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Die
Erfindung betrifft eine Tandemachse mit zwei über ein Längsdifferential antreibbaren
Achsen, wobei jede Achse ein Ausgleichsgetriebe mit einem über eine
Gelenkwelle antreibbaren Antriebszahnrad als Ausgleichsgetriebeeingang
und zwei die Räder dieser
Achse über
Achswellenräder
antreibende Antriebshalbwellen umfasst.
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Aus
der
DE 39 12 172 A1 ist
ein Fahrzeugvierradantrieb bekannt, dessen Antriebssystem einen
Antriebsmotor, ein Schaltgetriebe, zwei von diesem direkt angetriebene
Vorderräder
und zwei zuschaltbare Hinterräder
aufweist. Zwischen den Hinterrädern
und dem Schaltgetriebe ist ein Antriebsstrang aus einer Kardanwelle,
einem Differential und zwei Antriebshalbwellen angeordnet. Die Hinterräder werden
jeweils über
einen Freilauf angetrieben, sofern bei zugeschalteter Kardanwelle
die zwischen dem jeweiligen Freilauf und der antreibenden Antriebshalbwellen
angeordnete Kupplung geschlossen ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine
mit zwei antreibbaren Achsen ausgestattete Tandemachse zu entwickeln, die
einen Beitrag leistet, um bei verbesserter Fahrdynamik und höherer Wirtschaftlichkeit
zum einen den fahrzeugseitigen Kraftstoffbedarf zu verringern und zum
anderen den achsseitigen Reifenverschleiß zu reduzieren.
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Diese
Problemstellung wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 17 gelöst. Dabei
ist zwischen den Antriebszahnrädern
der ersten und der zweiten Achse das Längsdifferential angeordnet.
Die antreibende Gelenkwelle treibt das die Ausgleichsräder tragende
Ausgleichsgehäuse
des Längsdifferentials
an. Das Ausgleichsgehäuse
des Längsdifferentials
ist mit einem der Achswellenräder
mittels einer fremdbetätigbaren
Kupplung kuppelbar. Zwischen dem Achswellenrad und dem Antriebszahnrad
ist eine fremdbetätigbare
Kupplung angeordnet, über die
die erste Achse vom Antriebsstrang trennbar ist.
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Alternativ
ist auch eine Lösung
denkbar bei der jede Achse ein Ausgleichsgetriebe mit einem über eine
Gelenkwelle antreibbaren Antriebszahnrad als Ausgleichsgetriebeeingang
und zwei die Räder dieser
Achse über
Achswellenräder
antreibende Antriebshalbwellen umfasst. Zwischen den Antriebszahnrädern der
ersten und der zweiten Achse ist dabei ein Getriebe und eine Durchtriebswelle
angeordnet. Die antreibende Gelenkwelle treibt das Antriebszahnrad
oder die Durchtriebswelle an. Die antreibende Gelenkwelle ist ferner
mit dem eingangsseitigen Antriebszahnrad der zweiten Achse über Zwischenglieder
gekoppelt. Bei dieser Lösung
wird auf das Längsausgleichsgetriebe
verzichtet.
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Bei
konventionellen Tandemachsen wird das gesamte vom Antrieb zur Verfügung gestellte
Drehmoment über
zwei Achsen auf die Fahrbahn übertragen,
unabhängig
davon, ob zwei Achsen für
die Drehmomentübertragung
benötigt
werden oder nicht. Oft braucht man das gesamte Drehmoment, also
ein Antrieb über
zwei Achsen – nur
beim Anfahren oder bei Bergfahrten. Außerhalb der letztgenannten
Betriebszustände
genügt
es in der Regel, ein geringeres Drehmoment über nur eine der beiden Achsen
zu leiten. Um z.B. für
die Anfahrsituation das gesamte Drehmoment zu übertragen, können z.B.
automatisch schaltbare Kupplungen die Trennung und Wiederherstellung
des Kraftflusses zwischen der ersten und der zweiten Achse steuern
oder regeln.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird durch eine entsprechende Kupplungsbetätigung von
Kupplungen, die im Differentialgehäuse und/oder im Achskörper der
ersten Achse untergebracht sind, die erste, also in Fahrtrichtung
vorn liegende Achse – der Tandemachse – wahlweise
zu- oder abgeschaltet. Diese hat u.a. den technischen Vorteil, dass
gerade die Achse angetrieben wird, die bei jedem durch Gasgeben
bedingten Lastwechsel oder Laständerung kurzzeitig
eine höhere
dynamische Achslast aufweist. Die hintere Achse hat in diesen Fällen regelmäßig eine
höhere
Traktion als die vordere Achse.
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Auch
wirtschaftlich ist die vorgestellte Konstruktion sehr interessant.
Denn alle Kupplungen und zusätzlichen
Steuer- und Regelvorrichtungen sind ausschließlich an der vorderen Achse
angeordnet. Folglich kann die hintere Achse eine übliche Serienhinterachse
sein.
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Durch
das bedarfsweise Abschalten einer kompletten Achse, einschließlich des
Stillsetzens der nicht benötigten
Antriebs strangabschnitte, wird zusätzlich eine messbare Verbrauchskosteneinsparung erzielt.
Durch das Schleppen der ersten Achse wird der Kraftstoffverbrauch
und der Reifenverschleiß sowie
der mechanische Verschleiß aller
am Vortrieb dieser Achse beteiligten Zahnräder und Gelenke reduziert.
Zusätzlich
gibt es keine Planschverluste im Ausgleichsgetriebe der ersten Achse.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
den nachfolgenden Beschreibungen schematisch dargestellter Ausführungsformen:
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1:
Antriebsstrang einer Tandemachse, beide Achsen sind angetrieben;
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2:
wie 1, jedoch ist die erste Achse vom Antriebsstrang
abgekuppelt. Das vordere Achsdifferential rotiert nicht;
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3:
vordere Achse einer Tandemachse, wobei das Antriebsrad als Hohlwelle
ausgelegt ist. Beide Achsen sind angetrieben;
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4:
wie 3, jedoch mit abgeschalteter vorderer Achse;
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5:
mehrfach versetzter Querschnitt durch den Achskörper in der Höhe des Differentials. Kupplungen
sind als Klauenkupplungen gestaltet;
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6:
Ausschnitt aus 5, jedoch mit einer anderen
Kupplungsanordnung;
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7:
Ausschnitt aus 5, jedoch mit einer Lamellenkupplung;
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8:
dimetrischer Teilschnitt durch ein Achsdifferen tial mit abkuppelbaren
Achswellenrädern.
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Die 1 und 2 zeigen
den hinteren Teil eines Antriebsstranges einer Tandemachse einer Sattelschlepperzugmaschine
in Symboldarstellung von oben. Die Tandemachse hat eine erste, vordere Achse
(10) und eine zweite, hintere Achse (110). Beide
Achsen (10, 110) sind hier nur beispielhaft als Starrachsen
dargestellt.
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Der
Achsantrieb (7, 101) der einzelnen Achse (10, 110)
ist jeweils in einem Achskörper
(11, 111) gelagert. Im mittleren Bereich des Achskörpers (11, 111)
ist dazu ein Differentialgehäuse
(12, 112) angeordnet. Das einzelne Differentialgehäuse (12, 112) hat
als Getriebeeingang ein Antriebskegelrad (13, 113),
dessen Mittellinie (15), vgl. 5, zumindest annähernd parallel
zur Fahrtrichtung (9) verläuft. Das Kegelrad (13, 113)
kämmt mit
einem Tellerrad (102), das an einem Ausgleichsgehäuse (103)
angeordnet ist und dessen Mittellinie die Raddrehachse (3)
ist. Im Ausgleichsgehäuse
(103) sind mehrere Ausgleichskegelräder (105) gelagert.
Ihre Mittellinien liegen in einer Ebene, die normal zur Raddrehachse
(3) orientiert ist. Die Mittellinien der Ausgleichskegelräder (105)
schneiden sich auf der Raddrehachse (3). Die Ausgleichskegelräder (105)
stehen mit den – im Achskörper (11, 111)
gelagerten – an
den Antriebshalbwellen (106) drehfest befestigten Achswellenrädern (104)
im Eingriff. Die Antriebshalbwellen (106) treiben die Räder (1, 2)
an.
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Die
Antriebskegelräder
(13, 113) der einzelnen Achsen (10, 110)
werden über
ein Längsdifferential
(201) von Gelenkwellen (16, 116) angetrieben.
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Nach
den 1 und 2 ist das Differentialgehäuse (12)
der vorderen Achse (10) u.a. zur Aufnahme des Längsdifferentials
(201) vergrößert ausgebildet.
In diesem Gehäuse
(12) werden ferner die Längsausgleichsgelenkwellen (206, 207)
und zwei Kupplungen (40, 240) gelagert.
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Das
Längsdifferential
(201) wird über
sein Ausgleichsgehäuse
(202) angetrieben, vgl. 5 und 7.
Dazu wirkt nach den 1 und 2 eine über eine
externe Gelenkwelle (16) und ein Kardangelenk (17)
angetriebene Käfigantriebswelle
(14) auf einen Steg (212), auf dem die Ausgleichskegelräder (204)
gelagert sind. Die Käfigantriebswelle
(14) ist im Gehäuse
(12) in den Lagerstellen (31, 32) abgestützt.
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Zwischen
den beiden Lagerstellen (31) und (32) sitzt auf
der Käfigantriebswelle
(14) eine mechanische Kupplung (240), ein Verteilerrad
(70), eine Längsausgleichswelle
(206) und ein Längsausgleichswellenrad
(203). Das Verteilerrad (70), die Längsausgleichswelle
(206) und das Längsausgleichswellenrad
(203) sind drehstarr miteinander verbunden. Sie sind als
Kombinationsbauteil frei drehbar auf der Käfigantriebswelle (14)
gelagert.
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Das
Verteilerrad (70) ist z.B. ein schrägverzahntes Stirnrad, das dauernd
mit einem auf der Nebenwelle (90) starr angeordneten Nebenwellenrad (95)
kämmt.
Links neben dem Verteilerrad (70) befindet sich die fremdgeschaltete,
formschlüssige,
als Differentialsperre wirkende Kupplung (240), vgl. 1 und 2.
Die in 2 geschlossen dargestellte Kupplung (240)
besteht aus einer, über
eine Schaltgabel (247) längsverschieblich antreibbaren, Schaltmuffe
(243). Die Schalt muffe (243) sitzt über eine
formschlüssige
Wellen-Naben-Verbindung (244) zwischen der Lagerstelle
(31) und der Längsausgleichswelle
(206). Die Wellen-Naben-Verbindung (244) ist beispielsweise
eine Feder-, eine Keilwellen- oder eine Zahnwellenverbindung. Die
Schaltmuffe (243) greift – im gekuppelten Zustand, vgl. 2, – mit einer
Innenverzahnung (245) in eine seitliche am Verteilerrad
(70) angeordnete Außenverzahnung (71)
ein. Links neben der Innenverzahnung (245) hat die Schaltmuffe
(243) eine Schaltnut (246), in die eine von einem
Stellglied (248) angetriebene Schaltgabel (247)
eingreift.
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Die
Schaltmuffe (243) ist nach den 1 und 2 nur
bei Stillstand oder bei Synchronlauf der Kupplungsteile Schaltmuffe
(243)/Verteilerrad (70) schaltbar. Um bei fahrendem
Nutzfahrzeug einen Synchronlauf zu erzwingen, kann zwischen die Schaltmuffe
(243) und das Verteilerrad (70) eine Synchronisiereinrichtung
z.B. mit Sperrverzahnung nach dem System Borg-Warner oder Porsche
geschaltet werden.
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Das
Stellglied (248) kann beispielsweise ein elektromechanischer,
elektromagnetischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein.
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Die
Nebenwelle (90) ist im Differentialgehäuse (12) z.B. in einer
Lagerstelle (96) direkt und in einer Lagerstelle (97)
indirekt wälzgelagert
angeordnet. Die zweite Lagerstelle (97) liegt in einer
Stirnbohrung des Antriebskegelrades (13) des vorderen Achsdifferentials.
Rechts neben dem Nebenwellenrad (95) ist eine weitere Kupplung
(40) angeordnet. Die Kupplung (40) hat beispielsweise
einen vergleichbaren Aufbau wie die Kupplung (240). Bei
einer Betätigung
wird die Nebenwelle (90) mit dem Antriebskegelrad (13)
verbunden.
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Die
zweite Längsausgleichsgelenkwelle (207)
hat ein Wellenende, das im Bereich der hinteren Stirnseite des Differentialgehäuses (12)
ins Freie ragt. Das Wellenende bzw. der Ausgang der Längsausgleichsgelenkwelle
(207) und das vordere Wellenende der Antriebswelle (114)
der zweiten Achse (110) sind über Zwischenglieder miteinander
verbunden. Diese Zwischenglieder sind eine Gelenkwelle (116)
und zwei Kardangelenke (18, 117). Die Gelenkwelle
(116) befindet sich zusammen mit den Kreuzgelenken (18, 117)
in der Z-Anordnung.
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In 1 ist
der gesamte drehmomentbelastete Antriebsstrang mit vergrößerter Strichstärke dargestellt.
Danach sind hier die Räder
(1, 2) beider Achsen (10, 110)
angetrieben, sofern die Kupplung (40) geschlossen und die
Kupplung (240) geöffnet
ist.
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Nach 2 ist
die Kupplung (40) geöffnet. Folglich überträgt die Nebenwelle
(90) kein Drehmoment auf das Antriebskegelrad (13).
Somit wird der – in
verringerter Strichstärke
dargestellte – Antriebsstrang
der ersten Achse (10) nicht angetrieben. Zeitgleich oder
zeitlich versetzt werden die in der ersten Achse (10) angeordneten
Kupplungen (140) auskuppelnd betätigt. Die zwischen den Rädern (1)
und den Achswellenrädern
(4) sitzenden Kupplungen (140) sind bezüglich des
Aufbaus und der Funktion beispielsweise vergleichbar mit der Kupplung
(40). Die Schaltmuffen (143) sind über eine
formschlüssige Wellen-Naben-Verbindung
(144) auf den jeweiligen Antriebshalbwellen (6)
gelagert. Die Schaltmuffen (143) grei fen im gekuppelten
Zustand, vgl. auch 1, in die Verzahnungen (145)
ein. Letztere sitzen z.B. angeformt auf den Abschnitten der Antriebshalbwellen
(6), die die Achswellenräder (4) drehsteif
tragen.
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In
dem Ausführungsbeispiel
nach den 1 und 2 ist der
jeweilige radseitige Abschnitt der Antriebshalbwelle (6, 106) über Nadellager
in einer stirnseitigen Bohrung (8) des differentialseitigen
Abschnitts der Antriebshalbwelle (6, 106) geführt.
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Zum
Schalten der Kupplungen (140) sind hier im Achskörper (111)
zwei Stellglieder (148) angeordnet. Jede Kupplung (140)
benötigt
mindestens ein Stellglied (148). Ggf. können auch beide Kupplungen über ein
Stellglied betätigt
werden.
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Die
Stellglieder wirken über
Schaltgabeln (147) auf die Schaltmuffen (143).
Dazu greifen die Schaltgabeln (147) in die Schaltnuten
(146) der Schaltmuffen (143) ein. Bezüglich der
Synchronisation wird auf die Ausführungen zu Kupplung (240)
verwiesen.
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Die
beiden Kupplungen (140) der Achse (10) können baugleich
gestaltet werden.
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Durch
das auskuppelnde Betätigen
der Kupplungen (140) wird der Antriebsstrangteil, der aus
der Antriebswelle (14) und dem Differential der ersten
Achse (10) besteht, vollständig von der Rotationsbewegung
der antriebslos rollenden Räder
(1) getrennt, so dass er u.a. durch die Strömungswiderstände der Ölsumpfschmierung
schnell zum Stillstand kommt.
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Die 3 und 4 zeigen
eine Variante, bei der die Mittellinien der Antriebswelle (14)
der ersten Achse (10) und die Mittellinien der Längsausgleichsgelenkwellen
(207) deckungsgleich sind bzw. miteinander fluchten. Dies
erfordert für
die erste Achse einen versetzten Achsantrieb, z.B. einen Hypoidantrieb
als Kegelrad-Schraubräderpaar.
Der Achsversatz der zur zweiten – hier nicht dargestellten – Achse
(110) führenden
Längsausgleichswelle
(207) gegenüber
der zu kreuzenden Antriebshalbwelle (6) der ersten Achse
(10) setzt sich mindestens aus der Summe der Radien der
beiden Wellen (6, 207) zuzüglich eines Mindestabstandes
im Millimeterbereich zusammen.
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Bei
dieser Variante ist die Gelenkwelle (16) direkt am Ausgleichsgehäuse (202)
des Längsausgleichsgetriebes
(201) befestigt. Nach 3 und 4 treibt
das links sitzende Längsausgleichswellenrad
(204) die zur zweiten Achse (110) führende Längsausgleichsgelenkwelle
(207) an. Auf dieser Welle (207) ist die andere
zur Achse (10) führende Längsausgleichsgelenkwelle
(206) gelagert.
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Im
Ausgleichsgehäuse
(202) sitzt als Differentialsperre z.B. eine hydraulisch
betätigbare
Reib- oder Klauenkupplung (240).
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Der
Antrieb für
den Auskuppelvorgang ist beispielsweise eine mechanische Rückholfeder
oder ein System aus mindestens zwei Federn. Nach 3 ist
die Kupplung (240) ausgekuppelt. Folglich findet zwischen
den beiden angetriebenen Achsen (10, 110) ein
Längsausgleich
statt. Die Kupplung (40), die auf der Längsausgleichsgelenkwelle (207)
drehstarr angeordnet ist, verbindet letztere mit dem Antriebskegelrad
(13).
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Zum
Trennen der ersten Achse (10) vom Antriebsstrang wird die
Kupplung (240) geschlossen, während die Kupplung (40)
geöffnet
wird, vgl. 4.
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Selbstverständlich können bei
den Varianten nach den 1 bis 4 die Kupplungen
(140) auch weggelassen werden, so dass die Antriebshalbwellen
der ersten Achse das entsprechende Differential nahezu momentenfrei
in Rotation versetzen.
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Alle
Lagerstellen für
die in den Achsantrieben verwendeten Wellen und Zahnräder sind
nur aus Vereinfachungsgründen
symbolisch als Gleitlager dargestellt. Selbstverständlich sind
die meisten Lagerstellen in den regulären Ausführungen als Wälzlager
ausgebildet.
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5 zeigt
einen mehrfach versetzten Längsschnitt
durch das Differentialgehäuse
(12) des Achskörpers
der vorderen Achse (10). Das Differentialgehäuse (12)
besteht im Ausführungsbeispiel
aus einem vorderen Gehäuseteil
(21), einem Kessel (22) und einem Kesseldeckel
(23). Das z.B. gegossene Gehäuseteil (21) ist an
dem geschweißten
Kessel (22) angeschraubt. Nach hinten ist der Kessel (22) über den
ange schweißten
Kesseldeckel (23) verschlossen. Der Schmierölstand (39)
liegt knapp unterhalb der Antriebshalbwelle (6).
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Das
Antriebskegelrad (13) mit der angeformten Antriebswelle
(14) sitzt beispielsweise im oberen Bereich des vorderen
Gehäuseteils
(21) in den in X-Anordnung positionierten Kegelrollenlagern
(36, 37). Das Antriebskegelrad (13) kämmt mit
dem Tellerrad (102). Letzteres trägt das Ausgleichsgehäuse (103).
Auf dem linken Wellenende der Antriebswelle (14) ist eine
Kupplung (40) und ein Nebenwellenrad (95) angeordnet.
Der Keilwellenprofilabschnitt der Kupplung ist auf dieses Wellenende
z.B. aufgeschraubt. Er verspannt dabei auch die Innenringe der Kegelrollenlager
(36, 37) über
den Innenring eines das Nebenwellenrad (95) lagernden Kombilagers (19).
Bei geöffneter
Kupplung (40) dreht sich das Nebenwellenrad (95)
frei auf der Antriebswelle (14). Ist die Kupplung (40)
geschlossen, so kann die Antriebswelle (14) über das
Verteilerrad (70) von der Käfigantriebswelle (211)
angetrieben werden.
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Die
Käfigantriebswelle
(211) ist zum einen über
das Kegelrollenlager (31) im Gehäuseteil (21) gelagert.
Zum anderen sitzt sie gleitgelagert in einer Stirnbohrung (208)
der Längsausgleichsgelenkwelle (207).
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Auf
der Käfigantriebswelle
(211) sind die Kupplung (240), das Verteilerrad
(70), das Längsausgleichswellenrad
(203) und der Steg (212) angeordnet. Für die Kupplung
(240) hat die Welle (211) z.B. eine Keilwellenverzahnung
(244), auf der die Schaltmuffe (245) geführt ist.
Auch der Steg (212) sitzt mit seinen z.B. zwei bis sechs
Ausgleichskegelrädern (205) über eine
Keilwellenverzahnung auf der Käfigantriebswelle
(211).
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Um
den Steg (212) herum ist ein ringförmiger Käfig (202) angeordnet.
Der auf den gewölbten
Stirnflächen
des Stegs (212) mit geringem Spiel aufliegende Käfig (202)
ist im Bereich der Stegstirnflächen und
der Ausgleichskegelräder
(205) sphärisch
gewölbt.
Zu dem auf der Längsausgleichsgelenkwelle (207)
sitzenden Längsausgleichswellenrad
(204) hin ist der Käfig
zumindest bereichsweise zylinderrohrförmig verlängert. Die Innenwandung dieses
Bereiches liegt – zur
Führung – gleitend
auf dem Zahnkranzrand des Ausgleichswellenrades (204) auf. Letzteres
sitzt über
eine Wellen-Naben-Verbindung drehfest auf der Längsausgleichsgelenkwelle (207).
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Die
Längsausgleichsgelenkwelle
(207) ist im Gehäuseteil
(21) in dem Kegelrollenlager (32) und im Gehäuseteil
(23) in den Lagern (38) gelagert. Die Kegelrollenlager
(38) sitzen in einer im Gehäuseteil (23) eingeschweißten Lagerbuchse
(28) in X-Anordnung.
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Auf
dem aus dem Gehäuseteil
(21) herausragenden Wellenende ist ein Flansch (94)
zur Aufnahme eines Wellengelenkes (18) befestigt. Die Längsausgleichsgelenkwelle
(207) kann beispielsweise als Hohlwelle ausgeführt sein.
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Die 6 zeigt
eine alternative Anordnung für
die Kupplungen (40) und (240). Hier ist auf der
Käfigantriebswelle
(211) nur der Steg (212) drehfest angeordnet.
Auf den gewölbten
Stirnseiten des Steges (212) ist der Käfig beispielsweise ohne Spiel
befestigt. Zudem trägt
der Käfig
(202) an seinem linken Rand eine Vielzahl von Schaltklauen
(215).
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Links
neben dem Steg (212) ist die hohle Längsausgleichsgelenkwelle (206)
z.B. mittels Nadellager auf der Käfigantriebswelle (211)
gelagert. Die Welle (211) trägt an ihrem rechten Ende das Längsausgleichswellenrad
(203). Es ist beispielsweise an der Welle (206)
angeformt. Am linken freien Ende der Welle (206) sitzt
das Verteilerrad (70) über ein
Kombilager (72), das eine Kugel- und eine Nadelreihe umfasst.
Nach 6 kann sich das Verteilerrad (70) auf
der Welle (206) frei drehen. Das Verteilerrad (70)
weist an seiner rechten Stirnseite Schaltklauen auf.
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Zwischen
dem Kombilager (72) und dem Längsausgleichswellenrad (203)
befinden sich auf der Welle (206) zwei Keilwellenprofile
(44, 244) oder dergleichen. Auf den Keilwellenprofilen
(44, 244) lagern längsverschiebbare Schaltmuffen
(43, 243), die über nicht dargestellte Schaltgabeln
bewegt werden können.
Die linke Schaltmuffe (43) greift beim Einkuppeln in die
Schaltklauen des Verteilerrades (70), während die rechte Schaltmuffe
(243) in die Klauen des Käfigs (202) eingreift.
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Ggf.
haben beide Kupplungen (40, 240) ein gemeinsames
Keilwellenprofil. Auch können
beide Schaltmuffen (43, 243) zu einer zusammengefasst sein.
Alternativ kann ferner die Kupplung (40) auf der anderen
Seite des Verteilerrades (70) angeordnet werden.
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7 zeigt
eine Käfigantriebswelle
(211) mit einer Reibkupplung. Dazu sind zwischen den Kegelrollenlagern
(31, 32) der Käfigantriebswelle
(211) das Verteilerrad (70) mit seinem kombinierten
Nadel/Kugellager (72) und dem angeformten Längsausgleichswellenrad
(203), eine reibschlüssige
Schaltkupplung (40) und eine Ölpumpe (80) angeordnet. Dazu
sitzen ver spannt zwischen dem Innenring des Lagers (31)
und dem Steg (212) eine Kupplungsnabe (41), der
Innenring (73) des Wälzlagers
(72) und eine Einstellscheibe (33).
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Auf
dem Innenring (73) ist das Verteilerrad (70) direkt
gelagert. Links neben dem Verteilerrad (70) befindet sich
die tauchgeschmierte Lamellenkupplung (40), die bei Last
ein- und ausgerückt
werden kann. Der Außenring
(51) dieser Kupplung (40) ist mit dem Verteilerrad
(70) verschraubt. Er lagert die Außenlamellen (52) drehfest,
aber axial beweglich. Zwischen den Außenlamellen (52) liegen
die beispielsweise sinusförmig
gewellten Innenlamellen (54). Letztere sind drehfest und
axial beweglich auf der Kupplungsnabe (41) gelagert. Am
Außenring
(51) ist ein Ringzylinder (61) befestigt. Der
Ringzylinder (61) führt
einen hydraulisch betätigbaren
Ringkolben (62). Er hat beispielsweise eine Vielzahl von
radialen Bohrungen (64), die den Zylinderraum (63)
mit der Bohrung (66) der Kupplungsnabe (41) hydraulisch verbinden.
Der Ringkolben (62) wirkt über Druckplatten (55)
auf das Lamellenpaket (52, 54).
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Zwischen
der Kupplung (40) und dem Kegelrollenlager (31)
ist die Ölpumpe
(80) angeordnet. Die Pumpe ist beispielsweise eine Sichelzellenpumpe, deren
Innenrad (81) drehfest auf der rotierenden Kupplungsnabe
(41) sitzt. Das Innenrad (81) treibt das als Hohlrad
ausgeführte
Außenrad
(82) an. Letzteres ist im Flanschdeckel (24),
der hier auch als Pumpengehäuse
benutzt wird, gelagert. Das von der Pumpe (80) über die
Saugbohrung (83) angesaugte 61 wird über eine
Bohrung (84) in einen Ringkanal (85) gefördert. Die
Bohrung (84) und der Ringkanal (85) befinden sich
im Deckel (88) der Pumpe (80). Der Ringkanal (85)
ist mit der Nabenbohrung (42) über mindestens eine Radialbohrung
(86) verbunden. Über
die Montagefuge der dortigen Wellen-Naben-Verbindung (44),
oder über
zusätzliche
Längskanäle, gelangt
das druckbeaufschlagte 61 über weitere Radialbohrungen
(66) in den Ringkanal (65). Über diesen Ringkanal (65)
strömt
das 61 in den Zylinderraum (63). Die nicht benötigte Ölmenge fließt z.B. über ein
Ventil in den Sumpf zurück.
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Soll
die erste Achse vom Kraftfluss des Antriebsstrangs getrennt werden,
wird die Druckseite der Pumpe (80) über ein dann zu betätigendes
Ventil in den Ölsumpf
entlastet.
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Der
Zylinderraum (63) kann zusätzlich auch über eine
separate – hier
nicht dargestellte – Hydraulikleitung
mit Drucköl
aus einer anderen Quelle gespeist werden. Dies würde ein sofortiges Schalten der
Kupplung ermöglichen,
noch bevor der Antriebsstrang in Bewegung versetzt wird.
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Eine
alternative Variante sieht vor, die Kupplung unter der Last einer
mechanischen oder pneumatischen Feder oder einem entsprechenden
Federsystem geschlossen zu halten. Eine hydraulische Ringzylinder-Kolben-Einheit
würde dann
zum Lösen der
Kupplung (40) benutzt werden. In diesem Fall stehen beim
Anfahren des Nutzfahrzeuges zunächst immer
beide Achsen (10, 110) zur Verfügung.
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In
der 8 ist der Gehäuseteil
(21) des Differentialgehäuses (12) der ersten
Achse (10) dimetrisch dargestellt. Das Gehäuseteil
(21) weist zwei, in den hier nicht dargestellten Kessel
hineinragende, Gehäuseinnenstege
(122) auf. Beide Gehäuseinnenstege
(122) haben zueinander fluchtende Bohrungen (123)
zur Aufnahme von flanschartigen Lagerträ gern (124). Die Mittellinien
der Bohrungen (123) liegen z.B. auf der Raddrehachse (3).
Auf den rohrförmigen Abschnitten
der Lagerträger
(124) sitzen in O-Anordnung eingesetzte Kegelrollenlager
(125). Letztere lagern ein Kombinationsbauteil, das aus
dem mit dem Ausgleichsgehäuse
(133) verschraubten Tellerrad (132) besteht.
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Das
Kombinationsbauteil (132/133) weist zwei einander
gegenüberliegende
fluchtende Bohrungen (126) auf, deren Mittellinien ebenfalls
beispielsweise auf der Raddrehachse (3) liegen. In diesen
Bohrungen (126) sind die Achswellenräder (4) gleitgelagert
angeordnet. Die Ausgleichskegelräder, vgl. 1,
und deren Lagerbolzen sind hier nicht dargestellt.
-
Die
Achswellenräder
(4) haben jeweils zentrale Bohrungen (8). Zwischen
den Wandungen der Bohrungen (8) und dem zumindest abschnittsweise zylindrischen
Ende der Antriebshalbwellen (6) sind Nadellager (127)
eingebaut, so dass an dieser Stelle die Achswellenräder (4)
keine drehfeste Verbindung zu den entsprechenden Antriebshalbwellen
(6) haben.
-
Die
drehfeste Verbindung wird nach 8 pro Achsseite über eine
schaltbare Klauenkupplung (140) realisiert. Dazu sitzt
pro Achsseite eine Schaltmuffe (143) über eine Wellen-Naben-Verbindung (144)
auf der Antriebshalbwelle (6) in unmittelbarer Nähe zu dem
nächstgelegenen
Achswellenrad (4). Die nebeneinander liegenden Bauteile
(4) und (143) haben einander zugewandte, mit Schaltklauen
(145) ausgestattete Stirnseiten.
-
Die
Schaltmuffe (143) hat eine Schaltnut (146), in
die eine Schaltgabel (147) eingreift. Letztere wird durch
ein nicht dargestelltes Stellglied angetrieben. Bei einem Betätigen der Kupplung
(140) verrasten die Schaltklauen (145) der Bauteile
(4) und (143) ineinander. Der Kraftschluss zwischen
der Antriebshalbwelle (6) und dem Achswellenrad (4)
ist über
die Wellen-Naben-Verbindung (144), die Schaltmuffe (143)
und die Schaltklauen (145) hergestellt.
-
Das
Zuschalten der ersten Achse (10) mit dem zusätzlichen
Abkuppeln des vorderen Ausgleichsgetriebes kann zum einen vom Fahrer
durch das Betätigen
eines Bedienelements direkt ausgelöst werden. Zum anderen ist
jedoch auch möglich,
das Zuschalten der Achse (10) automatisch zu regeln. Dazu
werden einer Steuerung z.B. fahrdynamische und fahrbahnseitige Informationen
wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung, Motordrehzahl,
Gaspedalstellung, Fahrbahnsteigung und Beladungszustand zugeführt. Eine
Auswertung dieser Informationen steuert dann das Betätigen der
Kupplungen (40, 240) und (140). Lassen
sich aus diesen Informationen beispielsweise ein Anfahren, eine
Bergfahrt oder das Einleiten einer positiven Beschleunigung ermitteln,
so wird, sofern der Beladungszustand des Fahrzeugs diese erfordert,
die erste Achse (10) zugeschaltet.
-
- 1
- Räder der
ersten Achse
- 2
- Räder der
zweiten Achse
- 3
- Raddrehachse,
Achsmittellinie
- 7
- Ausgleichsgetriebe
von (10)
- 8
- Bohrung
in (4)
- 9
- Fahrtrichtung
- 10
- erste
Achse, vorn
- 11
- Achskörper
- 12
- Differentialgehäuse, Gehäuse
- 13
- Antriebskegelrad,
Antriebszahnrad
- 14
- Antriebswelle
- 15
- Mittellinie
- 16
- Gelenkwelle,
Zwischenglied
- 17
- Wellengelenk,
vorn; Kardangelenk
- 18
- Wellengelenk,
hinten; Zwischenglied, Kreuzgelenk, Kardangelenk
- 19
- Kombilager
- 21
- Gehäuseteil,
vorn
- 22
- Kessel
- 23
- Kesseldeckel
- 24
- Flanschdeckel
- 28
- Lagerbuchse
- 31,
32
- Lagerstellen,
Kegelrollenlager
- 33
- Einstellscheibe
- 34
- Antriebsflansch
- 35
- Wellenmutter
- 36,
37
- Lagerstellen,
Kegelrollenlager
- 38
- Lagerstelle
- 39
- Schmierölstand
- 40
- Kupplung,
Synchronisiereinrichtung
- 41
- Kupplungsnabe
- 42
- Nabenbohrung
- 43
- Schaltmuffe,
Schiebemuffe
- 44
- Wellen-Naben-Verbindung
- 51
- Außenring
- 52
- Außenlamellen,
Teile des Lamellenpakets
- 54
- Innenlamellen,
Teile des Lamellenpakets
- 55
- Druckplatten
- 61
- Ringzylinder
- 62
- Ringkolben
- 63
- Zylinderraum
- 64
- Bohrungen,
radial
- 65
- Ringkanal
- 66
- Radialbohrung
- 70
- Verteilerrad
- 71
- Schaltverzahnung,
Außenverzahnung
- 72
- Wälzlager,
kombiniertes Nadel/Kugellager
- 73
- Innenring
- 80
- Ölpumpe,
Sichelzellenpumpe
- 81
- Innenrad
- 82
- Außenrad
- 83
- Saugbohrung
- 84
- Bohrung,
radial
- 85
- Ringkanal
- 86
- Radialbohrung
- 88
- Deckel
- 90
- Nebenwelle
- 95
- Nebenwellenrad
- 94
- Flansch
- 96,
97
- Lagerstellen,
Kegelrollenlager
- 101
- Ausgleichsgetriebe,
Achsantrieb, Differential
- 102
- Tellerrad
- 103
- Ausgleichsgehäuse, Käfig
- 104,
4
- Achswellenräder
- 105
- Ausgleichskegelräder
- 106,
6
- Antriebshalbwellen
- 110
- zweite
Achse, hinten
- 111
- Achskörper
- 112
- Differentialgehäuse
- 113
- Antriebskegelrad,
Antriebszahnrad
- 114
- Antriebswellen
- 116
- Gelenkwelle
- 117
- Wellengelenk,
vorn, Zwischenglied, Kreuzgelenk, Kardangelenk
- 122
- Gehäuseinnenstege
- 123
- Bohrung
- 124
- Lagerträger, flanschartig
- 125
- Kegelrollenlager
- 126
- Bohrung,
Gleitlagerung
- 127
- Nadellager
- 132
- Tellerrad
- 133
- Ausgleichsgehäuse, Käfig
- 140
- Kupplung,
Synchronisiereinrichtung
- 143
- Schaltmuffe,
Schiebemuffe
- 144
- Wellen-Naben-Verbindung
- 145
- Schaltmuffenverzahnung,
Innenverzahnung,
-
- Schaltklauen
- 146
- Schaltnut
- 147
- Schaltgabel
- 148
- Stellglied
- 201
- Längsausgleichsgetriebe,
Achsantrieb, Differential
- 202
- Ausgleichsgehäuse, Käfig
- 203
- Längsausgleichswellenrad
zu (10)
- 204
- Längsausgleichswellenrad
zu (110)
- 205
- Ausgleichskegelräder
- 206
- Längsausgleichsgelenkwelle
zu (10)
- 207
- Längsausgleichsgelenkwelle
zu (110), Durchtriebswelle, Zwischenglied
- 208
- Stirnbohrung
- 211
- Käfigantriebswelle
- 212
- Steg
- 215
- Schaltklauen
- 240
- Kupplung,
Differentialsperre
- 243
- Schaltmuffe,
Schiebemuffe
- 244
- Wellen-Naben-Verbindung
- 245
- Schaltmuffenverzahnung,
Innenverzahnung, Schaltklauen
- 246
- Schaltnut
- 247
- Schaltgabel
- 248
- Stellglied