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Die
Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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In
Niederflurbussen sind bekanntermaßen sogenannte Portalachsen
verbaut, die es Passagieren ermöglichen,
nahezu ebenerdig in das Fahrzeug einzusteigen. Demgemäss ist es
das Bestreben der Hersteller von Niederflurbussen, den Gang im Fahrzeug
weitest möglich
abzusenken, welches mit einer Absenkung der Portalachsen bzw. des
Differentialgetriebes des Antriebsstrangs einhergeht. Eine solche Absenkung
kann jedoch nur soweit erfolgen, wie die geforderte Bodenfreiheit
des Fahrzeugs gewährleistet
ist, die ihrerseits im wesentlichen durch das Tellerrad des Differentialgetriebes
bestimmt wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines Antriebsstranges
vorzustellen, bei dem die Achswellen der Portalachse bzw. wenigstens
eine Achswelle der Portalachse noch weiter als bei Fahrzeugen gemäß dem Stand
der Technik abgesenkt sind, ohne dass dabei das Differentialgetriebe
weiter abgesenkt ist.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs,
während
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den
Unteransprüchen
entnehmbar sind.
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Ausgehend
von einem Differentialgetriebe für
ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Niederflurbus, mit
zwei axial gegenüberliegend
angeordneten Ausgleichskegelrädern
und zwei ebenfalls gegenüberliegend
angeordneten und mit den Ausgleichskegelrädern im Eingriff stehenden
Achskegelrädern,
wobei den Achskegelrädern
jeweils eine Portalachse zugeordnet ist, die ihrer seits jeweils über ein Portalgetriebe
mit je einer Radachse wirkverbunden ist, wird die Aufgabe demnach
dadurch gelöst,
dass zumindest ein Achskegelrad mit einer im Hinblick auf die Drehachse
der Achskegelräder
achsversetzt angeordneten Achswelle der Portalachse über eine
Getriebestufe antriebswirksam verbunden ist. Die Getriebestufe kann
hierbei einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das zumindest
eine Achskegelrad des Differentialgetriebes zur Realisierung einer
Getriebestufe zusätzlich
zur Kegelradverzahnung jeweils eine Stirnverzahnung auf, in welche ein
Stirnrad der gewählten
Getriebestufe eingreift. Zudem sind die beiden Achskegelräder mittels
eines Axialbolzens mit endseitig angeordneten Stützelementen axial abgestützt.
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Außerdem ist
jedes mit den Achskegelrädern im
Eingriff stehende Ausgleichskegelrad in einem dieselben umfassenden
und mit wenigstens einem antreibbaren Tellerrad fest verbundenen
ringförmigen
Differentialgetriebekorb mittels eines quer zum Axialbolzen angeordneten
und ein Kreuz mit demselben bildenden Ausgleichsbolzen drehgelagert,
wobei sich letzterer zum einen am Differentialgetriebekorb und zum
anderen am besagten Axialbolzen abstützt.
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Der
Ausgleichsbolzen kann ein- oder zweiteilig ausgeführt und
an dem Axialbolzen fest oder um die Achse des Axialbolzens beziehungsweise
die Drehachse der Achskegelräder
drehbar angeordnet sein.
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Wie
die Erfindung weiter vorsieht, ist das Differentialgetriebe in einem
Differentialgetriebegehäuse
drehgelagert, wobei die Lagerung über die Achskegelräder, den
Axialbolzen und/oder den Differentialgetriebekorb realisiert ist.
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Schließlich ist
vorgesehen, dass der Achsversatz „a; a'" der
Achswelle der Portalachse durch die Anordnung des Stirnrades der
Getriebestufe am Umfang des Achskegelrades, die Wahl der Getriebestufe
und/oder die Wahl der im Eingriff stehenden Zahnräder beziehungsweise
des Durchmessers derselben einstellbar ist.
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Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
beigefügt,
anhand derer ein Ausführungsbeispiel
mit weiteren Merkmalen und Vorteilen nachfolgend näher erläutert wird.
Darin zeigen
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1 eine
schematische Darstellung eines Achsantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs
mit Portalachsen und einem herkömmlichen
Differentialgetriebe (Stand der Technik),
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2 ein
erfindungsgemäß ausgebildetes Differentialgetriebe,
und
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3 eine
Ansicht „A" gemäß 2 mit
zwei möglichen
Portalachsanordnungen.
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Demnach
ist 1 ein an sich bekannter Achsantriebsstrang eines
Niederflurbusses entnehmbar, bei dem ein Differentialgetriebe 1 von
einem Antriebsradsatz 2 angetrieben wird. Dieser Antriebsradsatz 2 ist
als Kegelradpaarung ausgebildet und umfasst ein Tellerrad 3 sowie
ein Antriebsritzel 5 auf einer Antriebswelle 4 (um
90° gedreht
gezeichnet). Das Tellerrad 3 ist dabei kraftschlüssig mit
dem Differentialgetriebekorb 8 des Differentialgetriebes 1 verbunden.
Zudem gehören
zu dem Antriebsstrang zwei Achswellen der Portalachsen 6 und 7,
die von dem Differentialgetriebe 1 angetrieben werden,
wobei die Portalachsen 6, 7 ihrerseits über je ein
Portalgetriebe 9, 10 die rechts- und linksseitigen
Radachsen 11, 12 antreiben.
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Das
Differentialgetriebe 1 selbst dient bekanntermaßen zur
Verteilung der Antriebsleistung auf die Räder 13, 14 des
Kraftfahrzeugs und ist zwischen denselben angeordnet. Es umfasst
herkömmlich
zwei innerhalb des Differentialgetriebekorbes 8 drehbar
gelagerte und axial gegenüberliegend
angeordnete Ausgleichskegelräder 15 und 16,
sowie zwei ebenfalls gegenüberliegend
angeordnete und mit den Ausgleichskegelrädern 15, 16 im
Zahneingriff stehende Achskegelräder 17 und 18,
die ihrerseits mit je einer koaxial zu den Achskegelrädern 17, 18 angeordneten
Portalachse 6, 7 drehfest verbunden sind.
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Sofern
die beiden Fahrzeugräder 13, 14 in der
gleichen Zeitspanne verschieden lange Wege zurücklegen, beispielsweise während einer
Kurvenfahrt, bei einseitigem Überfahren
einer Bodenunebenheit oder bei unterschiedlichen Rollradien infolge unterschiedlichen
Luftdrucks bzw. unterschiedlich abgefahrener Reifen, so wird durch
das Differentialgetriebe 1 vorteilhaft erreicht, dass die
beiden Räder 13, 14 mit
unterschiedlichen Drehzahlen drehen und demgemäss rutschfrei abrollen.
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Bei
einer solchen Ausgleichswirkung des Differentialgetriebes 1 rotieren
die Ausgleichskegelräder 15, 16 sowohl
um die Drehachse 28 als auch um die Achse „II-II", wobei beispielsweise
während
einer Kurvenfahrt die Achswelle der Portalachse 6 bzw. 7 des
kurvenäußeren Rades 13 bzw. 14 mit
dem größeren Fahrweg
der Drehbewegung des Tellerrades 3 voreilt und die des
kurveninneren Rades 14 bzw. 13 dieser nacheilt.
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Wie
bereits oben erwähnt,
ist man insbesondere bei Niederflurbussen bestrebt, den Fahrzeugboden
bzw. den Gang 19 im Fahrzeug und demgemäss auch die Portalachsen 6, 7 so
weit wie möglich
abzusenken. Eine weitere Absenkung der Portalachsen 6, 7 soll
aufgabengemäß auch dann
noch möglich
sein, wenn das Differentialgetriebe 1 wegen der notwendigen
Bodenfreiheit nicht weiter absenkbar ist.
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2 zeigt
nunmehr ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Differentialgetriebe 1, welches eine Absenkung der Portalachsen 6, 7 weitestgehend
unabhängig
von der aktuellen Anordnung des Differentialgetriebes 1 im
Fahrzeug gewährleistet.
Dies ist dadurch realisiert, dass eine axiale Trennung zwischen
dem Abtrieb des Differentialgetriebes 1 und den Achswellen
der Portalachsen 6, 7 bewerkstelligt ist. Dazu
sind die Achswellen der Portalachsen 6, 7 im Hinblick
auf die Drehachse 28 der Achskegelräder 17, 18 in
Richtung zur Fahrbahn achsversetzt angeordnet und über jeweils
eine Getriebestufe 20 von den Achskegelrädern 17, 18 antreibbar.
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Bei
einem solchen Aufbau ist es auch möglich, dass die Getriebestufen
mehrstufig ausgebildet sind, wobei z. B. ein oder mehrere nicht
näher dargestellte
Zwischenräder
zwischen den Achskegelrädern 17, 18 und
den Zahnrädern
der Achswelle der Portalachsen 6, 7 eingebunden
sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weisen die Achskegelräder 17, 18 zur
Realisierung der Getriebestufe 20 zusätzlich zur Kegelradverzahnung 21 eine
Stirnverzahnung 22 auf, in welche ein Stirnrad 23, 24 der
gewählten
Getriebestufe 20 eingreift, wodurch der gewünschte Achsversatz „a" realisiert ist.
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Des
Weiteren werden hier die Axialkräfte,
die insbesondere aus der Kegelradverzahnung 21 auf die
Achskegelräder 17 und 18 wirken,
nicht wie bei herkömmlichen
Kegelrad-Differentialgetrieben am Differentialgetriebekorb 8 abgestützt (siehe 1), sondern
die Axialkraftabstützung
erfolgt mittels eines sogenannten Axialbolzens 25 mit endseitig
angeordneten Stützelementen 26,
hier in Form von Seitenscheiben, die die beiden Achskegelräder 17, 18 axial gegeneinander
festlegen.
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Die
Ausgleichskegelräder 15, 16 sind
ihrerseits in einem dieselben umfassenden und mit wenigstens einem
antreibbaren Tellerrad 3 fest verbundenen ringförmigen Differentialgetriebekorb 8 angeordnet,
sowie an einem quer zum Axialbolzen 25 angeordneten Ausgleichsstern 27 drehgelagert,
welcher sich zum einen am Differentialgetriebekorb 8 und
zum anderen am Axialbolzen 25 abstützt. Der ringförmige Differentialgetriebekorb 8 umfasst
dabei vorzugsweise nur die Ausgleichsräder 15, 16 und
hat insbesondere die Aufgabe, die Spreizkräfte aus der Verzahnung des
Differentialgetriebes abzustützen.
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Axialbolzen 25 und
Ausgleichsstern 27 bei vier Ausgleichsrädern bilden somit ein Kreuz
aus, wobei der Ausgleichsstern 27 ein oder zweiteilig ausgeführt und
an dem Axialbolzen 25 fest oder um die Achse des Axialbolzens 25 beziehungsweise
die Drehachse 28 der Achskegelräder 17, 18 drehbar
angeordnet sein kann. Vorliegend sind Axialbolzen 25 und
Ausgleichsstern 27 miteinander fest verbunden, vorzugsweise
verschweißt.
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Die
Krafteinleitung in das Differentialgetriebe 1 erfolgt vom
Tellerrad 3 in den ringförmigen Differentialgetriebekorb 8,
wo sich die Kraft über
den Ausgleichsstern 27 auf die Ausgleichskegelräder 16, 17 aufteilt.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Tellerrad 3 direkt
mit dem Differentialstern 27 drehfest verbunden ist.
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Was
den Ausgleichsstern 27 anbelangt, sind auf diesem, wie
bereits oben näher
ausgeführt,
die Ausgleichskegelräder 15, 16 drehgelagert.
Des Weiteren stützt
er wirkungsvoll die Verzahnungskräfte aus dem Tellerrad 3 am
Axialbolzen 25 ab.
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Der
Vollständigkeit
halber ist ferner zu bemerken, dass das erfindungsgemäß ausgebildete Differentialgetriebe 1 in
einem nicht näher
gezeigten Differentialgetriebegehäuse drehgelagert ist, wobei die
Lagerung über
die Achs kegelräder 17 und 18, den
Axialbolzen 25 und/oder wie herkömmlich über den Differentialgetriebekorb 8 realisiert
ist.
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Der 3 sind
zwei mögliche
einer großen Anzahl
von Ausführungsformen
zu entnehmen, bei denen ein bestimmter Achsversatz „a" bzw. „a'" der Portalachsen 6, 7 zur
Drehachse 28 durch die Anordnung des Stirnrades 23, 24 der
Getriebestufe 20 am Umfang des Achskegelrades 17 bzw. 18,
vorliegend das Stirnrad 23, 23' im Eingriff mit dem Achskegelrad 17 gezeigt,
einstellbar ist.
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Ebenso
besteht die Möglichkeit,
den Achsversatz „a" durch die Wahl der
Getriebestufe 20 (ein- oder mehrstufig) und/oder durch
die Wahl der im Eingriff stehenden Zahnräder beziehungsweise des Durchmessers
derselben einzustellen.
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Das
vorstehende Ausführungsbeispiel
stellt auf ein Differentialgetriebe 1 ab, bei welchem beide Portalachsen 6, 7 im
gleichen Maße
nach unten achsversetzt angeordnet sind.
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Denkbar
ist es jedoch auch und wird durch die Erfindung mit erfasst, den
Achsversatz „a" ungleichartig für beide
Achswellen der Portalachsen 6, 7 zu bewerkstelligen.
So kann es beispielsweise angezeigt sein, je nach den aktuell vorliegenden
räumlichen
Gegebenheiten, eine Achswelle der Portalachse 6, 7 nach
unten und die andere nach oben versetzt anzuordnen.
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Zudem
sei die Möglichkeit
erwähnt,
eine der Portalachsen 6, 7 zu der Drehachse 28 zu
versetzen, und die andere wie herkömmlich koaxial zum korrespondierenden
Achskegelrad 17, 18 anzuordnen, oder unter Beachtung einer
gleichgerichteten Drehrichtung der Fahrzeugräder 13, 14 unterschiedliche Getriebestufen 20 mit
gegebenenfalls unterschiedlich gestalteten Portalgetrieben 9, 10 vorzusehen (nicht
näher dargestellt).
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- 1
- Differentialgetriebe
- 2
- Antriebsradsatz
- 3
- Tellerrad
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Antriebsritzel
- 6
- Achswellen
der Portalachse
- 7
- Achswellen
der Portalachse
- 8
- Differentialgetriebekorb
- 9
- Portalgetriebe
- 10
- Portalgetriebe
- 11
- Radachse
- 12
- Radachse
- 13
- Fahrzeugrad
- 14
- Fahrzeugrad
- 15
- Ausgleichskegelrad
- 16
- Ausgleichskegelrad
- 17
- Achskegelrad
- 18
- Achskegelrad
- 19
- Gang
- 20
- Getriebestufe
- 21
- Kegelradverzahnung
- 22
- Stirnverzahnung
- 23
- Stirnrad
- 23'
- Stirnrad
- 24
- Stirnrad
- 25
- Axialbolzen
- 26
- Stützelemente
- 27
- Ausgleichsstern
- 28
- Drehachse
- a
- Achsversatz
- a'
- Achsversatz