DE102004003645A1

DE102004003645A1 - Portal axle drive for e.g. low-floor omnibus, has two stage gear reduction built through gear wheels that are assembled on same shaft, and split ring arranged between two wheels or between one wheel and output side of intermediate shaft

Info

Publication number: DE102004003645A1
Application number: DE200410003645
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Wendl; Stefan Dipl.-Ing. Häußler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-01-24
Filing date: 2004-01-24
Publication date: 2005-08-11

Abstract

The drive has a two stage gear reduction built using gear wheels (1, 7, 10) that are provided on a driving shaft, an intermediate shaft (3) and an output shaft (13) that is displaced by an axle to the shaft (3). The gear wheels are assembled on the same shaft. A split ring (4) is arranged between the gear wheels (1, 7) or between the gear wheel (7) and an output side (8) of the shaft (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Portaltrieb für eine Portalachse, insbesondere für Niederflur-Omnibusse, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a portal drive for a gantry axis, especially for Low-floor buses, according to the generic term of claim 1

Portalachsen werden üblicherweise bei Nahverkehrs- und Stadtbusachsen (Niederflurachsen) eingesetzt, um den Freiraum des Ganges im Bus möglichst groß zu gestalten. Insbesondere bei Nahverkehrsbussen sowie Stadtbussen ist zudem eine möglichst niedrige Flurhöhe wünschenswert, um den Fahrgästen ein bequemes und zügiges Ein- und Aussteigen zu ermöglichen, ohne dass eine Stufe im Fahrzeugboden den Passagierfluss behindert. Hierfür werden Portalachsen eingesetzt, bei welchen die Achswellen gegenüber den Radachsen um einen bestimmten Abstand, der sogenannten Portaltiefe, versetzt sind; hierbei werden die Achsbrücke und das Differential im Mittelteil der Achse abgesenkt. Dieser Achsversatz wird durch jeweils ein Zwischengetriebe bzw. eine Übersetzungsstufe unmittelbar am Radantrieb, dem sogenannten Portaltrieb, ermöglicht.portal axles become common used in local and city bus axes (low-floor axes), to make the clearance of the aisle in the bus as large as possible. Especially with local buses and city buses is also one possible low floor height desirable, around the passengers a comfortable and fast To allow entry and exit without a step in the floor of the vehicle obstructing the flow of passengers. Therefor portal axles are used, in which the axle shafts against the Wheel axles by a certain distance, the so-called portal depth, are offset; Here are the axle bridge and the differential in Lowered middle part of the axle. This misalignment is by each an intermediate gear or a gear ratio directly on the wheel drive, the so-called portal drive enabled.

Die DE 196 04 730 A1 offenbart eine Portalachse für Niederflur-Omnibusse, bei der ein Portalgetriebe bzw. ein Portaltrieb über eine Achswelle von einem Ausgleichsgetriebe angetrieben wird, wobei zwischen dem Antriebsritzel und dem Abtriebsstirnrad zwei Stirnräder angeordnet sind, deren Drehachsen auf derselben Höhe wie die Drehachse des Antriebsritzels angeordnet sind, um eine Leistungsverzweigung am Antriebsritzel zu erhalten, so dass das Antriebsritzel hinsichtlich Durchmesser und Breite minimiert wird. Der Portalabstand zwischen der Drehachse des Antriebsritzels und der Drehachse des Abtriebsstirnrades kann nicht weiter vergrößert werden, da hierfür eine weitere Durchmesservergrößerung der Zwischenräder notwendig wäre, was eine Fe derträgeranbindung auf die übliche Weise nicht ermöglicht. Die Bodenfreiheit einer Niederflurachse wird durch die Lage der Drehachse und den Durchmesser des Tellerrades des Ausgleichsgetriebes bzw. Differentials bestimmt.The DE 196 04 730 A1 discloses a gantry axle for low-floor buses, in which a portal gear or a portal drive is driven by a differential gear via an axle shaft, between the drive pinion and the driven spur gear two spur gears are arranged whose axes of rotation are arranged at the same height as the axis of rotation of the drive pinion, to obtain a power split at the drive pinion, so that the drive pinion is minimized in diameter and width. The gantry distance between the axis of rotation of the drive pinion and the axis of rotation of the driven spur wheel can not be further increased, since this would require a further increase in diameter of the intermediate wheels, which does not allow a Fe derträgeranbindung in the usual way. The ground clearance of a low-floor axis is determined by the position of the axis of rotation and the diameter of the ring gear of the differential or differential.

Im Rahmen der DE 21 16 441 ist ein Achsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer Portalachse offenbart, bei der das Antriebsritzel, wie bei der DE 196 04 730 A1 , auf einer Ebene mit den Zwischenrädern angeordnet ist und mit diesen Zwischenrädern in leistungsverzweigter Wirkverbindung steht, wobei die Zwischenräder aus einem ersten Stirnrad und einem zweiten Stirnrad bestehen, welche drehfest miteinander verbunden sind, wobei das erste Stirnrad mit dem Antriebsritzel und das zweite Stirnrad mit einem Abtriebsstirnrad in Verbindung stehen, wobei das Abtriebsstirnrad das Fahrzeugrad antreibt. Die Drehachsen der Vorgelegewellen und die Drehachse der Achswelle sollen in einer gemeinsamen Ebene liegen, wobei die Ritzelwelle radial allseitig beweglich gelagert ist, um das Tragbild der Zahnflanken weiter zu verbessern.As part of the DE 21 16 441 is disclosed a axle drive for motor vehicles with a gantry axle, in which the drive pinion, as in the DE 196 04 730 A1 , Is arranged on a plane with the intermediate wheels and with these intermediate gears in power-split operative connection, wherein the intermediate gears consist of a first spur gear and a second spur gear, which are rotatably connected to each other, wherein the first spur gear with the drive sprocket and the second spur gear with a Abtriebsstirnrad be in communication with the Abtriebsstirnrad drives the vehicle. The axes of rotation of the countershafts and the axis of rotation of the axle should lie in a common plane, wherein the pinion shaft is mounted radially movable on all sides to further improve the contact pattern of the tooth flanks.

Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen die Portaltiefe bzw. der Portalversatz mittels eines abgestuften Zwischenrades überbrückt wird.Out the prior art solutions are known in which the portal depth or the portal offset by means of a graduated Zwischenrades is bridged.

Üblicherweise weisen Portalachsen bzw. Portaltriebe eine Untersetzung auf, wodurch das niedrige Eingangsdrehmoment in der Achse in ein höheres umgewandelt wird. Dadurch kann das Ausgleichsgetriebe und das Tellerrad kleiner dimensioniert werden, was wiederum in einer größeren Bodenfreiheit bei vorgegebener Portaltiefe oder in einer größeren Portaltiefe bei vorgegebener Bodenfreiheit resultiert.Usually Portal axes or portal drives on a reduction, which the low input torque in the axis is converted to a higher one becomes. This allows the differential and the ring gear smaller be dimensioned, which in turn in a greater ground clearance at a given Portal depth or in a larger portal depth results in a given ground clearance.

Je nach Fahrzeuganwendung, Gewicht des Fahrzeuges oder Wunsch des Kunden sind die Untersetzungen unterschiedlich. Diese verschiedenen Untersetzungen werden mit unterschiedlichen Kegelgetriebeuntersetzungen verwirklicht, so dass eine Vielzahl unterschiedlicher Kegelritzel und Tellerräder existiert.ever after vehicle application, weight of the vehicle or customer's request the ratios are different. These different ratios are realized with different bevel gear ratios, so that a variety of different bevel pinions and ring gears exists.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Portaltrieb für eine Portalachse, insbesondere für niederflurige Fahrzeuge, wie beispielsweise Stadtomnibusse, anzugeben, der eine große Flexibilität bezüglich der realisierbaren Untersetzungen bietet. Insbesondere soll durch das Ermöglichen unterschiedlicher Untersetzungen auf einfacher Weise die Vielzahl von Kegelgetriebeuntersetzungen minimiert werden.Of the present invention is based on the object, a portal drive for one Portal axis, in particular for Low-floor vehicles, such as city buses, indicate which offers great flexibility in terms of realizable reductions offers. In particular, should by the Enable different Reductions in a simple way the variety of bevel gear ratios be minimized.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.These The object is solved by the features of claim 1. Further Embodiments and advantages will become apparent from the dependent claims.

Demnach wird ein Portaltrieb für eine Portalachse vorgeschlagen, umfassend zwei Untersetzungsstufen, die durch auf der Antriebswelle, auf einer Zwischenwelle und auf einer zu der Zwischenwelle achsversetzten Abtriebswelle vorgesehene Zahnräder gebildet werden, bei den unterschiedliche Untersetzungen durch unterschiedliche auf denselben Wellen montierbare Zahnräder realisierbar sind, wobei die Abstände zwischen den Achsen der Wellen, sowie das Portalgehäuse und der Nabenträger des Portaltriebs bei jeder Untersetzungsvariante des Portaltriebes gleich bleiben.Therefore becomes a portal drive for proposed a gantry axis comprising two reduction stages, the through on the drive shaft, on an intermediate shaft and on one provided for the intermediate shaft off-axis output shaft gears with different ratios by different ones On the same waves mountable gears are feasible, wherein the distances between the axes of the waves, as well as the portal housing and the hub carrier of the portal drive in each reduction variant of the portal drive stay the same.

Somit können in vorteilhafter Weise immer dieselben Lagerstellen und Wellen, dasselbe Portalgehäuse sowie derselbe Nabenträger verwendet werden, um unterschiedliche Untersetzungen zu realisieren.Thus, advantageously always the same bearings and shafts, the same portal housing and the same hub carrier can be used to realize different ratios.

Hierbei sind die Zahnräder zumindest einer Übersetzungsstufe austauschbar; zu diesem Zweck sind die Verbindungen zwischen den Wellen und den Zahnrädern als lösbare Verbindungen ausgebildet.in this connection are the gears at least one translation level interchangeable; To this end, the links between the Waves and the gears as a detachable Compounds formed.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Portaltriebs darstellt, beispielhaft näher erläutert. Hierbei wird die Schnittebene durch die Drehachse des Abtriebsrades und der Drehachse der Zwischenräder definiert.The Invention will be described below with reference to the accompanying figure, which is a sectional view a portal drive according to the invention represents, exemplary closer explained. Here, the cutting plane through the axis of rotation of the driven wheel and the rotation axis of the intermediate wheels Are defined.

Eine Portalachse umfasst ein angetriebenes Ausgleichsgetriebe bzw. Differential auf, dessen Abtrieb über Achswellen mit dem Antrieb der Portaltriebe verbunden ist. Die Portaltriebe sind vorzugsweise jeweils in der Nähe der Fahrzeugräder angeordnet und sind einerseits mit einem Achsrohr, welches die beiden Portaltriebe verbindet, und andererseits mit einem Nabenträger, welcher eine Radlagerung beinhaltet, verbunden. In der Figur ist der Nabenträger mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Zwischen dem Portaltrieb und der Radfelge (nicht dargestellt) ist eine Bremseinrichtung angeordnet, deren Bremsscheibe mit dem Bezugszeichen 9 versehen ist.A portal axle comprises a driven differential gear or differential, the output of which is connected via axle shafts with the drive of the portal drives. The portal drives are preferably arranged in each case in the vicinity of the vehicle wheels and are connected on the one hand to an axle tube which connects the two portal drives, and on the other hand to a hub carrier which includes a wheel bearing. In the figure, the hub carrier is denoted by the reference numeral 7 Mistake. Between the gantry drive and the wheel rim (not shown), a brake device is arranged, the brake disk with the reference numeral 9 is provided.

Gemäß der Erfindung umfasst der Portaltrieb der erfindungsgemäßen Portalachse ein erstes Zwischenrad 1, welches mit dem nicht dargestellten Antriebsrad kämmt und drehfest mit einem kleineren Zwischenrad 7 verbunden ist. Das kleinere Zwischenrad 7 kämmt mit einem mit einer Abtriebswelle 13 verdrehfest verbundenen Abtriebsrad 10, dessen Drehzahl vorzugsweise der Raddrehzahl entspricht. Die Zwischenräder 1, 7 sind auf einer Zwischenwelle 3 angeordnet. Hierbei bleiben die Abstände zwischen den Drehachsen (Antriebsachse, Zwischenradachse und Abtriebsachse) bei jeder Untersetzungsmöglichkeit des Portaltriebes gleich. Deshalb kann immer dieselbe Lagerstelle 2, 8, 11, 12 und auch dasselbe Portalgehäuse 5 sowie derselbe Nabenträger 6 verwendet werden. Vorzugsweise sind die Verbindungen Abtriebswelle-Abtriebsrad E, Zwischenrad-Zwischenwelle A, D und Antriebswelle-Antriebsrad als lösbare Verbindungen ausgebildet, beispielsweise als Zahnprofilverbindungen, wie aus der Figur ersichtlich. Diese Verbindungen können auch als Press passungen, Schraubenverbindungen oder Nietverbindungen ausgeführt werden.According to the invention, the gantry drive of the gantry axle according to the invention comprises a first intermediate wheel 1 , which meshes with the drive wheel, not shown, and rotatably with a smaller intermediate 7 connected is. The smaller idler 7 meshes with one with an output shaft 13 rotationally connected output gear 10 whose speed preferably corresponds to the wheel speed. The intermediate wheels 1 . 7 are on an intermediate shaft 3 arranged. Here, the distances between the axes of rotation (drive axle, Zwischenradachse and output shaft) remain the same for each reduction possibility of the portal drive. Therefore, always the same depository 2 . 8th . 11 . 12 and also the same portal housing 5 as well as the same hub carrier 6 be used. The connections output shaft output gear E, intermediate gear intermediate shaft A, D and drive shaft drive wheel are preferably designed as releasable connections, for example as tooth profile connections, as can be seen from the figure. These compounds can also be performed as press fits, screw connections or riveted joints.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption können bei jeder Getriebeausführung unabhängig von der gewünschten Untersetzung dieselben Wellen verwendet werden, welche je nach Untersetzungswunsch verschiedene Zahnräder aufweisen. Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zumindest ein Zwischenrad mit der Zwischenwelle einteilig ausgeführt werden.By the inventive concept can at each gearbox design independent of the desired Reduction the same waves are used, which depending on the desired reduction different gears exhibit. Within the scope of an advantageous development of the invention at least one intermediate with the intermediate shaft are made in one piece.

Im Rahmen einer Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Untersetzungsstufe des Portaltriebes, umfassend das Antriebsrad und das größere Zwischenrad 1 gleich dimensioniert bleibt und dass nur die zweite Stufe mit dem kleineren Zwischenrad 7 und dem Abtriebsrad 10 verschiedene Untersetzungen aufweisen kann. Alternativ kann die erste Untersetzungsstufe verschiedene Untersetzungen aufweisen, bei einer unveräderten zweiten Untersetzungsstufe.As part of a variant of the invention can be provided that the first reduction stage of the portal drive, comprising the drive wheel and the larger idler 1 remains the same dimensions and that only the second stage with the smaller idler 7 and the output gear 10 can have different ratios. Alternatively, the first reduction stage may have different ratios, with an undamaged second reduction stage.

Bei der Montage kann bei der gezeigten Ausführungsform zuerst ein geteilter Zwischenring 4 auf der Zwischenwelle 3 montiert werden; anschließend wird das große Zwischenrad 1 und danach das kleinere Zwischenrad 7 auf die Zwischenwelle 3 geschoben. Gemäß der Erfindung kann der geteilte Ring 4 kann auch als Einstelleinrichtung der Lagervorspannkraft für die Lagerstelle 2 der Zwischenwelle 3 benutzt werden; alternativ dazu können erfindungsgemäß zwischen der Lagerstelle 2 und dem geteilten Ring 4 oder am Lageraußenring Einstellscheiben B vorgesehen sein.During assembly, in the embodiment shown, first a split intermediate ring 4 on the intermediate shaft 3 to be assembled; then the big intermediate wheel 1 and then the smaller idler 7 on the intermediate shaft 3 pushed. According to the invention, the split ring 4 can also be used as adjusting the bearing preload force for the bearing 2 the intermediate shaft 3 to be used; Alternatively, according to the invention between the bearing 2 and the split ring 4 or be provided on the bearing outer ring shims B.

Im Rahmen weiterer Ausführungsformen kann der geteilte Ring 4 auch zwischen den Zwischenrädern 1, 7 (Stelle C in der Figur) oder zwischen dem kleineren Zwischenrad 7 und der abtriebsseitigen weiteren 8 Lagerstelle der Zwischenwelle 3 angeordnet sein. Es ist auch möglich, anstelle des Rings 4 andere geeignete Konstruktionselemente zu verwenden.In other embodiments, the split ring 4 also between the intermediate wheels 1 . 7 (Position C in the figure) or between the smaller idler 7 and the output side further 8th Bearing point of the intermediate shaft 3 be arranged. It is also possible, instead of the ring 4 to use other suitable construction elements.

Es ist auch möglich, die beiden Zwischenräder 1, 7 direkt über die beiden Lagerstellen 2, 8, die in diesem Fall als Kegelrollenlager ausgebildet sind einzuspannen, wodurch die Zwischenwelle 3 nicht genau fixiert wird, so dass sie in Richtungen der Kegelrollenlager wandern kann, bis die Verzahnung anstößt.It is also possible to use the two intermediate wheels 1 . 7 directly over the two bearings 2 . 8th , which are designed in this case as a tapered roller bearing clamp, whereby the intermediate shaft 3 is not accurately fixed so that it can move in directions of the tapered roller bearings until the teeth abut.

Der hier vorgestellte Portaltrieb ermöglicht es, in vorteilhafter Weise mit vier verschiedenen Kegeltrieben und drei unterschiedlichen Portaltrieben zwölf Untersetzungen zu realisieren, während nach dem Stand der Technik zwölf unterschiedliche Kegeltriebe benötigt werden.Of the Portal drive presented here makes it possible, in an advantageous manner Way with four different bevel gears and three different ones Gantries twelve To realize reductions while twelve in the prior art different bevel gears needed become.

Selbstverständlich fällt auch jede konstruktive Ausbildung, insbesondere jede räumliche Anordnung der Wellen und Verzahnungen an sich sowie zueinander und soweit technisch sinnvoll, unter den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche ohne die Funktion des Portaltriebs, wie sie in den Ansprüchen angegeben ist, zu beeinflussen, auch wenn diese Ausbildungen nicht explizit in den Figuren oder in der Beschreibung dargestellt sind.Of course, also falls any structural design, especially any spatial arrangement of the shafts and gears per se and as far as technically feasible, within the scope of the present claims without affecting the function of the portal drive, as set forth in the claims, even if this Trainings are not explicitly shown in the figures or in the description.

11: Zwischenradidler
22: Lagerstelledepository
33: Zwischenwelleintermediate shaft
44: Geteilter Ringdivided ring
55: Portalgehäuseportal housing
66: Nabenträgerhub carrier
77: Zwischenradidler
88th: Lagerstelledepository
99: Bremsscheibebrake disc
1010: Abtriebsradoutput gear
1111: Lagerstelledepository
1212: Lagerstelledepository
1313: Abtriebswelleoutput shaft
AA: Verbindung Zwischenrad-Zwischenwelleconnection Intermediate-intermediate shaft
BB: Einrichtung zur Einstellung der LagervorspannkraftFacility for adjusting the bearing preload force
CC: Anordnungsmöglichkeit des geteilten Ringspossible arrangement of the split ring
DD: Verbindung Zwischenrad-Zwischenwelleconnection Intermediate-intermediate shaft
Ee: Verbindung Abtriebsrad-Abtriebswelleconnection Driven wheel output shaft

Claims

Gantry drive for a gantry axle, comprising two reduction stages, which pass through on the drive shaft, on an intermediate shaft ( 3 ) and on one to the intermediate shaft ( 3 ) off-axis output shaft ( 13 ) provided gears ( 1 . 7 . 10 ) are formed, characterized in that different ratios by different on the same waves mountable gears ( 1 . 7 . 10 ) can be realized, wherein the distances between the axes of the shafts, the portal housing and the hub carrier of the portal drive remain the same in each reduction variant of the portal drive.

Portal drive for a gantry axle according to claim 1, characterized in that the first reduction stage comprises a driving wheel provided on the drive shaft and a meshing with the drive wheel and on the intermediate shaft ( 3 ) provided first intermediate wheel ( 1 ), that the second reduction stage is one on the intermediate shaft ( 3 ) provided and non-rotatably with the intermediate wheel ( 1 ) connected smaller intermediate wheel ( 7 ) and one on the output shaft ( 13 ) provided drive wheel ( 10 ), wherein the intermediate wheel ( 7 ) with the drive wheel ( 10 ) meshes, wherein the connections between the gears of at least one reduction stage with the waves as releasable connections (A, D, E) are formed.

Portal drive for A portal axle according to claim 2, characterized in that the Connections between the gears at least one reduction step as tooth profile connections, interference fits, Screw connections or riveted joints are performed.

Portal drive for a gantry axle according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least one intermediate wheel ( 1 . 7 ) with the intermediate shaft ( 3 ) is made in one piece.

Portal drive for A portal axle according to claim 2, 3 or 4, characterized that the first reduction stage of the portal drive dimensioned equal remains and that only the second reduction stage different ratios can have.

Portal drive for A portal axle according to claim 2, 3 or 4, characterized that the second reduction stage of the portal drive dimensioned equal remains and that only the first reduction stage different ratios can have.

Portal drive according to one of claims 2 to 6, characterized in that on the intermediate shaft ( 3 ) a split intermediate ring ( 4 ) is provided.

Portal drive according to claim 7, characterized in that the intermediate ring ( 4 ), the intermediate wheel ( 1 ) and the small intermediate wheel ( 7 ) in the direction of force flow in this order successively on the intermediate shaft ( 3 ) are arranged.

Portal drive according to claim 8, characterized in that the split intermediate ring ( 4 ) Also as adjustment of the bearing preload force for the bearing ( 2 ) of the intermediate shaft ( 3 ) serves.

Portal drive according to claim 7, characterized in that for adjusting the bearing preload force for the bearing ( 2 ) of the intermediate shaft ( 3 ) between the depository ( 2 ) and the split ring ( 4 ) or on the bearing outer ring shims (B) are provided.

Portal drive according to claim 7 or 10, characterized in that the split ring ( 4 ) between the intermediate wheels ( 1 . 7 ) or between the smaller idler gear ( 7 ) and the other output side ( 8th ) Bearing point of the intermediate shaft ( 3 ) is arranged.

Portal drive according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate wheels ( 1 . 7 ) directly via the two storage locations ( 2 . 8th ) of the intermediate shaft ( 3 ), are clamped, the bearings are designed as tapered roller bearings.