DE102013209324B4

DE102013209324B4 - Portalachse

Info

Publication number: DE102013209324B4
Application number: DE102013209324.1A
Authority: DE
Inventors: Alexander ENDERL; Paul Lenz; Horst SIGL; Klaus Alesch; Rudolf Neumüller; Daniel Dudek; Peter Haselberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2024-04-18
Anticipated expiration: 2033-05-22
Also published as: WO2014187637A1; DE102013209324A1

Abstract

Portalachse für ein Fahrzeug, mit einem Portalgehäuse (1), in dem ein Portalantrieb mit einem Antriebsrad (2) und einem damit kämmenden Abtriebsrad (3) angeordnet ist und das in seinem unteren Bereich einen Ölsumpf aufweist, wobei das Abtriebsrad (3) drehfest mit einer sich koaxial zur Drehachse (5) des Abtriebsrades (3) erstreckenden Abtriebswelle (4) verbunden ist, die sich durch eine Koaxialöffnung (8) eines drehfesten Nabenträgers (7) erstreckt, und das Abtriebsrad (3) über eine Abtriebsradlagerung (6) an dem Nabenträger (7) oder dem Portalgehäuse drehbar gelagert ist, mit einer ein Fahrzeugrad tragenden Radnabe (10), die eine konzentrische Lageröffnung aufweist, in der eine Radlagerung (9) angeordnet ist, mittels der die Radnabe (10) auf dem Nabenträger (7) drehbar gelagert ist, wobei das dem Abtriebsrad (3) entgegengesetzte Ende der Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) und der Lageröffnung der Radnabe (10) von einem Deckel (11) verschlossen sind, mit einem im Nabenträger (7) und/oder dem Portalgehäuse ausgebildeten Ölkanal (14), der von dem oberen Bereich des Abtriebrades (3) zur Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) führt, wobei der den oberen Bereich des Abtriebsrades (3) umschließende Bereich des Portalgehäuses (1) und/oder Nabenträgers (7) mit einer Ölfangkammer (15) im oberen Bereich des Nabenträgers (7) verbunden ist, von der der Ölkanal (14) in den unteren Bereich der Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) führt, der axial durch eine radial zur Abtriebswelle (4) gerichtete Schottwand (12) gegenüber dem unteren Bereich des Abtriebsrades (3) abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkanal (14) in dem dem Abtriebsrad (3) zugewandten Endbereich des Nabenträgers (7) ausgebildet ist und der Ölkanal (14) von einer an der äußeren Oberseite des Nabenträgers (7) ausgebildeten Ölfangkammer (15) zu dem unteren Bereich der Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) führt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Portalachse für ein Fahrzeug, mit einem Portalgehäuse, in dem ein Portalantrieb mit einem Antriebsrad und einem damit kämmenden Abtriebsrad angeordnet ist und das in seinem unteren Bereich einen Ölsumpf aufweist, wobei das Abtriebsrad drehfest mit einer sich koaxial zur Drehachse des Abtriebsrades erstreckenden Abtriebswelle verbunden ist, die sich durch eine Koaxialöffnung eines drehfesten Nabenträgers erstreckt, und das Abtriebsrad über eine Abtriebsradlagerung an dem Nabenträger oder dem Portalgehäuse drehbar gelagert ist, mit einer ein Fahrzeugrad tragenden Radnabe, die eine konzentrische Lageröffnung aufweist, in der eine Radlagerung angeordnet ist, mittels der die Radnabe auf dem Nabenträger drehbar gelagert ist, wobei das dem Abtriebsrad entgegengesetzte Ende der Koaxialöffnung des Nabenträgers und der Lageröffnung der Radnabe von einem Deckel verschlossen sind, mit einem im Nabenträger und/oder dem Portalgehäuse ausgebildeten Ölkanal, der von dem oberen Bereich des Abtriebrades zur Koaxialöffnung des Nabenträgers führt.
Bei derartigen Portalachsen wird durch das Antriebsrad und das Abtriebsrad des Portalantriebs Öl aus dem Ölsumpf zu dem Ölkanal transportiert und durch den Ölkanal zur Antriebswelle geleitet und diese benetzt, von wo aus eine Schmierung der Abtriebsradlagerung und der Radlagerung erfolgen soll. Aufgrund der größeren Entfernung zur Radlagerung kann es zu einer unzureichenden Ölschmierung der Lager kommen. Weiterhin kann eine Wasserkontaminierung des Öls zu Korrosion in von dem Ölkanal weiter entfernten und dadurch nicht ausreichend von Öl benetzten Bereichen kommen. Dies kann zu einem Ausfall von Wellendichtringen sowie der Radlagerung und damit im schlimmsten Fall zu einem Radverlust führen.
Die Schrift US 2003 / 0 216 210 A1 offenbart eine Portalachsanordnung mit einer Differentialbaugruppe mit einer Antriebsradbaugruppe, einer Zahnradbaugruppe, einem Getriebegehäuse mit zwei Lageranordnungen, die in dem durch das Getriebegehäuse definierten Hohlraum angeordnet sind, um die Welle und das angetriebene Zahnrad zu tragen.
Aus der DE 10 2004 043 285 A1 ist eine Portalachse für niederflurige Kraftfahrzeuge bekannt, umfassend für jedes Rad einen Portaltrieb mit einem Portalgehäuse und einem Portaldeckel, dessen Abtriebsrad mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist, wobei die Abtriebswelle mit der Radnabe drehfest verbunden ist, die mittels eines Nabenträgers gelagert ist, und der Nabenträger und das Portalgehäuse als eine Einheit ausgebildet sind.
Das Dokument DE 10 2004 043 286 A1 offenbart eine Einrichtung zur Schmierung der Lagerung des Abtriebsrades eines Portaltriebs, umfassend zumindest einen mit dem Ölsumpf verbundenen Ölkanal, mittels dessen das Spritzöl, welches durch den Zahneingriff des Abtriebsrades entsteht, an die Lagerstellen der Lagerung geführt wird.
Aus der US 2004 / 0 200 660 A1 ist eine Achsausführung in Portalanordnung mit einem Achsgehäuse mit einem Hauptantrieb bekannt, mit an beiden Enden des Achsgehäuses befestigten Portalantrieben und mit Radendantriebseinheiten, die an Portalantriebsgehäusen befestigt sind, wobei ein Abtrieb jedes Portaltriebs jeweils durch eine Hohlspindel mit den Fahrzeugfelgen verbunden ist, die durch vorgespannte Kegelrollenlager drehbar in einem Getriebegehäuse jeder Radendantriebsanordnung gelagert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Portalachse der eingangs genannten Art zu schaffen, die die o.g. Nachteile vermeidet und bei der alle Bereiche innerhalb des Nabenträgers im Betrieb der Portalachse gut mit Öl benetzt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der den oberen Bereich des Abtriebrades umschließende Bereich des Portalgehäuses und/oder Nabenträgers mit einer Ölfangkammer im oberen Bereich des Nabenträgers verbunden ist, von der der Ölkanal in den unteren Bereich der Koaxialöffnung des Nabenträgers führt, der axial durch eine radial zur Abtriebswelle gerichtete Schottwand gegenüber dem unteren Bereich des Abtriebsrades abgetrennt ist.
Durch diese Ausbildung gelangt das Öl über den Ölkanal in den unteren Bereich der Koaxialöffnung des Nabenträgers, in dem es gesammelt wird und von wo es sich gut in die weiteren Bereiche innerhalb des Nabenträgers verteilen und diese benetzen kann.
Es versteht sich, dass auch mehrere Ölkanäle von der Ölfangkammer zur Koaxialöffnung des Nabenträgers führen können.
Vorzugsweise weist die Koaxialöffnung des Nabenträgers einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Weist die Koaxialöffnung des Nabenträgers in seinem dem Abtriebsrad zugewandten Endbereich einen einen zweiten Ölsumpf bildenden vergrößerten Durchmesser gegenüber dem dem Abtriebsrad abgewandten Endbereich auf, so steht ein vergrößertes Ölvolumen zum noch besseren Benetzen der Bereiche innerhalb des Nabenträgers zur Verfügung.
Dazu kann in einfacher Weise der dem Abtriebsrad zugewandte Endbereich der Koaxialöffnung im Wesentlichen konisch in den dem Abtriebsrad abgewandten Endbereich der Koaxialöffnung übergehen.
Keine zusätzlichen Bauteile werden benötigt, wenn der Ölkanal in erfindungsgemäßer Weise in dem dem Abtriebsrad zugewandten Endbereich des Nabenträgers ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß führt dabei der Ölkanal von einer an der äußeren Oberseite des Nabenträgers ausgebildeten Ölfangkammer zu dem unteren Bereich der Koaxialöffnung des Nabenträgers. So
erfolgt zunächst ein Sammeln von Öl. Damit wird dem unteren Bereich der Koaxialöffnung konzentriert ein größeres Volumen an Öl zugeführt.
Dabei kann die Ölfangkammer im oberen Bereich des Nabenträgers eine sich ganz oder teilweise über den oberen Bereich der zylindrischen Mantelfläche des Nabenträgers radial umlaufend erstreckende, nutartige Vertiefung sein und der Ölkanal von einem oder beiden Endbereichen der nutartigen Vertiefung zu dem unteren Bereich der Koaxialöffnung des Nabenträgers führen.
Wenn dabei im Boden der nutartigen Vertiefung ein offener Leitkanal zur Mündung des Ölkanals in die nutartige Vertiefung führt, erfolgt ein besonders gutes Zuleiten des Öls zum Ölkanal.
Ist in der Wandung der Koaxialöffnung des Nabenträgers eine sich annähernd axial erstreckende Ölführungsnut ausgebildet, so kann über diese Ölführungsnut Öl gut in von dem Ölkanal entferntere Bereiche gelangen und dort für eine gute Ölbenetzung sorgen.
Die Ölführungsnut führt vorzugsweise vom Bereich des zweiten Ölsumpfes zu dem dem Abtriebsrad abgewandten Endbereich der Koaxialöffnung.
Ist die Ölführungsnut in dem oberen Bereich der Koaxialöffnung ausgebildet, so wird von ihr das von der rotierenden Abtriebswelle hochgeschleuderte Öl aufgenommen und weitergeleitet.
Ist dabei die Ölführungsnut über ihre Erstreckung von dem zweiten Ölsumpf zum dem Abtriebsrad entfernten Ende des Nabenträgers vom oberen Bereich der Koaxialöffnung nach unten geneigt, so erfolgt eine gute Weiterleitung bis zu dem dem Abtriebsrad entfernten Ende der Abtriebswelle.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt

1 eine Seitenansicht eines linken Endbereichs einer Portalachse im Längsschnitt
2 die Seitenansicht des linken Endbereichs einer Portalachse im Längsschnitt nach 1 ohne Antriebswelle
3 eine Seitenansicht des Nabenträgers der Portalachse nach 1
4 eine Draufsicht des Nabenträgers der Portalachse nach 1.

Die dargestellte Portalachse weist in einem Portalgehäuse 1 einen Portalantrieb auf, der aus einem Antriebsrad 2 und einem mit dem Antriebsrad 2 kämmenden Abtriebsrad 3 besteht.
Im unteren Bereich des Portalgehäuses 1, in dem das Antriebsrad 2 angeordnet ist, ist ein nicht dargestellter erster Ölsumpf vorhanden.
Das Abtriebsrad 3 ist fest auf einer Abtriebswelle 4 angeordnet, die sich koaxial zur Drehachse 5 des Abtriebrades 3 erstreckt.
Das Abtriebsrad 3 ist über eine Abtriebsradlagerung 6 an einem mit dem Portalgehäuse 1 fest verbundenen, drehfesten Nabenträger 7 runden Querschnitts drehbar gelagert, wobei der Außenring der Abtriebsradlagerung 6 in eine durchgehende Koaxialöffnung 8 des Nabenträgers 7 eingesetzt ist und die Abtriebswelle 4 die Koaxialöffnung 8 mit radialem Spiel durchragt.
Auf dem dem Abtriebsrad 3 entfernten Ende des Nabenträgers 7 ist über eine Radlagerung 9 eine Radnabe 10 drehbar gelagert.
Das dem Abtriebsrad 3 entfernte Ende der Abtriebswelle 4 ragt aus der Koaxialöffnung 8 heraus und ist mit einem einen Deckel bildenden Flansch 11 versehen, der axial an der dem Abtriebsrad 3 entfernten Stirnseite der Radnabe 10 in Anlage ist. Über eine Schraubverbindung ist der Flansch 11 fest mit der Radnabe 10 verbunden, so dass eine Drehbewegung des Abtriebsrades 3 über die Abtriebswelle 4 und den Flansch 11 auf die Radnabe 10 übertragen wird, auf der wiederum die nicht dargestellte Felge eines Rades angeordnet ist
Die Koaxialöffnung 8 besitzt einen kreisförmigen Querschnitt und geht von ihrem dem Abtriebsrad 3 entfernteren Bereich 20 geringeren Durchmessers im Wesentlichen konisch sich erweiternd in ihren dem Abtriebsrad 3 zugewandten Endbereich über.
Dieser im Wesentlichen konisch sich erweiternde Endbereich der Koaxialöffnung 8 weist nahe der Abtriebsradlagerung 6 in ihrem unteren Bereich eine Schottwand 12 auf, die sich radial bis nahe an die Abtriebswelle 4 erstreckt, so dass in diesem Endbereich der Koaxialöffnung ein zweiter Ölsumpf 13 gebildet ist.
In diesen zweiten Ölsumpf 13 mündet ein Ölkanal 14, der in dem Nabenträger 7 ausgebildet ist und dessen anderes Ende in eine Ölfangkammer 15 mündet. Die Ölfangkammer 15 ist an der äußeren zylindrischen Mantelfläche 16 an dem dem Abtriebsrad 3 zugewandten oberen Endbereich des Nabenträgers 7 radial umlaufend als nutartige Vertiefung zwischen einer im oberen Bereich radial umlaufenden Ölfangwand 17 und einem Nabenträgerflansch 18 ausgebildet. Durch den Portaltrieb aus dem ersten Ölsumpf mitgerissenes Öl wird durch die Drehbewegung des Abtriebsrades 3 in die Ölfangkammer 15 geleitet und gelangt dort an einem der Enden der Ölfangkammer 15 zu einer der Mündungen der Ölkanäle 14, durch den es in den zweiten Ölsumpf 13 fließt.
Zur Unterstützung der Zuleitung zu den Mündungen der Ölkanäle 14 sind am Boden der Ölfangkammer 15 zu diesen Mündungen führende vertiefte offene Leitkanäle 19 ausgebildet.
Da der zweite Ölsumpf 13 bis nahe an die Mantelfläche der Abtriebswelle 4 reicht, wird von dieser Öl mitgerissen und benetzt die Mantelfläche der Abtriebswelle 4. Ein Teil des in dem Endbereich 20 geringeren Durchmessers der Koaxialöffnung von der Abtriebswelle 4 wieder heruntergeschleuderten Öls gelangt in eine Ölführungsnut 21, die im oberen Bereich der Wandung der Koaxialöffnung 8 ausgebildet ist und sich von dem zweiten Ölsumpf 13 zum dem Abtriebsrad 3 entfernten Ende des Nabenträgers 7 erstreckt.
Dabei ist die Ölführungsnut 21 über ihre Erstreckung von dem zweiten Ölsumpf 13 zum dem Abtriebsrad 3 entfernten Ende des Nabenträgers 7 vom oberen Bereich der Koaxialöffnung 8 nach unten geneigt, so dass das von der Ölführungsnut 21 aufgenommene Öl bis in den dem Abtriebsrad 3 entfernten Bereich der Koaxialöffnung 8 fließen kann.
Bezugszeichen

1: Portalgehäuse
2: Antriebsrad
3: Abtriebsrad
4: Abtriebswelle
5: Drehachse
6: Abtriebsradlagerung
7: Nabenträger
8: Koaxialöffnung
9: Radlagerung
10: Radnabe
11: Flansch
12: Schottwand
13: zweiter Ölsumpf
14: Ölkanal
15: Ölfangkammer
16: Mantelfläche
17: Ölfangwand
18: Nabenträgerflansch
19: Leitkanal
20: Endbereich
21: Ölführungsnut

Claims

Portalachse für ein Fahrzeug, mit einem Portalgehäuse (1), in dem ein Portalantrieb mit einem Antriebsrad (2) und einem damit kämmenden Abtriebsrad (3) angeordnet ist und das in seinem unteren Bereich einen Ölsumpf aufweist, wobei das Abtriebsrad (3) drehfest mit einer sich koaxial zur Drehachse (5) des Abtriebsrades (3) erstreckenden Abtriebswelle (4) verbunden ist, die sich durch eine Koaxialöffnung (8) eines drehfesten Nabenträgers (7) erstreckt, und das Abtriebsrad (3) über eine Abtriebsradlagerung (6) an dem Nabenträger (7) oder dem Portalgehäuse drehbar gelagert ist, mit einer ein Fahrzeugrad tragenden Radnabe (10), die eine konzentrische Lageröffnung aufweist, in der eine Radlagerung (9) angeordnet ist, mittels der die Radnabe (10) auf dem Nabenträger (7) drehbar gelagert ist, wobei das dem Abtriebsrad (3) entgegengesetzte Ende der Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) und der Lageröffnung der Radnabe (10) von einem Deckel (11) verschlossen sind, mit einem im Nabenträger (7) und/oder dem Portalgehäuse ausgebildeten Ölkanal (14), der von dem oberen Bereich des Abtriebrades (3) zur Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) führt, wobei der den oberen Bereich des Abtriebsrades (3) umschließende Bereich des Portalgehäuses (1) und/oder Nabenträgers (7) mit einer Ölfangkammer (15) im oberen Bereich des Nabenträgers (7) verbunden ist, von der der Ölkanal (14) in den unteren Bereich der Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) führt, der axial durch eine radial zur Abtriebswelle (4) gerichtete Schottwand (12) gegenüber dem unteren Bereich des Abtriebsrades (3) abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkanal (14) in dem dem Abtriebsrad (3) zugewandten Endbereich des Nabenträgers (7) ausgebildet ist und der Ölkanal (14) von einer an der äußeren Oberseite des Nabenträgers (7) ausgebildeten Ölfangkammer (15) zu dem unteren Bereich der Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) führt.
Portalachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Portalachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) in ihrem dem Abtriebsrad (3) zugewandten Endbereich einen einen zweiten Ölsumpf (13) bildenden, vergrößerten Durchmesser gegenüber dem dem Abtriebsrad (3) abgewandten Endbereich (20) aufweist.
Portalachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Abtriebsrad (3) zugewandte Endbereich der Koaxialöffnung (8) im Wesentlichen konisch in den dem Abtriebsrad (3) abgewandten Endbereich (20) der Koaxialöffnung (8) übergeht.
Portalachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölfangkammer (15) im oberen Bereich des Nabenträgers (7) eine sich ganz oder teilweise über den oberen Bereich der zylindrischen Mantelfläche (16) des Nabenträgers (7) radial umlaufend erstreckende, nutartige Vertiefung ist und der Ölkanal (14) von einem oder beiden Endbereichen der nutartigen Vertiefung zu dem unteren Bereich der Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) führt.
Portalachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden der nutartigen Vertiefung ein offener Leitkanal (19) zur Mündung des Ölkanals (14) in die nutartige Vertiefung führt.
Portalachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung der Koaxialöffnung (8) des Nabenträgers (7) eine sich annähernd axial erstreckende Ölführungsnut (21) ausgebildet ist.
Portalachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungsnut (21) vom Bereich des zweiten Ölsumpfes (13) zu dem dem Abtriebsrad (3) abgewandten Endbereich (20) der Koaxialöffnung (8) führt.
Portalachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungsnut (21) in dem oberen Bereich der Koaxialöffnung (8) ausgebildet ist.
Portalachse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölführungsnut (21) über ihre Erstreckung von dem zweiten Ölsumpf (13) zum dem Abtriebsrad (3) entfernten Ende des Nabenträgers (7) vom oberen Bereich der Koaxialöffnung (8) nach unten geneigt ist.