DE1530525A1

DE1530525A1 - Starre Antriebsachse fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1530525A1
Application number: DE1964D0046086
Authority: DE
Inventors: Mueller Dr-Ing Alfred; Nallinger Dr-Ing Ing Friedrich; Helmut Hoehn; Wirlitsch Dipl-Ing Roland
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1964-12-18
Filing date: 1964-12-18
Publication date: 1969-05-14
Also published as: US3420327A; FR1457229A

Description

Die Erfindung betrifft eine starre Antriebsachse für Kraftfahrzeuge, insbesondere geländegängige Nutzfahrzeuge oder Omnibusse, wobei ein Achsgetriebe beiderseits über je eine Antriebswelle mit einem Ead in Verbindung steht und wobei die Radmittellinien gegenüber den Abtriebsmittellinien des Achsgetriebes versetzt und gegebenenfalls noch geneigt sind.

Derartige Achsen sollen dazu dienen, bei geländegängigen Fahrzeugen eine größere Bodenfreiheit zu schaffen. Bei einer bekannten, üblicherweise als Portalachse bezeichneten Starrachse der eingangs beschriebenen Art wird die Versetzung der Radmitten gegenüber den Abtriebsmitten des Achsgetriebes durch Anordnung eines Stirnrad-Vorgelegegetriebes zwischen den Radlagerzapfen und den Abtriebswellen des Achsgetriebes erreicht. Dies führt zu einer im wesentlichen rechteckförmigen G-esamtgestaltung der Achse und hat jedoch u.a. zwei wesentliche Nachteile: Einerseits treten zwischen den untereinander in Eingriff stehenden Stirnrädern des Vorgelegegetriebes hohe Trennkräfte auf, was zu einer hohen Beanspruchung der Lager führt. Andererseits muß wegen des Achsabstandes der Vorgelegewellen ein hochliegender Fahrzeugrahmen Torgesehen werden. Letzteres iat insbesondere für eine Doppelachsanordnung ungeeignet, weil man für die Durchführung des Antriebes wenig Bewegungsfreiheit am Rahmen hat.

Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diese vorstehend geschilderten Nachteile zu vermeiden und darüber hinaus weitere, später noch zu beschreibende Vorteile zu erreichen,

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Die Erfindung löst diese Aufgäbe bei den eingangs genannten Achsen dadurch, daß die Antriebswellen in an sich bekannter Weise innerhalb rohrförmiger Aqhsträger angeordnet sind und daß diese rohrförmigen Achsträger zwischen den Radmitten und dem Achsgetriebe geneigt verlaufen.

Die erfindungsgemäße Achse wird gegenüber der bekannten Portal· achse eine bogenartige form aufweisen. Da die Bodenfreiheit im allgemeinen als ein zwischen den Rädern über der Fahrbahn verlaufendes Kreisbogenstück definiert, ist, wird dadurch eine wesentlich bessere Anpassung der Aciase erreicht. Ferner ist man nun vom Prinzip her nicht mehr an ein Vorgelege-Getriebe gebunden, d.h. die schädlichen Trennkräfte können wegfallen. Ferner kann der Rahmen -bei gleicher Bodenfreiheit- niedrigem liegen, da infolge der geneigten Achsrohrträger die Rahmenauflager tiefer angeordnet sind.

Dabei wird eine derartige Neigung der rohrförmigen Achsträger bevorzugt, daß Radmitten und Abtriebsmitten des Achsgetriebes in einer im wesentlichen senkrechten Fahrζeugquerebene übereinai der liegen. Für den Normalfall geländegängiger Hutzfahrzeuge wird dies am besten sein. Wenn es jedoch die konstruktive Ausbildung des Fahrzeuges erfordert, liegt es noch durchaus im Rahmen der Erfindung, daß die oben beschriebene ?ahrzeugquerebene eine geneigte bzw. sogar eine waagerechte Lage einnimmt. So wäre es z.B. ohne weiteres denkbar, daß man auf die zuletzt angegebene Weise die Achse um ein anderes Konstruktionselement des Fahrzeuges, z.B. die Ölwanne des Motors, herumlegen kann. Insgesamt kann man damit eine bessere Raumausnutzung erreichen.

Bei der Ausführungsform wird man bei Butzfahrzeugen zur Erreichung einer guten Bodenfreiheit nach der Erfindung so vorgehen, daß man die rohrförmigen Aciisträger von beiden Rädern aus schräg aufwärts nach dem Achsgetriebe verlaufen läßt. Umgekehrt -zwecks Erlangung eines großen Innenraumes oder tiefliegenden Rahmens, z.B. bei Omnibussen- kann aber das Achsgetriebe auch unterhalb der Radachse angeordnet sein, sodaß die rohrförmigen Achsträger nunmehr schräg abwärts zu demselben verlaufen.

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Pur die Kraftübertragung auf die Räder gibt es mehrere Möglichkeiten. Am einfachsten kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Antriebswelle über mindestens ein Gelenk unmittelbar mit dem Rad in Verbindung stehen.

•Eine Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, die Antriebswelle über mindestens ein Gelenk mit einem Zwischengetriebe zu verbinden, welches seinerseits das Rad antreibt. Dabei kann prinzipiell jedes an sich bekannte Getriebe, also z.B. ein Stirnrad-Vorgelegegetriebe oder ein Planetengetriebe, verwendet werden, und zwar letzteres vorzugsweise mit gegenüber dem Abtrieb versetztem Antrieb.

Ein Planetengetriebe der zuletzt genannten Art oder ein anderes Getriebe mit gegenüber dem Antrieb versetztem Abtrieb kann in vorteilhafter Weise zur Ergänzung des Hauptgedankens der Erfindung dienen. Dies erfolgt gemäß der Erfindung durch eine derartige Anordnung und Ausbildung des Zwischengetriebes, daß sich die Achsversetzung im Zwischengetriebe zu der durch die Neigung der Achsträger erzielten Versetzung zwischen Radmitte und Abtriebsmitte des Achsgetriebes addiert. Dadurch wird die bogenartige Krümmung der Achse verstärkt. Pur Lagerung und Schutz der geneigten Antriebswellen und außerdem für die Aufnahme der vom Rad hervorgerufenen Antriebs- und Bremsmomente sowie zur Aufnahme des durch die Traglast eingeleiteten Biegemoments ist pro Antriebswelle gemäß der Erfindung je ein rohxförmiger Achsträger vorgesehen und derart angeordnet, daß derselbe am Gehäuse des Achsgetriebes in an sich bekannter Weise angeflanscht ist, wobei der Plansch in der Querebene eines Teils liegt und am anderen Teil entsprechend geneigt ist. Die Plansche der rohrförmigen Achsträger können in verschiedenen -jeweils einander zugeordneten- Winkelstellungen zur Rohrachse angeordnet werden, so daß bei sonst ungeänderten Achsteilen durch Austausch lediglich der Achsträger Achsen mit verschiedenem Liittenversatz zwischen Rad und Achsgehäuse darges oeilt v/erden kennen. Andererseits kann nach einer besonderen Ausfiüirun^sform der Erfindung zwischen dem rohr-

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förmigen Achsträger und dem Aohsgetriebegehäuse ein gegebenen- " falls nach Art eines Rohrkrümmers ausgebildetes Zwischenstück .angeordnet sein, wobei die Verbindungsflansche jeweils in Querebenen des rohrförmigen Achsträgers bzw. des Achsgetriebe-» gehäuses liegen. Prinzipiell gilt das oben Gesagte auch für die Befestigung des rohrförmigen Achsträgers am Radträger bzw. am Zwischengetriebegehäuse.

Die Anordnung eines rohrkrümmerartigen Zwischenstückes -einerseits zwischen rohrförmigen! Achsträger und Achsgetriebegehäuse, andererseits zwischen ersterem und Radträger bzw. Zwischengetriebegehäuse- hat den großen Vorteil, daß für verschiedene Ausbildungsformen der Achse, beispielsweise hinsieht-" lieh des Neigungswinkels der Antriebswellen, die gleichen rohrförmigen Achsträger und Achsgetriebegehäuse sowie Radträger bzw. Zwischengetriebegehäuse verwendet werden können.

Das Achsgetriebegehäuse, welches üblicherweise in der Mitte der Achse symmetrisch angeordnet ist, kann unter Umständen -wenn es die Konstruktion erfordert- seitlich versetzt werden. Dies führt zu unterschiedlichen Neigungswinkeln der Antriebswellen und damit auch zu unterschiedliehen Beugungswinkeln an den beteiligten Gelenken. Dabei besteht die Gefahr, daß auf der einen Seite des Achsgetriebes der großtzulässige, Beugungswinkel der Gelenke erreicht bzw. sogar überschritten wird, während auf der anderen Seite des Achsgetriebes im Gegenteil die Gelenke verhältnismäßig gering hinsichtlich der Beugung beansprucht werden. Um diesem Mißstand abzuhelfen, d.h. um die Beugungswinkel einander weitgehend anzunähern, schlägt die Erfindung vor, daß das Achsgetriebegehäuse derart gegenüber einer Waagerechten geneigt ist, daß seine Abtriebsmittellinien etwa senkrecht auf der Winkelhalbierenden des von den rohrförmigen Achsträgern gebildeten Winkels steht.

Die Erfindung ist prinzipiell bei gelenkten und ungelenkten Achsen anwendbar. Bei ersteren sieht die Erfindung vor, daß der rohrförmige Achsträger unmittelbar in den den lenkzapfen aufnehmenden Gabelarm übergeht bzw. mit ihm verbunden ist und der

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Mittelpunkt des Gelenkes zwischen Antriebswelle und Rad in an sich bekannter Weise auf der Lenkzapfenachse liegt. Zahl, Anordnung und Ausbildung der Gelenke selbst ist an sich beliebig, wobei lediglich auf die Erhaltung des Gleichlaufes Wert zu legen ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

die Fig. 1 bis 4 Teilansichten verschiedener Achsen

im Schema,

¹¹ » 5 einen Teilschnitt durch eine ungelenkte

Achse in der Ausführungsform gemäß ]?ig.1,

" " 6 einen Teilschnitt durch eine gelenkte Achse

mit dem Antrieb nach Fig.2,

" " 7 im Schnitt eine Ausführungsform für die

Befestigung des rohrförmigen Achsträgers am Achsgetriebegehäuse.

In der Ausfüiirungsform nach ]?ig.1 ist die Achse 10 bogenartig ausgebildet und paßt sich damit der als Kreisbogen 11 definierten Bodenfreiheit gut an. Diese Ausbildung der Achse kommt dadurch zustande, daß der einerseits mit dem Achsgetriebegehäuse 12, andererseits mit dem Radträger 13 verbundene rohrförmige Aciisträger H gegen das Rad 15 nach unten geneigt verläuft. Eine entsprechende Neigung hat die innerhalb des rohrförmigen Aciisträgers 14 angeordnete Antriebswelle 16, die durch Gelenke 17,18 einerseits mit der Abtriebswelle 21 im Achsgetriebe und andererseits durch den Racllagerzapfen 22 direkt mit dem Rad verbunden ist. Eine erhöhte Bodenfreiheit ergibt sich demnach in dieser Auaführungsform dadurch, daß die Mittellinie 19 der Abtriebswellen 21 des Achsgetriebegehäuses 12 gegenüber der Radmittellinie 20 eine erhöhte lage einnimmt. Diese erhöhte Bodenfreiheit bedeutet jedoch trotzdem keine oder keine wesentliche Erhöhung der Rahmenauflage, die sich üblicherweise

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an der Stelle A befindet, d.h. sie kann also bei gleichliegendem Rahmen und praktisch ohne Verzicht auf Federwege erreicht werden.

In der Ausführungsform nach Pig.2 verläuft der rohrförmige Achsträger 14 und die Antriebswelle 16 in Richtung des Rades nach oben geneigt. Dadurch kommt die Mittellinie 19 der Abtriebswellen des Achsgetriebegehäuses 12 unterhalb der Radmittellinien 20 zu liegen und die gesamte Achse verläuft nach unten gebogen, d.h. wannenartig. Diese Ausführungsform kann beispielsweise bei Omnibussen Anwendung finden, wo durch das tiefliegende Achsgetriebe eine größere Ausbildung und tieferliegende Anordnung des Inne-nraumes in der Pahrzeugmitte ermöglicht wird. Der Antrieb erfolgt bei dieser Ausführungsform vom Radlagerzapfen 22 über ein später noch zu beschreibendes Planetengetriebe 23 auf das Rad 15.

In der Ausführungsform nach Pig.3 ist die Achse 10 wiederum nach oben bogenförmig ausgebildet. Der Antrieb des Radlagerzapfens 22 erfolgt hier über ein aus der Radebene nach innen verlegtes Stirnrad-Yorgelegegetriebe 24, dessen Antriebsritzel 25 oberhalb des Abtriebszahnrades 26 angeordnet ist. Dadurch erreicht man eine weitere Erhöhung der Bodenfreiheit, da sich zweckmäßigerweise der Achsabstand des Getriebes 24 noch zu der durch die Neigung des Achsträgers 14 gewonnenen Achsversetzung addiert. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform derjenigen nach Pig.1·

Bei der Ausführungsform gemäß Pig.4 befindet sich das Achsgetriebe 12 der prinzipiell entsprechend Pig.1 bogenförmig ausgebildeten Achse 10 außerhalb der Pahrzeugmitte 27. Es ist um den Punkt 28 derart gedreht, daß die Mittelachse 29 seiner Abtriebs- ^₅wellen etwa senkrecht auf der Halbierenden 30 des Winkels 31 ο steht, welche von den Mittellinien 32,33 der in diesem Pail co

cd verschieden langen und verschieden schräg verlaufenden Antriebs-Q wellen 16 gebildet wird. Durch eine derartige Schiefstellung **» des Achsgetriebes 12 wird zwecks gleichmäßiger Beanspruchung •^3 der Kreuzgelenke eine Annäherung der Winkel 34 und 35 bzw. P₀ 36 und 37 erreicht, d.h. es wird der größere V/inkel kleiner und der kleinere größer. Pur den Antrieb des Rades 15 ist gemäß

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der Ausfülirungaform nach Pig.2 ein Planetengetriebe 23 vor- „

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gesehen.

In yig.5 ist eine Ausführungsform einer Achse gemäß dem Schema von Pig.1 dargestellt. Der rohrförmige Achsträger 14 ist einerseits am Achsgetriebegehäuse 12, andererseits am Radträger 13 angeflanscht und gegen das Rad 15 hin nach unten geneigt angeordnet. Die Neigung des Aohsträgers 14 wird durch entsprechende Ausbildung der Plansche 38 und 39 an den Enden derselben hervorgerufen. Diese sind gegenüber der Querebene desselben genigt, während die Gegenflahsche 4-0 bzw. 41 am Achsgetriebegehäuse 12 bzw. am Radträger 13 innerhalb der Querebenen der entsprechenden Teile liegen. Am Nabenkörper 42 sind mittels nicht dargestellter Schrauben die Bremstrommel 43» die Radfelge 44 und eine Scheibe 45 befestigt. Er ist mittels der Kegelrollenlager 46 und 47 auf dem zylinderförmigen Radträger 13 gelagert. In einer Bohrung 48 innerhalb des Radträgers 13 ist der Radlager-apfen 22 mittels eines Rollenlagers 49 gelagert und zwecks direkten Antriebes des Rades 15 mit einem Ende an der Scheibe 45» mit dem anderen, in das Kreuzgelenk übergehenden Ende, an der Antriebswelle 16 befestigt.

Bei der in Pig.6 gezeigten Ausführungsform handelt es sich um eine gelenkte Achse. Zu diesem Zweck ist der Radträger 13a an seinem dem Gelenk 18a zugewandten Ende gabelförmig ausgebildet und trägt an den Gabelarmen 50,51 Kugelgelenke 52. Mit diesen Kugelgelenken 52 ist er an dem in der Zeichnung nicht dargestellten rohrförmigen Achsträger angelenkt, der an seinem dem Rad 15 zugewandten Ende ebenfalls gabelförmig ausgebildet ist. Die Zuordnung der Gelenke 52 zum Gelenk 18a ist dabei derart, daß die Liittelpunkte der drei Gelenke 52, 18a in einer geraden Linie liegen. Das Gelenk 18a ist in dieser Ausführungsform als Doppelgelenk oder Gleichlaufgelenk ausgeführt, um ungleichmäßige Drehbewegungen des Radlagerζa^fens 22a -hervorgerufen durch Lenkbewegung und neigung der Antriebswelle 16- auszugleichen. Dementsprechend muß auch das in Pig.6 nicht dargestellte Gelenk zwischen Antriebswelle 16 und Achsgetriebewelle 21 als Doppel-Kreuzgelenk oder Gleichiaufgelenk ausgebildet sein.

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Der Antrieb vom Radlagerzapfen 22a auf das Rad 15 erfolgt hier" über ein Planetengetriebe. Auf dem Radlagerzapfen ist ein als .Antriebsritzel dienendes Sonnenrad 53 aufgekeilt· Dieses treibt über Planetenräder 54 den Planetenradträger 55» welcher seinerseits durch den Scheibenteil 45a mit dem Nabenkörper 42 fest verbunden ist und damit für den Radantrieb Borgt. Die Planetenräder 54 rollen am Hohlrad 56 ab, welches durch eine Scheibe mittels Keilverzahnungen 58,59 starr mit dem Radträger 13a verbunden ist. Dadurch wird das Rad 15 mit einer gegenüber dem Radlagerzapfen ins Langsame übersetzten Drehzahl angetrieben.

Die Fig.7 zeigt eine speziell auf die Verbindungsstellen am rohrförmigen Achsträger bezogene Ausführungsfirm, die im übrigen' alle besonderen Merkmale der oben beschriebenen anderen Ausführungsformen aufweisen kann. Zwischen Achsgetriebegehäuse und Achsträger 14b ist ein Zwischenteil 60 eingefügt· Das Zwischenteil besteht aus einem rohrförmigen Stück 61, an dessen Enden Flansche 62 und 63 angeordnet sind, welche entsprechend den Querebenen der Anschlußteile geneigt sind. Bei Verwendung des Zwischenteile 60 ist es möglich, eine Neigung des Achsträgers 14b zu erreichen, ohne dessen Flansch 39a geneigt zu seiner Querebene ausbilden zu müssen, wie dies in den übrigen Ausführungsformen der Fall war. Bei Verwendung eines entsprechenden Zwischenteils zwischen Achsträger 14b und Radträger 13,13a gilt ebenfalls das oben Gesagte.

Durch Anordnung verschiedener Zwischenteile 60 ist es demnach möglich, gegebenenfalls verschiedene Spurweiten sowie verschiedene Achsneigungen zu erreichen, letzteres unter Verwendung gleicher Achsträger 14b und Antriebswellen 16b· Die letzteren sind jedoch bei dieser Ausführungsform geteilt ausgebildet· Ein hülsenförmiger, mit Keilverzahnung 64 versehener äußerer Teil 65 ist mittels eines Kugellagers 66 in einer Büchse 67 gelagert. Ein an der Büchse angeordneter Bund 68 dient gleichzeitig als axiale Sicherung derselben und als Zentriervorricnturg für die Teile 14b und 60. Innerhalb des hülsenfcrmigen äußeren

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Teils 65 ist -axial verschiebbar, aber undrehbar- ein ebenfalls mit Keilverzahnung ausgerüsteter innerer Teil 69 angeordnet. Durch, diese Maßnahme können eventuelle längenänderungen der Antriebswelle 16b, welche bei Terwendung unterschiedlicher Zwischenteile 60 anfallen wurden, ausgeglichen werden.

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Claims

-10- Palm 6610/4 Patentansprüche

1. Starre Antriebsachse für Kraftfahrzeuge, insbesondere geländegängige Nutzfahrzeuge oder Omnibusse, wobei ein Achsgetriebe beiderseits über je eine Antriebswelle mit einem Rad in Verbindung steht und wobei die Radmittellinien gegenüber den Abfcriebsmittellinien des Achsgetriebes versetzt und gegebenenfalls noch geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswellen (16,16b) in an sich bekannter Weise innerhalb rohrförmiger Achsträget (14,14b) verlaufen und daß diese Achsträger (14,14b) zwischen den Radmitten (20) und dem Achsgetriebe (12) geneigt verlaufen.

2. Antriebsachse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Neigung der rohrförmigen Achsträger (14,14b), daß Radmitten (20) und Abtriebsmitten (19) des Achsgetriebes (12) in einer im wesentlichen senkrechten Fahrzeugquerebene übereinander liegen.

3. Antriebsachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, daß die rohrförmigen Achsträger von beiden Rädern (15) aus schräg aufwärts nach dem Achsgetriebe (12) verlaufen.

4. Antriebsachse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (16,16b) über mindestens ein Gelenk (18,18a) unmittelbar mit dem Rad (15) in Verbindung steht.

5. Antriebsachse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (1b,16b) über mindestens ein Gelenk (18,18a) mit einem Zwischengetriebe (23,24) verbunden ist, welches seinerseits das Rad (15) antreibt.

6. Antriebsachse nach Anspruch 5 und mit einem Zwischengetriebe, bei dem Antriebs- und Abtriebsachse gegeneinander versetzt sind, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung und Ausbildung des Zwischengetriebes (24), daß sich die Achsversetzung im Zwischengetriebe (24) zu der durch die Neigung

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des Achsträgers (I4,14"b) erzielten Versetzung zwischen Radmitte (20) und Abtriebsmitte (19) des Aclisge trieb es (12) addiert.

7· Antriebsachse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Achsträger (14) am Gehäuse des Achsgetriebes (12) in an sich bekannter Weise angeflanscht ist, wobei der Plansch (39) in der Querebene eines Teils liegt und am anderen Teil entsprechend geneigt ist.

8. Antriebsachse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem rohrförmigen Achsträger (14b) und dem Achsgetriebegehäuse (12) ein nach Art eines Rohrkrümmers ausgebildetes Zwischenstück (60) angeordnet ist, wobei die Verbindungsflansche (62,63) jeweils in Querebenen des rohrförmigen Achsträgers (14b) bzw. des Achsgetriebegehäuses (12) liegen.

9· Antriebsachse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, und mit einem unsymmetrisch angeordneten Achsgetriebegehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Achsgetriebegehäuse (12) derart gegenüber einer Waagerechten geneigt ist, daß seine Abtriebsmittellinie (yf) etwa senkrecht auf der Winkelhalbierenden (30) des von den roiirf örmigen Achsträgern (14) gebildeten Winkels (31) steht.

10. Gelenkte Antriebsachse nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9f dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Achsträger (14) unmittelbar in die die Gelenke (52) für die Lenkung aufnehmenden Gabelarme (50,51) übergeht bzw. mit ihnen verbunden ist und die Hittelpunkte der Gelenke (18a,52) in an sich bekannter Weise in einer geraden linie liegen.

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