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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Portalantrieb für
eine mechanisch angetriebene Niederflurachse eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
der Zeichnungen beispielhaft näher
erläutert.
Diese stellen dar
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1 eine
schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Portalantriebes
mit Druckkammanordnungen;
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2 eine
Prinzipansicht der Räderanordnung
des erfindungsgemäßen Portalantriebes;
und
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3 eine
entlang der Schnittlinie III – III
geschnittene Ansicht gemäß 2 des erfindungsgemäßen Portalantriebes.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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