DE10250481A1 - Portalantrieb - Google Patents

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DE10250481A1
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Germany
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axial forces
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portal
pressure
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DE2002150481
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English (en)
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Michael Dipl.-Ing. Roske
Mathias Dr. Eickhoff
Ünal Dipl.-Ing. Gazyakan
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/043Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/10Road Vehicles
    • B60Y2200/14Trucks; Load vehicles, Busses
    • B60Y2200/143Busses
    • B60Y2200/1432Low floor busses

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Es wird ein Portalantrieb für eine mechanisch angetriebene Niederflurachse eines Fahrzeuges, umfassend eine von einem Differenzial angetriebene Räderanordnung, vorgeschlagen, welche ein Antriebsrad aufweist, das mit Zwischenrädern in Eingriff steht, die mit einem Abtriebsrad kämmen, wobei die Räderanordnung zumindest einen Druckkamm aufweist, um die an den jeweiligen Verzahnungen entstehenden Axialkräfte zumindest im Zugbetrieb aufzunehmen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Portalantrieb für eine mechanisch angetriebene Niederflurachse eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Insbesondere bei Nahverkehrsbussen sowie Stadtbussen ist eine möglichst niedrige Flurhöhe wünschenswert, um den Fahrgästen ein bequemes und zügiges Ein- und Aussteigen zu ermöglichen. Hierfür werden Portalantriebe bzw. Portalachsen eingesetzt, bei welchen die Achswellen gegenüber den Radachsen um einen bestimmten Abstand, der sogenannten Portaltiefe, versetzt sind. Dieser Achsversatz wird durch jeweils ein Zwischengetriebe unmittelbar am Radantrieb, dem sogenannten Portaltrieb, ermöglicht. Auf diese Weise können z.B. Fahrgäste, insbesondere Rollstuhlfahrer oder Kinderwagen möglichst einfach in das Fahrzeug einsteigen bzw. eingeladen werden. Auch bei Nutzfahrzeugen wird durch eine niedrige Flurhöhe der Einsatz erleichtert.
  • Der bekannte Portalantrieb für eine mechanisch angetriebene Niederflurachse eines Fahrzeuges umfasst eine von einem Differential angetriebene Räderanordnung, welche ein Antriebsrad aufweist, das mit Zwischenrädern in Eingriff steht, die mit einem Abtriebsrad kämmen. Bei der bekannten Anordnung weist die mechanisch angetriebene Niederflurachse ein schrägverzahntes, wälzgelagertes Portalgetriebe auf. Das Antriebsrad wird von dem Differential angetrieben, wobei sich eine Leistungsverzweigung auf zwei sich gegenüber liegende Zwischenräder ergibt, wodurch sich ein Radialkraftausgleich an dem Antriebsrad ergibt. Die auf Grund der Schrägverzahnung auftretenden Axialkräfte werden bei dem bekannten Portalantrieb für den Zugbetrieb und den Schubbe trieb jeweils durch ein vorgesehenes Axiallager aufgenommen. Die Verzahnungsaxialkräfte an den Zwischenrädern können ebenfalls durch Axiallager aufgenommen werden. Jedoch wird dabei in Nachteiliger Weise ein Kippmoment erzeugt, das ebenfalls durch die Wälzlagerung aufgenommen wird. Ferner wird eine an dem Abtriebsrad entstehende Axialkraft durch die Wälzlagerung des Abtriebsrades aufgenommen.
  • Auf Grund des bei dem bekannten Portalantrieb entstehenden Kippmomentes können Verformungen des mittragenden Portalgehäuses insbesondere an der radseitigen Portalgehäusewand auftreten, welche in Nachteiliger Weise zu Verlagerungen an dem Axiallager führen kann. Diese Winkelverlagerungen führen dazu, dass nicht sämtliche Wälzkörper der Axiallager über den gesamten Lagerumfang gleichmäßig belastet werden. Dabei übernehmen einzelne Wälzkörper die komplette Verzahnungsaxialkraft im Zugbetrieb, welcher der Hauptbetriebsbereich des Portalantriebes ist. Daraus resultiert eine hohe Belastung der Axiallager, deren Dimensionierung nachteilig beeinflusst wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Portalantrieb der Eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei dem auftretende Axialkräfte an den Verzahnungen der Räderanordnung derart aufgenommen werden, dass insbesondere Verformungen an dem Portalgehäuse und ungleichmäßige Belastungen der Axiallager vermieden werden.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Demnach wird erfindungsgemäß ein Portalantrieb für eine mechanisch angetriebene Niederflurachse vorgeschlagen, bei der die Räderanordnung zumindest einen Druckkamm aufweist, um die an den jeweiligen Verzahnungen entstehenden Axialkräfte zumindest im Haupttriebsbereich, also im Zugbetrieb, aufzunehmen. Auf diese Weise werden die entstehenden Axialkräfte direkt an dem jeweiligen Zahneingriff aufgenommen. Somit werden bei dem erfindungsgemäßen Portalantrieb Verformungen und ungleichmäßige Belastungen, insbesondere der Axiallager vermieden. Demzufolge wird eine sichere Betriebsweise des vorgeschlagenen Portalantriebes ermöglicht.
  • Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können Druckkämme an dem Antriebsrad und/oder an den Zwischenrädern vorgesehen sein. Bei der Verwendung von doppelseitig wirkenden Druckkämmen können die an den jeweiligen Verzahnungen entstehenden Axialkräfte sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb aufgenommen werden.
  • Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass die beschriebene Druckkammanordnung vorzugsweise zusätzlich durch zumindest einen Druckkamm an dem Abtriebsrad ergänzt wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Axialkräfte sämtlicher Zahneingriffe direkt an der jeweiligen Verzahnung abgestützt werden. Daraus ergibt sich eine reduzierte Axial- und/oder Radialbelastung, insbesondere der Zwischenräder und des Abtriebsrades. Somit können die Wälzlager der Zwischenräder und des Abtriebsrades bei gleicher Lebensdauer gewichtsmäßig und kostenmäßig optimiert werden. Es ist auch möglich, dass Druckkämme nur an dem Abtriebsrad vorgesehen sind.
  • Im Rahmen einer nächsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann auch eine kombinierte Anordnung von Druckkämmen und Axiallagern vorgesehen werden. Beispielsweise können die im Zugbetrieb auftretenden Axialkräfte über zumindest einen Druckkamm an dem Antriebsrad und/oder an den Zwischenrädern und/oder an dem Antriebsrad aufgenommen werden, wobei für den Schubbetrieb ein Axiallager beispielsweise an dem Antriebsrad vorgesehen wird.
  • Es ist auch denkbar, dass einseitig wirkende Druckkämme verwendet werden. Dabei kann ein einseitig wirkender Druckkamm bevorzugt die Axialkraft in dem Betriebszustand Vorwärts-Zugbetrieb und Rückwärts-Schubbetrieb oder auch umgekehrt aufnehmen, je nach Wirkungsrichtung des verwendeten Druckkamms. Für die Betriebszustände Vorwärts-Schubbetrieb und Rückwärts-Zugbetrieb kann ein Axiallager verwendet werden. Dabei sollte beachtet werden, dass die Druckkamm-Wirkungsrichtung die häufiger auftretenden Betriebszustände abdecken sollte.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Diese stellen dar
  • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Portalantriebes mit Druckkammanordnungen;
  • 2 eine Prinzipansicht der Räderanordnung des erfindungsgemäßen Portalantriebes; und
  • 3 eine entlang der Schnittlinie III – III geschnittene Ansicht gemäß 2 des erfindungsgemäßen Portalantriebes.
  • In 1 ist eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Portalantriebes für eine mechanisch angetriebene Niederflurachse eines Fahrzeuges dargestellt. Der Portalantrieb umfasst eine von einem Differenzial 4 angetriebene Räderanordnung, welche ein Antriebsrad 6 aufweist, das mit Zwischenrädern 8 in Eingriff steht, die mit einem Abtriebsrad 9 kämmen. Ferner sind über Radlagerungen 10 gelagerte Fahrzeugräder 1 dargestellt, welche entsprechende Radbremsen 2 aufweisen.
  • Die in 1 und in 3 dargestellte Ausführungsform des Portalantriebes unterscheidet sich insbesondere von bekannten Lösungen dadurch, dass Axiallager an dem Antriebsrad 6 nicht benötigt werden. Dafür sind bevorzugt an dem Antriebsrad 6 und an den beiden Zwischenrädern 8 vorzugsweise doppelseitig wirkende Druckkämme 11, 12, 13, 14 vorgesehen. Auf diese Weise können die Axialkräfte direkt an dem jeweiligen Zahneingriff aufgenommen werden. Dabei nimmt der Druckkamm 11 die Axialkräfte im Schubbetrieb und der Druckkamm 12 die Axialkräfte im Zugbetrieb an dem Antriebsrad 6 auf. Der Druckkamm 13 nimmt die Axialkräfte im Schubbetrieb und der Druckkamm 14 nimmt die Axialkräfte im Zugbetrieb an dem Zwischenrad auf.
  • Die beschriebene Druckkammanordnung kann auch durch nicht weiter dargestellte Druckkämme an dem Abtriebsrad 9 ergänzt werden. Vorzugsweise werden auch an dem Abtriebsrad 9 doppelwirkende Druckkämme vorgesehen, um sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb die entstehenden Axialkräfte direkt am Zahneingriff aufnehmen zu können.
  • Durch die vorbeschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Portalantriebes können Antriebsradaxiallagerungen eingespart werden, da die Verzahnungsaxialkräfte direkt an der jeweiligen Verzahnung über die doppelwirkenden Druckkammanordnungen 11 bis 14 aufgenommen werden.
  • Durch die zusätzliche Anordnung von Druckkämmen an dem Abtriebsrad 9 werden die Axialkräfte und die daraus resultierenden Kippmomente sämtlicher Räder der in 2 dargestellten Räderanordnung direkt an dem jeweiligen Zahneingriff aufgenommen, so dass kleinere und damit kostengünstigere Wälzlager für die Zwischenräder 8 und das Abtriebsrad 9 verwendet werden können.
  • Bei einer nicht weiter dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zumindest ein Axiallager z. B. an dem Antriebsrad 6 vorgesehen ist, um bevorzugt im Schubbetrieb die Axialkräfte aufzunehmen. Auf diese Weise wird eine kombinierte Anordnung von zumindest einem Druckkamm 12, 14 und einem Axiallager vorgeschlagen. Vorzugsweise kann im Hauptbetriebsbereich „Zugbetrieb" die Axialkraft von einem einseitig wirkenden Druckkamm 12, 14 aufgenommen werden, wobei im Schubbetrieb die Axialkraft von dem Axiallager an dem Antriebsrad 6 aufgenommen wird.
  • 1
    Fahrzeugrad
    2
    Radbremse
    4
    Differenzial
    6
    Antriebsrad
    8
    Zwischenräder
    9
    Abtriebsrad
    10
    Radlagerung
    11
    Antriebsrad-Druckkamm Schubbetrieb
    12
    Antriebsrad-Druckkamm Zugbetrieb
    13
    Zwischenrad-Druckkamm Schubbetrieb
    14
    Zwischenrad-Druckkamm Zugbetrieb

Claims (6)

  1. Portalantrieb für eine mechanisch angetriebene Niederflurachse eines Fahrzeuges, umfassend eine von einem Differential angetriebene Räderanordnung, welche ein Antriebsrad aufweist, das mit Zwischenrädern in Eingriff steht, die mit einem Antriebsrad kämmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Räderanordnung zumindest einen Druckkamm (11, 12, 13, 14) aufweist, um die an den jeweiligen Verzahnungen entstehenden Axialkräfte zumindest im Zugbetrieb aufzunehmen.
  2. Portalantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Druckkämme (11, 12, 13, 14) an dem Antriebsrad (6) und an den Zwischenrädern (8) vorgesehen sind.
  3. Portalantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkämme (11, 12 , 13, 14) als doppelseitig wirkende Druckkämme an dem Antriebsrad (6) und an den Zwischenrädern (8) ausgebildet sind, sodass die an den jeweiligen Verzahnungen entstehenden Axialkräfte sowohl im Zugbetrieb als auch im Schubbetrieb aufnehmbar sind.
  4. Portalantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Druckkamm an dem Abtriebsrad (9) vorgesehen ist.
  5. Portalantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätz lich zumindest ein Axiallager an dem Antriebsrad (6) vorgesehen ist, um im Schubbetrieb die Axialkräfte aufzunehmen.
  6. Portalantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Druckkamm (12, 14) derart angeordnet ist, dass im Zugbetrieb die Axialkräfte aufgenommen werden, und dass das Axiallager derart angeordnet ist, dass dieses im Schubbetrieb die Axialkräfte aufnimmt.
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