CH659623A5 - Kraftfahrzeug-antriebsachse. - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Antriebsachse, die wahlweise durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor antreibbar ist, der ein Getriebe zugeordnet ist, das durch jeweils eines der Antriebsaggregate antreibbare Getriebeeingangswellen, eine mit der Antriebsachse gekoppelte Getriebeausgangswelle sowie eine mit Mitnehmerverzahnungen zusammenwirkende Schaltkupplung zum Kuppeln der Getriebeausgangswelle mit einer der Getriebeeingangswellen aufweist, wobei die Getriebewellen zueinander achsparallel und senkrecht zur Längsrichtung des Achskörpers der Antriebsachse vorgesehen sind.
Bei einem bekannten Kraftfahrzeug, das sowohl durch eine Brennkraftmaschine als auch durch einen Elektromotor antreibbar ist, ist der Antriebsachse entsprechend der oben beschriebenen Konstruktion ein Getriebe vorgeschaltet, dessen mit der Antriebsachse in Antriebsverbindung stehende Getriebeausgangswelle durch beide Antriebsaggregate wechselweise antreibbar ist (DE-OS 2 805 594).
Zu diesem Zweck sind in dem Getriebe ein der Brennkraftmaschine zugeordnetes Mehrgangwechselgetriebe sowie ein dem Elektromotor zugeordnetes Mehrgangnachschaltge-triebe vereint.
In der Praxis hat sich aber gezeigt, dass sich bei Einsatz des Elektromotors die Steuerung der auch zusammenschalt-baren Getriebezüge beider Getriebe wegen der in Stufen erfolgenden Übersetzung sehr schwierig gestalten kann. Ausserdem kann die durch beengte Einbauräumlichkeiten erforderliche gegenseitige Zuordnung beider Antriebsaggregate hinsichtlich deren Anschlusses an das Getriebe in technischer und konstruktiver Hinsicht Probleme aufwerfen.
Sofern es sich deshalb um Kraftfahrzeuge mit wenigsten drei Achsen handelt, wird ein getrennter Antrieb zweier Achsen durch jeweils eines der Antriebsaggregate bevorzugt, wobei es dann möglich ist, für den Elektromotor Direktantrieb vorzusehen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeug-Antriebsachse der eingangs erläuterten Art anzugeben, die durch einen Elektromotor direkt antreibbar ist, wobei sich die Mittel zur Wahl des zu benutzenden Antriebsaggregates in Wirkungsweise und Aufbau durch besondere Einfachheit auszeichnen sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Getriebe ein an den Achskörper der Antriebsachse angebautes, lediglich zum alternativen Zuschalten eines der Antriebsaggregate dienendes Umschaltgetriebe ist, dass die Antriebsenden der im Abstand übereinander gelagerten Getriebeeingangswellen an einander gegenüberliegenden Seiten aus dem Umschaltgetriebe herausgeführt sind und, dass die eine Getriebeeingangswelle unterhalb der Getriebeausgangswelle gelagert ist und ein drehfest angeordnetes Stirnrad trägt, das mit einem auf der Getriebeausgangswelle drehbar gelagerten Stirnrad kämmt, das durch die Schaltkupplung bei gleichzeitigem Entkuppeln der anderen Getriebeeingangswelle von der Getriebeausgangswelle mit dieser kuppelbar ist.
Die erfindungsgemässe Achskonstruktion ermöglicht die Anordnung der Antriebsaggregate an einander gegenüberliegenden Seiten des Achskörpers, wodurch sich die Belastung der Antriebsachse durch die Antriebsaggregate entsprechend günstig einrichten lässt. Dabei ist es gleichgültig, welche Getriebeeingangswelle von welchem Antriebsaggregat angetrieben wird.
Die Anordnung der einen Getriebeeingangswelle unterhalb der Getriebeausgangswelle sowie die erläuterte Anordnung von Stirnrädern und Schaltkupplung stellt sicher, dass bei einem Antrieb der anderen Getriebeeingangswelle durch eines der beiden Antriebsaggregate die untere, im Ölbad laufende Getriebeeingangswelle bzw. deren Stirnrad im Stillstand verharrt. Es erfolgt deshalb kein unnötiges Verschäu-men und Erwärmen des Öls. Ebenso wenig können dadurch Panschverluste durch Ausschleudern von Öl in einen dem Getrieberaum benachbarten Raum des Achskörpers entstehen.
Der Aufbau des Umschaltgetriebes gestattet es schliesslich, mit lediglich einer Kupplung auszukommen, wobei im Rahmen der Erfindung eine oder beide Getriebeeingangswellen sich auch schräg zur Längsrichtung des Achskörpers erstrecken können.
Eine besonders raumsparende gegenseitige Zuordnung der Getriebekomponenten ist dabei zu erzielen, wenn die obere, durch die Brennkraftmaschine antreibbare Getriebeeingangswelle koaxial zur Getriebeausgangswelle angeordnet ist und wenn beide Wellen jeweils eine Mitnehmerverzah2
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Durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor antreibbare Kraftfahrzeuge sollen üblicherweise mittels der Brennkraftmaschine mit einer höheren Geschwindigkeit antreibbar sein als bei Einsatz des Elektromotors. Es ist deshalb eine solche Übersetzung des durch die Stirnräder gebildeten Vorgeleges vorzusehen, dass das auf der unteren,
durch den Elektromotor antreibbaren Getriebeeingangswelle drehfest angeordnete Stirnrad gegenüber dem anderen Stirnrad beim Fahren mit Elektromotor mit entsprechend grösserer Drehzahl umläuft.
Würde nun die untere Getriebeeingangswelle beim Einsatz der Brennkraftmaschine mitlaufen, würde folglich das auf ihr sitzende Stirnrad gegenüber dem anderen Stirnrad mit entsprechend grösserer Drehzahl umlaufen, was sich auf das Ölbad entsprechend nachteilig auswirken würde.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die durch den Elektromotor antreibbare Getriebeeingangswelle durch zwei relativ zueinander unverdrehbar zusammengesteckte Teilwellen gebildet, von denen die eine im Achskörper und die andere im Umschaltgetriebe gelagert ist. Es ist dadurch möglich, beispielsweise zur Durchführung von Reparaturarbeiten im Umschaltgetriebe dasselbe vom Achskörper abnehmen zu können, ohne dass auch die an-triebsseitige Lagerung der unteren Getriebeeingangswelle im Achskörper zu demontieren ist.
Schliesslich ist es günstig, zur Betätigung der Schaltkupplung in das Umschaltgetriebe ein insbesondere mittels Druckluft betätigbares Zylinder-Kolbenaggregat zu integrieren, um die Schaltvorgänge zum Wechseln der Antriebsart vom Fahrersitz aus ferngesteuert durchführen zu können.
Weitere Einzelheiten der Erfindimg sind in der sich anschliessenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemässen Kraftfahrzeug-Antriebsachse sowie in den abhängigen Ansprüchen umschrieben. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Untersicht eines z. B. dreiachsigen Gelenkomnibusses, dessen Achse seines Nachläufers in erfindungsgemässer Ausbildung die Antriebsachse dieses Fahrzeuges bildet,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Antriebsachse im Bereich der Achsbrücke.
Der Gelenkomnibus besteht aus einem vorderen Fahrzeugteil 10 mit gelenkter Vorderachse 12 und Mittelachse 14 und aus einem über ein Gelenk 16 angeschlossenen Nachläufer 18, dessen Nachläuferachse eine erfindungsgemäss ausgebildete Antriebsachse 20 bildet. Diese Antriebsachse ist wahlweise durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor antreibbar. Selbstverständlich könnte die Antriebsachse ebenso bei einem zweiachsigen Kraftfahrzeug die Hinterachse bilden.
Die vorzugsweise einen Dieselmotor bildende Brennkraftmaschine 22 ist, in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeuges gesehen, hinter der Antriebsachse 20, d.h. im Heck des Nachläufers 18 vorgesehen, wobei dieser ein vorzugsweise automatisches Schaltgetriebe 24 nachgeschaltet ist, dessen Getriebeausgangswelle 25 über eine Gelenkwelle 26 mit einer Getriebeeingangswelle 28 eines an den Achskörper 30 der Antriebsachse 20 angebauten Umschaltgetriebes 32 zum alternativen Zuschalten eines der Antriebsaggregate zur Antriebsverbindung steht.
Der für den alternativen Antrieb des Fahrzeuges vorgesehene, mit 34 bezeichnete Elektromotor ist an der der Brennkraftmaschine 22 gegenüberliegenden Seite der Antriebsachse 20, d.h. zwischen dieser und dem Gelenk 16 angeordnet.
Zur Antriebsverbindung seiner Motorwelle 36 mit der Antriebsachse 20 dient ebenfalls eine Gelenkwelle 38 die an einer zweiten Getriebeeingangswelle 40 des Umschaltgetriebes 32 angeflanscht ist.
Durch die Ausstattung der Antriebsachse 20 mit dem Umschaltgetriebe ist es möglich, die Antriebsachse unter Umgehung des der Verbrennungskraftmaschine nachgeschalteten Schaltgetriebes direkt anzutreiben, so dass das Schaltgetriebe lediglich als Kennungswandler zum Umwandeln der Lieferkennung der Brennkraftmaschine auszulegen ist.
Wurde beispielsweise bei der beschriebenen Zuordnung der beiden Antriebsaggregate zur Antriebsachse auch der Antrieb durch den Elektromotor über die Getriebeausgangswelle 25 des automatischen Schaltgetriebes 24 in die Antriebsachse eingeleitet, so wäre zusätzlich zu weiteren Getriebestufen auch ein Transfergetriebe zur Antriebsübertragung erforderlich. Ganz abgesehen davon, dass zur Antriebsübertragung eine den Achskörper kreuzende Kardanwelle erforderlich wäre, deren Anordnung insbesondere hinsichtlich der Ein- und Ausfederbewegungen des Kfz-Aufbaues Probleme schaffen würde.
Die Ausstattung der Antriebsachse 20 mit dem Umschaltgetriebe 32 ermöglicht somit eine erhebliche technische Vereinfachung und vor allen Dingen eine günstige Verteilung der Massen der Antriebsaggregate mit Bezug auf die Antriebsachse.
Das Umschaltgetriebe 32 ist an einen an die das Ausgleichsgetriebe der Antriebsachse aufnehmende Achsbrücke 42 angeflanschten Lagerkörper 44 des Ausgleichsgetriebes angebaut, wobei die eine Hälfte 46 des Getriebegehäuses 46, 48 zugleich den Lagerkörper für ein mit einem Tellerrad 50 des Ausgleichsgetriebes kämmendes Antriebskegelrad 52 bildet, dessen Lagerschaft 54 in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zugleich die Getriebeausgangswelle des Umschaltgetriebes 32 bildet.
Die durch den Dieselmotor antreibbare Getriebeeingangswelle 28 ist vorzugsweise koaxial zur Getriebeausgangswelle bzw. zum Lagerschaft 54 gelagert, wobei auf letzterem drehfest ein erster Mitnehmerzahnkranz 56 einer Schaltkupplung 58 angeordnet ist, dem an der Getriebeeingangswelle 28 ein gleicher Mitnehmerzahnkranz 60 zugeordnet ist. Mit 62 ist eine diesen Mitnehmerverzahnungen zugeordnete Schaltmuffe bezeichnet, die relativ zu den vorzugsweise evolventenverzahnten Mitnehmerzahnkränzen zum Kuppeln bzw. Entkuppeln der Getriebeeingangswelle 28 mit der Getriebeausgangswelle 54 entsprechend axial verschiebbar ist. Zum Antrieb der Getriebeeingangswelle 28 durch den Dieselmotor ist diese mit einem auf ihr drehfest angeordneten Kupplungsflansch 64 ausgestattet, der mit einem entsprechenden Gegenflansch der Gelenkwelle 26 ver-schraubbar ist.
Zum Antrieb der Antriebsachse durch den Elektromotor 24 dient, wie bereits erwähnt, eine weitere Getriebeeingangswelle 40, deren aus dem Achskörper herausgeführtes Antriebsende ebenfalls einen Kupplungsflansch 66 zum Ankuppeln der durch den Elektromotor 34 antreibbaren Gelenkwelle 38 trägt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sitzt diese Getriebeeingangswelle seitlich etwas versetzt zur Achsbrücke 42 und erstreckt sich vorzugsweise achsparallel zu den beiden Getriebewellen 28, 54. Sie setzt sich aus zwei Teilwellen zusammen, wobei lediglich die eine Teilwelle 40' im Gehäuse 46,48 des Umschaltgetriebes 32 gelagert ist, während die andere Teilwelle 40 im Achskörper in geeigneter Weise gelagert und mittels einer Steckverbindung drehfest jedoch lösbar mit der Teilwelle 40 verbunden ist. Am Umfang der Teilwelle 40 ist ein Stirnrad 68 angeformt, das mit einem Stirnrad 70 kämmt, welches drehbar auf einem den Mitnehmerzahn-
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Zur Betätigung der Schaltmuffe ist, was in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist, vorzusweise in das Umschaltgetriebe ein insbesondere durch Druckluft betätigbares Zylinder-Kolbenaggregat eingebaut, das vom Fahrersitz aus ansteuerbar ist.
Ist die durch den Dieselmotor antreibbare Getriebeeingangswelle 28 mit der Getriebeausgangswelle 54 gekuppelt, rotieren lediglich diese beiden Wellen, während das durch die beiden Stirnräder 68,70 und die Getriebeeingangswelle 40 gebildete Vorgelege und damit auch der Elektromotor im
Stillstand verharrt. Es besteht somit eine direkte Antriebsverbindung der Getriebeeingangswelle 28 mit dem Antriebskegelrad 52, wobei der Kraftfluss von diesem über das Tellerrad 50 und den Ritzelwellen der Antriebsachse zu deren aussenliegenden Planetensätzen führt. Das Ölbad, in welchem die durch die Getriebeeingangswelle 40,40' gebildete Vorgelegewelle und das Stirnrad 68 läuft, wird somit bei Antrieb durch den Dieselmotor nicht beeinflusst, d.h. es wird bei Dieselbetrieb nicht erwärmt und nicht verschäumt.
Da beim Antrieb durch den Dieselmotor beide Zahnräder 68,70 nicht umlaufen, ist klar, dass der Wirkungsgrad des Umschaltgetriebes entsprechend günstig ist.
Die beschriebene Getriebeanordnung erfordert lediglich eine Schaltkupplung zur getrennten Antriebsverbindung beider Getriebeeingangswellen 28,40,40' mit der Getriebeausgangswelle 54, wodurch auch der technische Aufwand so mi-niminiert werden konnte, dass das Umschaltgetriebe besonders preiswert herstellbar ist. Diese Getriebekonzeption liegt für den Fachmann nicht nahe, denn das wahlweise An- und Abkuppeln zweier Wellen an eine bzw. von einer dritten Getriebewelle wird normalerweise konstruktiv so gelöst, dass man jedem Stirnrad des Vorgeleges eine Kupplung zuordnet und deren Schaltmuffen mittels eine Wippe wechselweise in deren Kuppel- bzw. Entkuppelstellung verschiebbar sind.
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Claims (5)

659623 PATENTANSPRÜCHE
1. Kraftfahrzeug-Antriebsachse, die wahlweise durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor antreibbar ist, der ein Getriebe zugeordnet ist, das durch jeweils eines der Antriebsaggregate antreibbare Getriebeeingangswellen, eine mit der Antriebsachse gekoppelte Getriebeausgangswelle sowie eine mit Mitnehmerverzahnungen zusammenwirkende Schaltkupplung zum Kuppeln der Getriebeausgangswelle mit einer der Getriebeeingangswellen aufweist, wobei die Getriebewellen zueinander achsparallel und senkrecht zur Längsrichtung des Achskörpers der Antriebsachse vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein an den Achskörper (30) der Antriebsachse (20) angebautes, lediglich zum alternativen Zuschalten eines der Antriebsaggregate dienendes Umschaltgetriebe (32) ist, dass die Antriebsenden der im Abstand übereinander gelagerten Getriebeeingangswellen (28; 40,40') an einander gegenüberliegenden Seiten aus dem Umschaltgetriebe (32) herausgeführt sind und, dass die eine Getriebeeingangswelle (40,40') unterhalb der Getriebeausgangswelle (54) gelagert ist und ein drehfest angeordnetes Stirnrad (68) trägt, das mit einem auf der Getriebeausgangswelle (54) drehbar gelagerten Stirnrad (70) kämmt, das durch die Schaltkupplung (58) bei gleichzeitigem Entkuppeln der anderen Getriebeeingangswelle (28) von der Getriebeausgangswelle (54) mit dieser kuppelbar ist.
2. Kraftfahrzeug-Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeausgangswelle (54) ein mit einem Tellerrad (50) des Ausgleichgetriebes der Antriebsachse kämmendes Antriebskegelrad (52) trägt.
3. Kraftfahrzeug-Antriebsachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Brennkraftmaschine (22) antreibbare Getriebeeingangswelle (28) koaxial zur Getriebeausgangswelle (54) angeordnet ist und, dass beide Wellen (28, 54) jeweils eine Mitnehmerverzahnung (56, 60) tragen, die durch die Schaltkupplung (58) miteinander kuppelbar sind.
4. Kraftfahrzeug-Antriebsachse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Elektromotor (34) antreibbare Getriebeeingangswelle (40,40') durch zwei relativ zueinander un verdrehbar zusammensteckbare Teilwellen gebildet ist, von denen die eine (40) im Achskörper und die andere (40') im Umschaltgetriebe (32) gelagert ist.
5. Kraftfahrzeug-Antriebsachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (58) durch ein in das Umschaltgetriebe (32) integriertes, insbesondere mittels Druckluft betätigbares Zylinder-Kolbenaggregat betätigbar ist.
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