AT8683U1

AT8683U1 - Triebachse für ein leicht-fahrzeug

Info

Publication number: AT8683U1
Application number: AT0059705U
Authority: AT
Inventors: Thomas Dipl Ing Gumpoldsberger
Original assignee: Engineering Ct Steyr Gmbh & Co
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2006-11-15
Also published as: US7604562B2; DE102006040633A1; US20070066438A1

Abstract

Eine Triebachse für ein Leicht-Fahrzeug mit Kettenantrieb und einem Differentialgetriebe soll gute Fahreigenschaften gewährleisten, leicht und billig und mit einem sperrbaren Differential ausgestattet sein. Das Differentialgetriebe besteht aus einem Differentialkorb (2) mit beiderseits einem langen Hals (6,7), Ausgleichskegelrädern (13) und zwei Achskegelrädern (16), wobei die Achskegelräder (16) radial und axial im Differentialkorb (2) gelagert sind. Achswellen (21,22) stecken mit ihren proximalen Enden in den Achskegelrädern (16) und an den distalen Enden der Hälse (6,7) in Radiallagern (19) des Differentialkorbes (2) und sind noch weiter außen in einem mit dem Fahrzeug verbundenen Festlager (33,34) gelagert. Die Achskegelräder (16) haben an ihrer den Ausgleichskegelrädern (13) abgewandten Rückseite konische Teile (17) und können mit einer konischen Innenwand des Differentialkorbes (2) zusammenwirken.

Description

2 AT 008 683 U1

Die Erfindung betrifft eine Triebachse für ein Leicht-Fahrzeug mit Kettenantrieb und einem Differentialgetriebe. Das Leicht-Fahrzeug kann ein zweispuriger Kleinstwagen, ein Go-Kart oder ein so genanntes „Quad" sein, auf dem der Fahrer wie auf einem Motorrad sitzt und mittels eines ebenfalls von einem Motorrad entlehnten Lenkers die Räder der Vorderachse lenkt. Der-5 artige Fahrzeuge haben in ihrer einfachsten Form eine durchgehende Antriebsachse ohne Differential, die beiden Räder sind also starr miteinander verbunden, wobei die Antriebsachse mittig im Fahrzeug beziehungsweise einer mittigen Achsschwinge gelagert ist. Bei dieser Bauweise ist die Einfügung eines Differentials schwierig, weil es die Hinterachse in zwei Hälften trennt, die gegeneinander einknicken würden. 10

Aus der US 6 210 299 B1 ist eine solche Triebachse bekannt. Sie besteht dort aus zwei in einem mittigen Rohr steckenden als Rohr ausgebildeten Halbachsen, wobei das mittige Rohr ein Tellerrad trägt und in einem mit dem Fahrzeug oder einer mittigen Schwinge fest verbundenen Differentialgehäuse gelagert ist. In dem Differentialgehäuse ist ein mit dem Tellerrad käm-15 mender Triebling gelagert. Das Rohr enthält zwei Ausgleichsräder eines Differentialgetriebes, die Halbachsen sind an ihren proximalen (=mittigen) Enden als Abtriebskegelräder ausgebildet und zu ihrer axialen Fixierung mit einem Gewindebolzen zusammengespannt. Die Wirkung dieses Gewindebolzens bei verschiedener Drehzahl der beiden Halbachsen nährt Zweifel an der Ausführbarkeit dieser Konstruktion. Die mittige Lagerung im Differentialgehäuse beeinträch-20 tigt die Fahreigenschaften und erzeugt zwischen dem mittigen Rohr und den Halbachsen erhebliche Querkräfte, die eine Lagerung der Halbachsen im mittigen Rohr aufnehmen müsste, wie ist nicht angegeben.

Sollen derartige Leichtfahrzeuge gehobenen Ansprüchen genügen, brauchen sie für die Fahrt in 25 schwerem Gelände eine Vorrichtung, die die beiden Halbachsen drehfest miteinander verbindet und wegen ihrer geringen Richtungsstabilität eine teilweise und momentendifferenzabhängige Differentialsperre für die schnelle Straßenfahrt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Triebachse mit einem ganz oder teilweise sperrbaren 30 Differential zu schaffen, die gute Fahreigenschaften gewährleistet und trotzdem leicht und billig ist. Erfindungsgemäß wird das mit den kennzeichnenden Merkmalen des 1. Anspruches erreicht.

Es ist somit kein fahrzeugfestes Differentialgehäuse vorhanden. Statt dessen ist der rotierende 35 Differentialkorb gleichzeitig das Gehäuse. Der Differentialkorb ist nicht an seiner Außenseite, sondern in seinem Inneren nur auf den Achswellen gelagert. Der beiderseitige lange Hals des Differentialkorbes lagert die Achswellen auf beinahe ihrer ganzen Länge, sodass sich bei leichtester Bauweise eine sehr steife Konstruktion ergibt. Die Abtriebskegelräder sind radial und axial im Differentialkorb gelagert und nehmen die proximalen Enden der Achswellen drehfest 40 aber verschiebbar auf. Mit ihren distalen Enden sind die Achswellen ganz außen in den Hälsen und noch weiter außen in einem mit dem Fahrzeug verbundenen Festlager gelagert. Die Triebachse ist somit nicht mittig, sondern außen im Fahrzeug gelagert. Dadurch wird das auf sie ausgeübte Biegemoment klein gehalten und das Fahrverhalten des Fahrzeuges verbessert. Die Lagerung der Triebachse im Fahrzeug kann sowohl direkt als auch indirekt über eine im Fahr-45 zeug um eine Querachse schwenkbare Schwinge ausgeführt sein.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Achskegelräder an ihrer den Ausgleichskegelrädern abgewandten Rückseite konisch ausgebildet und wirken mit einer konischen Innenwand des Differentialkorbes zusammen (Anspruch 2). Auf diese Weise wird eine vom jeweils übertrage-50 nen Drehmoment abhängige teilweise Differentialsperre ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand geschaffen. Die konischen Flächen dienen gleichzeitig auch als Radiallager. Dank der hohen Steifigkeit der Achse und der beidseitigen Lagerung im Fahrzeug sind die von diesen konischen Lagern aufzunehmenden Querkräfte klein. In der Folge kann die Innenwand des Differentialkorbes eine Lagerfläche der axialen Lagerung des Achskegelrades bilden (Anspruch 55 3), mit ihrem konischen Teil und gegebenenfalls auch mit einem achsnormalen Teil als Axialla- 3 AT 008 683 U1 ger, und wenn nötig mit entsprechenden Lagerbüchsen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sitzt auf einem Hals des Differentialkorbes drehfest ein Kettenrad (Anspruch 4). Da der Hals sehr weit nach außen reicht, kann das Ketten-5 rad außermittig angeordnet sein, was aus Gründen der Disposition von Motor und Getriebe und der Bodenfreiheit des Fahrzeuges günstig ist. Außerdem kann so die Biegebeanspruchung der Triebachse klein gehalten werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung schafft auch die Voraussetzung dafür, die zusätzliche Total -io Differentialsperre mit einfachen Mitteln und besonders elegant zu erzielen. Dazu sitzt zunächst auf der Achswelle zwischen dem Radiallager und dem Festlager eine Bremsscheibe und ist zwischen dem distalen Ende des Halses und der Bremsscheibe eine Anlaufscheibe vorgesehen (Anspruch 5). Die auf der Achswelle fest sitzende Bremsscheibe wirkt so nach innen und nach außen als axiale Fixierung und ist in der Nähe des Kettenrades angeordnet. 15

Dank dieser Nähe kann zwischen dem Kettenrad und der Bremsscheibe eine auf dem Hals verschiebbare Schaltmuffe zur wahlweisen drehfesten Verbindung von Kettenrad und Bremsscheibe angeordnet sein (Anspruch 6). So ist mit einfachsten Mitteln eine zuverlässige und leicht einrückbare Totalsperre geschaffen. In einer vorteilhaften Ausbildung haben das Ketten-20 rad und die Bremsscheibe über ihren Umfang regelmäßig verteilte Löcher, in die in der Schaltmuffe auf ihrem Umfang regelmäßig verteilte achsparallele Bolzen passen (Anspruch 7).

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Abbildung beschrieben und erläutert. Die erfindungsgemäße Achse ist summarisch mit 1 bezeichnet. In ihrer Mitte hat sie ein Differential, 25 dessen Differentialkorb 2 aus einer linken (3) und einer rechten (4) Hälfte 3,4 besteht. Die Hälften 3,4 sind mittels einer Anzahl über den Umfang verteilter Gewindebolzen verschraubt. Die beiden Hälften setzen sich von der Mitte weg beiderseits in einem möglichst weit nach außen reichenden Hals 6,7 fort. Auf dem linken Hals 6 sitzt drehfest ein Kettenrad 10 für den Antrieb der Achse von einer nicht dargestellten Motor-Getriebe-Einheit des Fahrzeuges aus. 30

In dem Differentialkorb 2 befinden sich zwei auf einem Ausgleichsbolzen 14 gelagerte Ausgleichskegelräder 13 und zwei mit diesen kämmende Achskegelräder 16. Die Ausgleichskegelräder 13 sind in radialer Richtung in kalottenförmigen Spurlagern 15 abgestützt. Die Achskegelräder 16 haben einen konischen Rücken 17, der mit einer konischen Fläche des Differentialge-35 häuses 2 beziehungsweise mit konischen Lagerbüchsen 18 im Differentialgehäuse 2 zusammenwirkt und einen außen daran anschließenden zylindrischen Teil, der bezüglich des Halses als Radiallager 19 dient. Die Lagerbüchsen erleichtern den Toleranzausgleich und können bei Verschleiß ausgetauscht werden. Die zusammenwirkenden konischen Flächen 17 der Achskegelräder 16 und des Differentialkorbes 2 wirken als drehmomentfühlende Reibungssperren für 4o das Differential. Dem von den Ausgleichskegelrädern 13 auf das jeweilige Achskegelrad 16 übertragenen Drehmoment entspricht eine auf diese nach außen wirkende Zahnkraft, die die Flächenpressung und damit die Reibung zwischen den konischen Flächen vergrößert. Der Sperrgrad dieser Teilsperre ist vom Kegelwinkel der konischen Flächen 17,18 und von der Werkstoffpaarung der Reibflächen abhängig. Die konischen Flächen 17 können zusätzlich die 45 Radiallager 19 unterstützen.

In den Achskegelrädern stecken drehfest, aber in einer Kuppelverzahnung 23 axial verschiebbar, eine linke Achswelle 21 und eine rechte Achswelle 22. Das weitere ist nur für eine Seite beschrieben, aber auf beiden Seiten gleich. Die Achswelle 22 braucht proximal (auf der Innen-5o Seite) kein eigenes Lager, weil sie dort im gelagerten Achskegelrad steckt. Erforderlichenfalls ist für ein zusätzliches Radiallager genug Einbauraum vorhanden. Der Hals 7 des Differentialkorbes 2 bildet an seinem äußeren Ende ein distales (äußeres) Radiallager 26. Als Spurlager genügt dort eine Anlaufscheibe 27, die sich an einer nach außen daran anschließenden Bremsscheibe 32 abstützt. Die Bremsscheibe 32 ist in Umfangs- und Axialrichtung fest mit der Achs-55 welle 22 verbunden, zum Beispiel aufgeschrumpft. An die Bremsscheiben schließen nach au-

Claims

4 AT 008 683 U1 ßen die Achslager 33 (links) und 34 (rechts) an, die die ganze Achse im Fahrzeug beziehungsweise in einer Achsschwinge 50 des Fahrzeuges lagern. So sind es die Bremsscheiben 31,32, die die Achswellen 21,22 bezüglich des Fahrzeuges und des Differentialkorbes 2 in axialer Richtung positionieren. Der Differentialkorb 2 ist nur auf den Achswellen 21,22 gelagert. 5 Neben der teilweisen Reibungssperre des Differentiales ist auch noch eine Totalsperre für die Fahrt im Gelände mit geringem Mehraufwand realisierbar: Dazu ist zwischen dem Kettenrad 10 und der benachbarten Bremsscheibe 31 eine Kupplungsmuffe 36 mit ihrer Nabe 37 axial verschiebbar, zum Beispiel mittels einer in eine Umfangsnut 39 eingreifenden Schaltgabel. Dario über hinaus kann die Nabe 37 auch mittels einer Kuppelverzahnung mit dem Hals drehfest verbunden sein. Je nach Anordnung kann die Bremsscheibe aber auch mit dem Differentialkorn drehfest verbindbar sein. Als formschlüssige Kuppelelemente sind vorzugsweise über den Umfang verteilte Bolzen 40 vorgesehen, die bei eingerückter Sperre in Löcher 41 der Bremsscheibe eingreifen. Die Bolzen 40 sind in der abgebildeten Ausführung so lange, dass sie mit 15 ihren inneren Enden 41' immer in Löcher 42 des Kettenrades 10 eingreifen. Ansprüche: 1. Triebachse für ein Leicht-Fahrzeug mit Kettenantrieb und einem Differentialgetriebe, da durch gekennzeichnet, dass a) das Differentialgetriebe aus einem Differentialkorb (2) mit beiderseits einem langen Hals (6,7), Ausgleichskegelrädern (13) und zwei Achskegelrädern (16) besteht, wobei die Achskegelräder (16) im Differentialkorb (2) beziehungsweise in dessen Hals (6,7) radial gelagert 25 und im Differentialkorb (2) axial abgestützt sind, b) Achswellen (21,22) mit ihrem proximalen Ende im Achskegelrad (16) drehfest aber verschiebbar stecken, und in einem Radiallager (26) am distalen Ende der Hälse (6,7) des Differentialkorbes (2) und noch weiter aussen in einem mit dem Fahrzeug verbundenen Festlager (33,34) gelagert sind. 30
2. Triebachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achskegelräder (16) an ihrer den Ausgleichskegelrädern (13) abgewandten Rückseite konische Teile (17) haben und mit einer konischen Innenwand des Differentialkorbes (2) Zusammenwirken können.
3. Triebachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwände des Differen tialkorbes (2) eine Lagerfläche für die axiale Lagerung der Achskegelräder (16) bildet.
4. Triebachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Hals (6) des Differentialkorbes ein Kettenrad (10) fest sitzt. 40
5. Triebachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Achswellen (21,22) zwischen den Radiallagern (26) und den Achslagern (33,34) jeweils eine Bremsscheibe (31,32) sitzt und dass zwischen dem distalen Ende der Hälse (6,7) und den Bremsscheiben (31,32) eine Anlaufscheibe (27) vorgesehen ist. 45
6. Triebachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kettenrad (10) und einer Bremsscheibe (31) eine auf dem Hals (6) verschiebbare Kupplungsmuffe (36) zur wahlweisen drehfesten Verbindung des Kettenrades (10) und der Bremsscheibe (31) angeordnet ist. 50
7. Triebachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Kettenrad (10) und Bremsscheibe (31) über ihren Umfang regelmäßig verteilte Löcher (41, 42) haben, in die in der Kupplungsmuffe (36) auf ihrem Umfang regelmäßig verteilte achsparallele Bolzen <40) passen. 55 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen AT 008 683 U1 55