CH670426A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindungbetrifft eine angetriebene Achse für ein Nutzfahrzeug mit den Merlanalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Achsen dieser Art sind als lenkbare Starrachsen bekannt (Fahrzeugtechnik, 4. Auflage, Seite 280, Verfasser: Reimpell).

Die für den Antrieb der lenkbaren Räder solcher Starrachsen vorgesehene und jeweils aus einer Radwelle, einem Doppelgelenk und einer Antriebswelle bestehenden Doppelgelenkwellen haben die Eigenschaft, dass bei dem aus Lenkbewegungen der Räder hervorgerufenen Beugen der Doppelgelenkwellen dem Mitnehmerring des Doppelgelenkes, abhängig von der Grösse des Lenkeinschlages bzw. desGesamtbeugungswinkels, eine Bewegung überlagert wird, durch die die Antriebswelle in Fahrzeugquerrichtung nach innen verschoben wird. Aufgrund dieser Verschiebebewegung der Antriebswelle sind solche Doppelgelenkwellen verschleissbehaftet. Dies ist ein Grund dafür, weshalb man bisher bei angetriebenen Achsen mit unabhängig geführten Rädern, deren Achswellen in der Lage sein müssen, Federungsbewegungen der Räder in einer im wesentlichen vertikalen Ebene mit auszuführen, Gelenkwellen 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 Anspruches 1 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 vernachlässigbar klein bleiben. Die Achse soll dabei insbesondere in schweren Nutzfahrzeugen vorteilhaft einsetzbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemässen Achskonstraktion folgt bei Federbewegungen der Gelenkpunkt des Doppelgelenkes jeder Doppelgelenkwelle zusammen mit dem Radträger entlang einer durch Radführungsglieder bestimmten Bahnkurve. Der lokale Krümmungsradius dieser Bahnkurve ist grösser als der Abstand der radträgerseitigen und aufbauseitigen Anlenkungen der Antriebswellen voneinander.

Bei Federbewegungen lässt es die axiale Verschiebbarkeit der Antriebswellen zu, diesen während ihrer Schwenkbewegung um 5 den aufbauseitigen Anlenkpunkt eine Axialbewegung zu überlagern, so dass sich der Abstand des Gelenkpunktes der Doppelgelenke während der Federbewegung vom aufbauseitigen Anlenkpunkt der Antriebswellen fortlaufend vergrössert. Demgemäss werden die Antriebswellen entgegen der Richtung, in die sie sich io beimBeugen der Doppelgelenkwellen üblicherweise 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 gesehen im wesentlichen im Stillstand 15 verbleiben.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können gemäss Anspruch 2 die unabhängig geführten Räder der Achse auch um eine Lenkachse verschwenkbar sein, ohne dass sich aus Lenkbewegungen eine nachteilige Axialverschiebung 20 innerhalb der Antriebswelle der Doppelgelenkwellen ergeben kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer unabhängigen Radaufhängung einer als Lenkachse ausgebildeten erfindungsgemässen Antriebsachse dargestellt.

25 Es zeigen:

Fig. 1 eine Rückansicht der Radaufhängung;

Fig. 2 einen Ausschnitt der Fig. 1, in grösserem Massstab als diese Figur, wobei die Achswelle im Längsschnitt gezeigt ist;

Fig. 3 eine Seitenansicht der die Achswelle bildenden Dop-30 pelgelenkwelle in ihrer Konstruktionslage, zur Veranschaulichung der Bewegung des Gelenkpunktes ihres radträgerseitigen Doppelgelenkes bei Federbewegungen der Radaufhängung;

Fig. 4 eine Draufsicht der in der Geradeausfahrstellung gezeigten Doppelgelenkwelle in lediglich schematisierter Dar-35 Stellung, zur Veranschaulichung der Bewegung des Gelenkpunktes ihres radträgerseitigen Doppelgelenkes bei Lenkbewegungen des Radträgers.

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

40 Dieineinemz. B. vorderen seitlichen Bereich einer Seitenwand 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 Führungs-45 lenlcer 26 verbunden ist, welche gegenüber dem Fahrzeugaufbau 14 abgestützt sind. Die Führangslenker 24,26 bilden Querlenker, deren sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Polstrahlen 23,25 in ihrem Schnittpunkt 29 den auf eine Fahrzeugquerebene projizierten Momentanpol bilden.

50 Der untere Führungslenker 24 bildet beispielsweise einen Dreieckslenker, der um eine Lagerachse 28 amFahrzeugaufbau 14 verschwenkbar ist.

Mit 30 ist ein sich auf dem unteren Führungslenker 24 abstützendes Federbein bezeichnet, das mit seinem oberen Ende 55 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 verschwenkbar ist.

Der obere Querlenker ist bei 27 am Fahrzeugaufbau 14 60angelenkt.

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 65Doppelgelenkwelle 42 ausgebildet undzum Teil in einem teleskopisch ausgebildeten Tragrohr 14 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. radträger-

seitig 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 ineinander 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 zugleich 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 Gelenkbolzen 72 eines weiteren, im Mitnehmerring 68 gelagerten Zapfenkreuzes 74 angelenkt. Der Gelenkpunkt des Doppelgelenkes 62 ist mit 75 bezeichnet. Das Doppelgelenk 64 ist in die Teilwelle 60" zwischengeschaltet, wobei deren Wellenteilstücke 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 Antriebswelle eines Differentialgetriebes angeflanscht. Beim Doppelgelenk 62 bilden dabei die Gelenkbolzen 72 die Losseite dieses Gelenkes, während die ander im Radträger 18 axial unverschiebbar gelagerten Radwelle 58 angelenkten Gelenkbolzen 66 dessen Festseite bilden.

Die Anordnung der Doppelgelenkwelle 42 in der Radaufhängung und die Zuordnung der Lenkachse 34 zum Gelenkpunkt 75 des radträgerseitigen Doppelgelenkes 62 sind nun so getroffen, dass die sich normalerweise beim Beugen derartiger Doppelgelenkwellen bei Feder- und/oder Lenkbewegungen einstellende Verlagerung des Mitnehmerringes 68 bzw. der Losseite des Doppelgelenkes 62 nach innen sich in erheblich 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 Doppelgelenk 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 Mittelpunkt durch den Gelenkpunkt 75 bestimmt ist. Diese Verlagerung 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 Massnahme 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

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zur Folge, dass während dieser Bewegung das Doppelgelenk 62 entsprechend gebeugt, der Mitnehmerring 68 schräg gestellt und dieser, wie oben erläutert, in Richtung Doppelgelenk 64 verschoben würde. Hieraus würden schädliche Relativbewegungen zwischen beiden Teilwellen 60' und 60" resultieren. Bei sich ständig wiederholenden Federbewegungen würde sich aufgrund solcher Verschiebungen die gesamte Doppelgelenkwelle erwärmen, was im Bereich ihrer ineinander verschieblichen Wellenteile erheblichen Verschleiss zur Folge hätte.

Diese Relativbewegungen werden gemäss der Erfindung nun dadurch 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 Differentialgetriebes liegt und dessen Entfernung a vom Gelenkpunkt 75 des radträgerseitigen Doppelgelenkes 62 entsprechend grösser gewählt ist als der gegenseitige Abstand der beiden Gelenkpunkte 75 und 86 der beiden Doppelgelenke 62 und 64.

Bei Federbewegungen führt deshalb der Radträger 18 eine Bewegung 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 bewegen.

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

Aufgrund der Lage des Momentanpols 29 im entsprechenden Abstand gemäss Fig. 3 rechts vom inneren Doppelgelenk 64, verläuft 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 fortlaufend vergrössert und somit der Verschiebeweg der Teil-welle60' 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 dem Mitnehmerring 68 des Doppelgelenkes 62 von Seiten der Führung der Radaufhängung keine an der Antriebswelle 60 Verschleiss bewirkenden Einflüsse mehr wirksam werden können.

Die Radaufhängung ist ferner derart ausgelegt, dass auch das Verschwenken des Rades 12 um die Lenkachse 34 nicht zu nachteiligen Verschiebungen zwischen den Teilwellen 60' und 60" führen kann. Dies wird erreicht, indem die Lenkachse 34 auf der von der Antriebswelle 60 abgelegenen Seite des Doppelgelenkes 62 angeordnet ist.

Gemäss Fig. 4 verschwenkt sich bei einem Radeinschlag die Radwelle 58 um die Lenkachse 34, die positiv oder negativ gespreizt oder mit einer Spreizung Null in die Radaufhängung gelegt sein kann. Dabei bewegt sich der Gelenkpunkt 75 des Doppelgelenkes 62 entlang einer Kreisbahn 94, deren Mittelpunkt auf der Lenkachse 34 liegt, wobei sich der Abstand der beiden Gelenkpunkte 75,86 zueinander um den Betrag b vergrössert.

Dadurch lässt sich gleichfalls der beim Beugen der Doppelgelenkwelle sich normalerweise einstellende Verschiebeweg von Teilwelle 60' gegenüber 60" ausgleichen oder zumindest vermindern.

Die Lenkachse 34 kann, wie in Fig. 4 gezeigt, die Längsachse der Radwelle 58 schneiden.

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M

3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

670 426 PATENTANSPRÜCHE

1. Angetriebene Achse für ein Nutzfahrzeug mit über Radträger geführten Rädern, in den Radträgern gelagerten Radwellen, anschliessend an die Radwellen vorgesehenen Doppelgelenken, deren Losseite gegenüber der jeweiligen radträgerseitigen Festseite vom Beugewinkel des Doppelgelenkes abhängige, in Fahrzeugquerrichtung gerichtete axiale Verschiebewege aufweist, und mit über die Doppelgelenke radträgerseitig angelenkten, axial verschieblichen Antriebswellen, dadurch gekennzeichnet, dass bei unabhängig geführten Rädern (12) zum Abgleichen der beim Federn vom auftretenden Beugewinkel abhängigen Verschiebewege der Losseite der Doppelgelenke (62) die Länge der Antriebswellen (60) zwischen ihren radträgerseitigen und auf-bauseitigen Ablenkungen (75,86) Meiner ist als der Abstand (a) des auf eine Fahrzeugquerebene projizierten Momentanpols (29) der Radführungen vom Gelenkpunkt (75) der Doppelgelenke (62).

2. Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radträger (18) um eine Lenkachse (34) verschwenkbar sind und dass die Lenkachsen (34) auf der von den Antriebswellen (60) abgelegenen Seite der Doppelgelenke (62) angeordnet sind.