetrag ( + ) eines Einzelgelenkes gegenüber der Horizontalachse (7) der Getriebe (2, 4) bei ununterbrochenem Drehmomentendurchgang auslenkbar sind.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- daß die jeweilige innere Kugellaufbahn (13 A bzw. 13 D)des mit einem An- bzw. Abtriebszahnrad (6) des jeweiligen Getriebes (2 bzw. 4) drehfesten und auf dem jeweils vorderen Wellenende angeordneten Einzelgelenkes (5 A, 5 D) mittels dem gegenüberliegenden Ende einer kurzen Zwischenwelle (3 A bzw. 3 B) in den jeweiligen Gelenkkorb (12) des dem näher beim Schwerpunkt der Verbindungswelle (3) gelegenen Wellenende zugeordneten Einzelgelenkes (5 B bzw. 5 C) unter einem Permanent-Winkel (α) drehstarr hineingreift,
- wobei die inneren Kugellaufbahnen (13 B bzw. 5 C) der auf den vorderen Wellenenden angeordneten Gelenke (5 B bzw. 5 C) unter einem sie umspannenden zum An- bzw. Abtriebszahnrad (6) koaxialen Gehäuselager (17) durch ein Zwischenwellenlager (9) mit beigeordneten Wellendichtungen schräg geführt sind, indem die kurze Zwischenwelle (3 A, 3 B) in je einem wellenseitigen Anbaugehäuse bzw. -deckel (8 A, 8 B) des jeweiligen Getriebegehäuses (2, 4) unter dem von der Drehachse des jeweiligen Zahnrades (6) abweichenden Permanentwinkel (α) gelagert ist.
- während hierzu die von den näher beim Schwerpunkt der Verbindungswelle (20) gelegenen Gelenke (5 B bzw. 5 C) in Drehrichtung mitgenommene Haupt-Verbindungswelle (3) um einen weiteren, von den Achsen der Zwischenwellen (3 A, 3 B) abweichenden Aktionswinkel ( ) frei schwenkbar ist.