DE10303775B4

DE10303775B4 - Fahrzeugachse

Info

Publication number: DE10303775B4
Application number: DE2003103775
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl.-Ing. Reichler
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-02-01
Also published as: DE10303775A1

Abstract

Fahrzeugachse mit mindestens
– einer Antriebswelle (11) und
– einer drehfest mit einer Radnabe (17) und einer Bremsscheibe (18) verbundenen Abtriebswelle (13),
wobei
– zwischen die Antriebswelle (11) und die Abtriebswelle (13) eine lediglich einem Fahrzeugrad zugeordnete Getriebestufe (12) zwischengeschaltet ist,
– die Abtriebswelle (13) gegenüber einem Gehäuse (15) unter Abdichtung mittels eines Dichtelementes (16) mit einer Lagerung gelagert ist,
– die Lagerung der Abtriebswelle (13) gegenüber dem Gehäuse (15) mit einem axialen Sicherungselement (44) gesichert ist
– ein aus dem Gehäuse (15) auskragender Teil der Abtriebswelle (13) die Radnabe (17) trägt und
– die innere Wirkfläche des Dichtelementes (16) die Mantelfläche des axialen Sicherungselementes (44) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugachse.

Aus der Druckschrift US 6,095,005 A ist eine Portalachse bekannt, welche über eine Antriebsachse sowie eine drehfest mit einer Radnabe und einer Bremstrommel verbundene Abtriebswelle verfügt. Zwischen die Antriebsachse und die Abtriebswelle ist eine lediglich einem Fahrzeugrad zugeordnete Getriebestufe zwischengeschaltet. Die Getriebestufe ist hierbei als Stirnradstufe ausgebildet mit einem Antriebszahnrad, welches drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, und einem Abtriebszahnrad, welches drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Abtriebszahnrad und Abtriebswelle sind als separate Bauteile ausgebildet und mittels einer Welle-Nabe-Verbindung drehfest miteinander verbunden. Die Abtriebswelle ist gegenüber dem Gehäuse unter Abdichtung mittels eines Dichtungselementes mit einer Lagerung gelagert. Die Lagerung der Abtriebswelle gegenüber dem Gehäuse ist mit Kegelrollenlagern in O-Anordnung ausgebildet und mit einem als Wellenmutter ausgebildeten axialen Sicherungsmittel gesichert. Ein aus dem Gehäuse auskragender Teil der Abtriebswelle trägt die Radnabe, welche einstückig mit der Abtriebswelle ausgebildet ist.

Aus den Druckschriften DE 100 52 952 A1 , DE 196 04 730 A1 und US 4,036,330 ist der Einsatz von Bremsscheiben in Portalachsen bekannt.

Der Erfindung legt die Aufgabe zugrunde, eine hinsichtlich der Fertigung, der Montage und der Wartung verbesserte Fahrzeugachse vorzuschlagen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 und durch die Merkmale des Anspruchs 4. Demgemäß verfügt die Fahrzeugachse über eine Antriebswelle und eine drehfest mit einer Radnabe und einer Bremsscheibe verbundene Abtriebswelle. Zwischen die Antriebswelle und die Abtriebswelle ist eine lediglich einem Fahrzeugrad zugeordnete Getriebestufe zwischengeschaltet. Hierdurch ist es, insbesondere in unmittelbarer Umgebung des Fahrzeugrades, möglich, zusätzlich zu einem etwaigen Getriebe sowie einem Verteilergetriebe das von einem Antriebsaggregat gelieferte Antriebsmoment weiter zu über- oder untersetzen. Hierbei ist die (radnahe) Getriebestufe lediglich einem Fahrzeugrad zugeordnet, d.h. die Getriebestufe ist u.U. nicht auf das gesamte Antriebsmoment auszulegen. Die Getriebestufe erhöht darüber hinaus nicht den erforderlichen Bauraum des Getriebes oder des Verteilergetriebes, sondern kann ohnehin vorhandene Bauräume im Bereich der Achse, insbesondere in unmittelbarer Umgebung der Radnabe bzw. des Fahrzeugrades, nutzen. Die Abtriebswelle ist gegenüber einem Gehäuse unter Abdichtung mit einer Lagerung gelagert, wobei die Lagerung der Abtriebswelle gegenüber dem Gehäuse mit einem axialen Sicherungselement gesichert ist. Das Gehäuse bildet somit mit der Abtriebswelle eine kompakte Baueinheit, welche insbesondere vormontiert werden kann. Hierdurch wird die Montage und/oder Wartung vereinfacht. Ein aus dem Gehäuse auskragender Teil der Abtriebswelle trägt die Radnabe. Die Radnabe kann daher ohne Demontage der Lagerung und/oder der Dichtung von der Abtriebswelle gelöst werden.

Gemäß der Lösung nach Anspruch 1 ist bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugachse die innere Wirkfläche des Dichtelementes die Mantelfläche des axialen Sicherungselementes. Im Fall der Ausbildung des axialen Sicherungselementes als Wellenmutter bedeutet dies, dass die äußere, zylinderförmige Mantelfläche der Wellenmutter auf einfache Weise entsprechend den Anforderungen an eine Dichtfläche gefertigt werden kann und eine entsprechende aufwendige Fertigung einer Funktionsfläche auf der Abtriebswelle vermieden ist. Die Wellenmutter ist demgemäss multifunktional, nämlich einerseits zur axialen Sicherung der mit dieser verspannten Bauteile und andererseits zur Bildung einer Gegenfläche des Dichtelementes, ausgebildet

Gemäß der Lösung nach Anspruch 4 ist die Radnabe mit einem weiteren Sicherungselement gegen das axiale Sicherungselement verspannt. Während hierbei z.B. eine (erste) Wellenmutter der Sicherung der Lagerung dient, wird mittels z.B. einer weiteren Wellenmutter die Radnabe gesichert, so dass diese im Wartungs- oder Montage fall unabhängig von der Lagerung von der Fahrzeugachse lösbar ist.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung ist die Getriebestufe als Stirnradpaar ausgebildet mit einem Antriebszahnrad, welches drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, und einem Abtriebszahnrad, welches drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Eine derartige Getriebestufe stellt eine besonders einfache Getriebestufe dar, mittels welcher auf kompaktem Bauraum je nach Auslegung unterschiedliche Übersetzungen realisierbar sind und welche keine zusätzliche Lagerung rotierender Bauteile erfordert.

Nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeugachse ist die Lagerung der Abtriebswelle mit Kegelrollenlagern in O-Anordnung ausgebildet. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist sowohl eine effektive Abstützung von Querkräften und Momenten als auch von Axialkräften der Abtriebswelle bei geringen erforderlichen Einbauräumen gewährleistet.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugachse die Abtriebswelle zweistückig ausgebildet mit einem ungefähr hohlzylinderförmigen Wellenkörper und dem Abtriebszahnrad, welches mittels einer Welle-Nabe-Verbindung mit dem Wellenkörper drehfest verbunden ist. Durch die zweistückige Ausbildung können die vorgenannten Bauteile separat gefertigt werden, wodurch sich eine Vereinfachung der Fertigung, insbesondere unter Verringerung des Materialaufwandes, ergibt.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Fahrzeugachse ist das axiale Sicherungselement als Wellenmutter ausgebildet. Mittels der Wellenmutter sind die Innenringe der Lagerung sowie das Abtriebszahnrad gegen einen der Abtriebswelle zugeordneten Absatz gemeinsam verspannbar, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Distanzstückes. Hierdurch ergibt sich eine weiter verbesserte Montage bzw. Demontage. Die Innenringe der Lagerung sowie das beispielsweise zwischen diesen angeordnete Abtriebszahnrad können nacheinander auf die Abtriebswelle "aufgefädelt" werden und abschließend mit der Wellenmutter gemeinsam fixiert werden.

Ein besonders einfacher Aufbau der Fahrzeugachse ergibt sich, wenn die Radnabe die Bremsscheibe trägt. Dies hat den Vorteil, dass ohne eine Betätigung des axialen Sicherungselementes für die Lagerung mittels des weiteren axialen Sicherungselementes auf einfache Weise die Radnabe einschließlich der Bremsscheibe von der Fahrzeugachse bzw. dem Fahrzeug gelöst werden kann. Hierdurch ist eine vereinfachte Begutachtung oder ein vereinfachter Austausch der Bremsscheibe ermöglicht, bei welchem eine Neumontage oder Neujustierung der Lagerung und/oder ein Ablassen des in der Fahrzeugachse angeordneten Öles nicht notwendig ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fahrzeugachse wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Fahrzeugachse.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugachse findet Einsatz als (Teil einer) Vorderachse und/oder Hinterachse, insbesondere als lenkergeführte oder schubrohrgeführte Portalachse, von Kraftfahrzeugen, Nutzfahrzeugen oder Busfahrzeugen.
Gemäß der einzigen Figur verfügt eine Fahrzeugachse 10 über eine Antriebswelle 11, von der ein Antriebsmoment über eine Getriebestufe 12 auf eine parallel zur Antriebswelle 11 orientierte Abtriebswelle 13 übertragbar ist. Die Abtriebswelle 13 ist über eine mit zwei Kegelrollenlagern 14 in O- Anordnung gebildete Lagerung gegenüber einem Gehäuse 15 gelagert und in einem Bereich eines Austrittes der Abtriebswelle 13 über ein Dichtelement 16 gegenüber der Umgebung abgedichtet. Der aus dem Gehäuse 15 auskragende Teilbereich der Abtriebswelle 13 trägt eine Radnabe 17, an welcher eine Bremsscheibe 18 befestigt ist. Die Fahrzeugachse 10 ist im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsachse angeordnet und geeignet gegenüber der Fahrzeugkarosserie abgestützt. Die Antriebswelle 11 wird mit einem Antriebsmoment eines Antriebsaggregates, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Getriebes und/oder eines Verteilergetriebes beaufschlagt.
Das Gehäuse 15 ist im dargestellten Bereich mit einem Grundkörper 20 und einem Lagerdeckel 21 gebildet. Der Grundkörper 20 verfügt über einen im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildeten Teilbereich 22, welcher in dem dem Fahrzeugrad zugewandten Endbereich über eine Schweißnaht 23 mit einem Lagerkörper 24 verschweißt ist. Lagerkörper 24 und Lagerdeckel 21 sind unter Abdichtung miteinander verschraubbar und bilden einen Aufnahmeraum für die Getriebestufe 12, die Kegelrollenlager 14 und weitere Lagerelemente für die Antriebswelle 11. Den Lagerkörper 24 durchdringt ein Drehzahlsensor 25, welcher mit einer geeignet ausgebildeten Gegenfläche der Antriebswelle 11 zusammenwirkt.
Der Lagerkörper 24 einerseits und der Lagerdeckel 21 andererseits verfügen über fluchtende, einander abgewandte zylinder förmige Ausnehmungen 26, 27, in welchen als Lagerflächen die Kegelrollenlager 28, 29 in X-Anordnung Aufnahme finden, wobei das in dem Lagerdeckel 21 angeordnete Kegelrollenlager 28 kleiner ist als das Kegelrollenlager 29.
Die Kegelrollenlager 28, 29 lagern eine Hohlwelle 30. In die Hohlwelle 30 tritt die Antriebswelle 11 ein. Zur Übergabe des Antriebsmomentes verfügen die Antriebswelle 11 über eine Außenverzahnung sowie die Hohlwelle 30 über eine korrespondierende Innenverzahnung, insbesondere eine Keilverzahnung. Die Hohlwelle 30 weist ein Antriebszahnrad 31 auf, welches gemäß dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit der Hohlwelle 30 gefertigt ist.
Das Kegelrollenlager 28 stützt sich nach innen an einem dem Antriebszahnrad 31 vorgelagerten Wellenabsatz der Hohlwelle 30 ab. Das Kegelrollenlager 29 stützt sich axial nach innen gegenüber einem mit dem Antriebszahnrad 31 gebildeten Wellenabsatz ab. Axial nach außen stützen sich die Außenringe der Kegelrollenlager 28, 29 an Absätzen des Lagerdeckels 21 bzw. des Lagerkörpers 24 ab. In axialer Richtung vom Fahrzeugrad weggerichtet stützt sich der innere Lagerring des Kegelrollenlagers 29 an einer Wellenmutter 32 ab, welche auf die Hohlwelle 30 aufgeschraubt ist. Zwischen der Mantelfläche der Wellenmutter 32 und einer Innenfläche des Lagerkörpers 24 wirkt ein Dichtelement 33, insbesondere ein Radialwellendichtring.
Die Abtriebswelle 13 ist im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Der Querschnitt der Abtriebswelle 13 nimmt in Richtung des Fahrzeugrades in mehreren Abschnitten ab. In dem dem Fahrzeugrad abgewandten Endbereich verfügt die Abtriebswelle 13 über einen Absatz 40 sowie eine dem Absatz 40 in Richtung des Fahrzeugrades vorgelagerte Lagerfläche 41, welche axial und radial den Innenring eines Kegelrollenlagers 14 abstützen. Der Lagerfläche 41 in Richtung des Fahrzeugrades vorgelagert ist eine Außenverzahnung, insbesondere Keilver zahnung, welche mit einer entsprechenden Innenverzahnung eines Abtriebszahnrades 80 zur Übergabe des Abtriebsmomentes zusammenwirkt. An die Verzahnung 42 schließen in Richtung des Fahrzeugrades eine zylindrische Mantelfläche 43, ein Außengewinde zur Aufnahme eines als Wellenmutter 44 oder Gewindestellring ausgebildeten axialen Sicherungselementes, eine Außenverzahnung, insbesondere Keilverzahnung, zur Aufnahme der Radnabe 17 sowie ein weiteres Gewinde zur Aufnahme des als weitere Wellenmutter ausgebildeten weiteren axialen Sicherungselementes 45 in der vorgenannten Reihenfolge an. Im Bereich der Mantelfläche 43 sind ein hohlzylinderförmiges Distanzstück 46 sowie ein Innenring des dem Fahrzeugrad zugewandten Kegelrollenlagers 14 unter axialer Beweglichkeit, insbesondere mit einer Übergangspassung, angeordnet.
Von der Seite des Fahrzeugrades werden nacheinander ein Kegelrollenlager 14, das Abtriebszahnrad 80, das Distanzstück 46 und das zweite Kegelrollenlager 14 aufgeschoben. Die vorgenannten Bauteile werden mittels des axialen Sicherungselementes 44 gesichert bzw. gegen das axiale Sicherungselement 44 oder einen Wellenabsatz der Abtriebswelle 13 verspannt. Die Radnabe 17 wird von außen auf die in das Gehäuse 15 eingesetzte Abtriebswelle 13 aufgeschoben und mittels des weiteren axialen Sicherungselementes 45 gesichert. Die Außenringe der Kegelrollenlager 14 finden Aufnahme einerseits in einer hohlzylinderförmigen Ausnehmung aus dem Lagerkörper 24 und andererseits einer hohlzylinderförmigen Ausnehmung aus dem Lagerdeckel 21. Axial nach innen stützen sich die Kegelrollenlager 14 einerseits an einem Absatz des Lagerdeckels 21 und andererseits an in der Ausnehmung des Lagerkörpers 24 angebrachten Sicherungsringen ab. Das Abtriebszahnrad 80 kämmt mit dem Antriebszahnrad 31.
Die Radnabe 17 verfügt über einen quer zur Abtriebswelle 13 orientierten Flansch 50, welcher im radial innenliegenden Bereich in einen hohlzylinderförmigen Nabenkörper 51 übergeht. Der Nabenkörper 51 verfügt im Innenbereich über die mit der Abtriebswelle 13 zusammenwirkende Innenverzahnung. Im Außenbereich bildet die Radnabe auf der dem Fahrzeugrad abgewandten Seite eine L-förmige umlaufende Anlagefläche 52 für die Bremsscheibe 18, wobei der Grundschenkel des L eine radiale Abstützung und der Vertikalschenkel des L eine axiale Anlagefläche für die Bremsscheibe 18 bilden. Die Radnabe 17 und die Bremsscheibe 18 verfügen über korrespondierende in Umfangsrichtung verteilte Bohrungen mit Gewinden, in welche Schrauben einschraubbar sind, die der Befestigung der Bremsscheibe 18 an der Radnabe 17 dienen.

Claims

Fahrzeugachse mit mindestens – einer Antriebswelle (11) und – einer drehfest mit einer Radnabe (17) und einer Bremsscheibe (18) verbundenen Abtriebswelle (13), wobei – zwischen die Antriebswelle (11) und die Abtriebswelle (13) eine lediglich einem Fahrzeugrad zugeordnete Getriebestufe (12) zwischengeschaltet ist, – die Abtriebswelle (13) gegenüber einem Gehäuse (15) unter Abdichtung mittels eines Dichtelementes (16) mit einer Lagerung gelagert ist, – die Lagerung der Abtriebswelle (13) gegenüber dem Gehäuse (15) mit einem axialen Sicherungselement (44) gesichert ist – ein aus dem Gehäuse (15) auskragender Teil der Abtriebswelle (13) die Radnabe (17) trägt und – die innere Wirkfläche des Dichtelementes (16) die Mantelfläche des axialen Sicherungselementes (44) ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Sicherungselement (44) als Wellenmutter ausgebildet ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (17) mit einem weiteren axialen Sicherungselement (45) gegen das axiale Sicherungselement (44) verspannt ist.
Fahrzeugachse mit mindestens – einer Antriebswelle (11) und – einer drehfest mit einer Radnabe (17) und einer Bremsscheibe (18) verbundenen Abtriebswelle (13), wobei – zwischen die Antriebswelle (11) und die Abtriebswelle (13) eine lediglich einem Fahrzeugrad zugeordnete Getriebestufe (12) zwischengeschaltet ist, – die Abtriebswelle (13) gegenüber einem Gehäuse (15) unter Abdichtung mittels eines Dichtelementes (16) mit einer Lagerung gelagert ist, – die Lagerung der Abtriebswelle (13) gegenüber dem Gehäuse (15) mit einem axialen Sicherungselement (44) gesichert ist – ein aus dem Gehäuse (15) auskragender Teil der Abtriebswelle (13) die Radnabe (17) trägt und – die Radnabe (17) mit einem weiteren axialen Sicherungselement (45) gegen das axiale Sicherungselement (44) verspannt ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere axiale Sicherungselement (45) als Wellenmutter ausgebildet ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wirkfläche des Dichtelementes (16) die Mantelfläche des axialen Sicherungselementes (44) ist.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Abtriebswelle (13) und das Abtriebszahnrad (80) als separate Bauteile ausgebildet sind und mittels einer Welle-Nabe-Verbindung drehfest miteinander verbunden sind.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Getriebestufe (12) als Stirnradpaar ausgebildet ist mit einem Antriebszahnrad (31), welches drehfest mit der Antriebswelle (11) verbunden ist, und einem Abtriebszahnrad (80), welches drehfest mit der Abtriebswelle (13) verbunden ist.
Fahrzeugachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des als Wellenmutter ausgebildeten axialen Sicherungselement (44) Innenringe der Lagerung und das Abtriebszahnrad (80) gegen einen der Abtriebswelle (13) zugeordneten Absatz (40) gemeinsam verspannbar sind.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung mit Kegelrollenlagern (14) in O-Anordnung ausgebildet ist.
Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (17) die Bremsscheibe (18) trägt.