DE19519198A1 - Antriebsachse - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse mit unabhängig voneinander drehbaren
Rädern und mit zwei Bremsen, von denen jeweils eine einem Rad zugeordnet ist.
Eine gattungsgemäße Antriebsachse ist aus der DE 43 00 445 A1 bekannt und wird
beispielsweise in Flurförderzeugen eingesetzt. Auch bei den aus der Kraftfahrzeug-Se
rienfertigung bekannten Antriebsachsen sind die Räder unabhängig voneinander
drehbar, um eine Kurve befahren zu können, und weisen für jedes Rad eine Bremse
auf. Die beiden Bremsen sind erforderlich, um die Antriebsachse bzw. ein mit der An
triebsachse ausgerüstetes Fahrzeug gleichmäßig, d. h. ohne Einfluß auf die Fahrt
richtung abbremsen zu können. Jede Bremse ist dabei mit einer eigenen Bremsbetäti
gungseinrichtung versehen, beispielsweise einem hydraulisch betätigten Bremskolben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsachse der ein
gangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, deren Aufbau vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für beide Bremsen eine ge
meinsame Bremsbetätigungseinrichtung vorgesehen ist, die eine in axialer Richtung
wirksame Bremskraft erzeugt, wobei im Bremsbetrieb die erste Bremse von der Brems
betätigungseinrichtung unmittelbar beaufschlagt ist und die zweite Bremse durch eine
auf Zug und/oder Druck belastbare Baugruppe, die mit der Bremsbetätigungseinrich
tung in Wirkverbindung steht, mittelbar beaufschlagt ist.
Gegenüber den Antriebsachsen des Standes der Technik, bei denen für jede Bremse
eine eigene Bremsbetätigungseinrichtung vorhanden ist, benötigt die erfindungsge
mäße Antriebsachse lediglich eine einzige Bremsbetätigungseinrichtung, beispiels
weise einen Bremskolben, so daß der Aufbau der Antriebsachse durch Wegfall von
Bauteilen vereinfacht und die Herstellkosten verringert werden.
Bei einer Antriebsachse, bei der ein Differentialgetriebe zwischen den Bremsen vor
gesehen ist, das einen in einem Achsgehäuse gelagerten, angetriebenen Differential
korb aufweist und zwei aus dem Differentialkorb herausgeführte Abtriebswellen, die
jeweils mit einem in Wirkverbindung mit einem Bremsstator bringbaren Bremsrotor
drehstarr verbunden sind, wird gemäß einer vorteilhaften ersten Ausgestaltung der
Erfindung vorgeschlagen, daß der Bremsstator der ersten Bremse mit der Bremsbetäti
gungseinrichtung verbunden ist und ein axial bewegliches Bauteil des Bremsstators
und/oder der Bremsbetätigungseinrichtung und/oder des Bremsrotors im Bremsbetrieb
von der Bremskraft oder von der der Bremskraft entgegengesetzt wirksamen Reak
tionskraft in axialer Richtung beaufschlagt und gegen den Differentialkorb mittelbar
oder unmittelbar abgestützt ist, wobei der Differentialkorb axial beweglich ist und mittel
bar oder unmittelbar gegen ein axial bewegliches, eine Bremskraft erzeugendes Bauteil
des Bremsstators der zweiten Bremse anliegt.
Die von der einzigen Bremsbetätigungseinrichtung erzeugte Bremskraft wird somit von
der ersten Bremse über den Differentialkorb auch zur zweiten Bremse geleitet, so daß
beide Bremsen in Eingriff sind. Hierbei muß der Differentialkorb so gelagert werden und
angetrieben werden, daß er eine axiale Bewegung ausführen kann. Hinsichtlich des
Antriebs wird dies durch einen Ketten- oder Riementrieb ermöglicht. Auch ein Antrieb
durch eine Stirnrad-Verzahnung gestattet eine axiale Beweglichkeit des Differential
korbs.
Eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Bremsrotoren
zumindest in Richtung der Bremskraft gegen axiales Verschieben auf den Abtriebs
wellen gesichert sind, die axial beweglich sind und zwischen deren differentialkorb
seitigen Stirnflächen ein Axiallager angeordnet ist, und daß der Bremsstator der ersten
Bremse mit einer eine Bremskraft erzeugenden Bremsbetätigungseinrichtung verbun
den und der Bremsstator der zweiten Bremse zur Erzeugung einer der Bremskraft
entgegengesetzt wirksamen Reaktionskraft ausgebildet ist. Hierbei werden also die
beiden Abtriebswellen des Differentialgetriebes als bremskraftübertragende Bauteile
benutzt, die zu diesem Zweck axial beweglich sind. Der Differentialkorb kann axial
festgelegt werden, so daß beispielsweise ein Kegelradantrieb möglich ist, gegebenen
falls auch mit Spiralverzahnung, wie aus dem Automobilbau bekannt.
Für beide Ausgestaltungen der Erfindung ist es besonders günstig, wenn der Differen
tialkorb antriebsseitig mit einem koaxial zu den Abtriebswellen angeordneten Fahrmotor
verbunden ist. Auf diese Weise wird ein Direktantrieb des Differentialkorbs erzielt. Dies
ist im Hinblick auf die oben beschriebene erste Ausgestaltung mit Bremskraftübertra
gung durch den axial beweglichen Differentialkorb eine sehr einfache Möglichkeit, um
die axiale Beweglichkeit zu erreichen.
Im Hinblick auf einen einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebsachse erweist
es sich ferner als zweckmäßig, den Fahrmotor und den Differentialkorb axial neben
einander anzuordnen, wobei der Fahrmotor eine als Hohlwelle ausgebildete, mit dem
Differentialkorb treibend verbundene Antriebswelle aufweist, durch die eine der Ab
triebswellen des Differentialgetriebes hindurchgeführt ist, und wobei die aus dem
Differentialgetriebe und der Antriebswelle des Fahrmotors gebildete Baueinheit an
beiden axialen Enden mittels zweier Wälzlager im Achsgehäuse gelagert ist. Die
Bremskraft wird dabei von der ersten Bremse, über das erste Wälzlager, den Differen
tialkorb, die Hohlwelle des Fahrmotors und das zweite Wälzlager zur zweiten Bremse
geleitet.
Als Bremsbetätigungseinrichtung können verschiedene Systeme zum Einsatz kommen,
nämlich hydraulische, pneumatische, elektrische oder mechanische Systeme. Auch
Kombinationen davon sind möglich. Günstig ist jedoch, wenn die Bremsen als Feder
speicherbremsen ausgebildet sind, wobei die Bremsbetätigungseinrichtung von einer
Feder gebildet ist, die von einem Kolben beaufschlagbar ist.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Bremsbetätigungseinrich
tung axial zwischen der ersten Bremse und dem der ersten Bremse zugeordneten Rad
angeordnet ist. Eine Anordnung, bei der die Bremsbetätigungseinrichtung axial
zwischen den beiden Bremsen angeordnet ist, ist jedoch ebenfalls zweckmäßig.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der schematischen
Figuren in mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsachse und
Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch eine Variante der erfindungsgemäßen
Antriebsachse.
Die erfindungsgemäße Antriebsachse weist ein Achsgehäuse 1 auf, in dem ein als
Elektromotor ausgebildeter Fahrmotor 2 und ein nachgeschaltetes Differentialgetriebe 3
mit zwei Abtriebswellen 4 und 5 angeordnet sind. Der Fahrmotor 2 ist koaxial zu den
Abtriebswellen 4 und 5 angeordnet. Hierbei erstreckt sich die in der Figur linke Ab
triebswelle 5 durch eine zentrale Hohlwelle 6 des Fahrmotors 2 hindurch.
An den Stirnseiten des Achsgehäuses 1 sind eine erste und eine zweite Bremse 7 und
8, ein Untersetzungsgetriebe 9 bzw. 10 und ein Felgenträger 11 bzw. 12 angeordnet.
Die Hohlwelle 6 ist drehstarr mit einem das Differentialgetriebe 3 aufnehmenden Diffe
rentialkorb 13 verbunden, beispielsweise durch eine Preßverbindung, dadurch ergibt
sich ein Direktantrieb des Differentialgetriebes.
Die aus der Hohlwelle 6 und dem Differentialkorb 13 gebildete Baugruppe ist mittels
zweier Wälzlager 14 und 15 im Achsgehäuse gelagert, wobei eine axiale Beweglichkeit
dieser Baugruppe dadurch erzielt ist, daß die Lagerung als Stütz-Trag-Lagerung aufge
baut und die Außenringe der Wälzlagers 14 und 15 auf noch zu beschreibende Weise
axial verstellbar bzw. vorspannbar ist.
Die unterhalb der Mittellinie der Antriebsachse gezeigte Anordnung unterscheidet sich
hinsichtlich der in der Figur rechten Bremse 7 von der oberhalb der Mittellinie gezeich
neten Anordnung. Im folgenden ist zunächst die oberhalb der Mittellinie gezeichnete
Anordnung beschrieben:
Die in der Figur rechte Bremse 7 weist einen Bremsrotor 16 in Form einer Bremsschei be auf, der drehstarr, jedoch axial verschieblich auf der Abtriebswelle 4 befestigt ist. Der Bremsrotor 16 ist mit einem Bremsstator 17 in Eingriff bringbar, der zwei drehstarr, jedoch längsbeweglich mit dem Achsgehäuse 2 verbundene Bremsringe aufweist, die zur beiderseitigen Anlage an der Bremsscheibe vorgesehen sind.
Die in der Figur rechte Bremse 7 weist einen Bremsrotor 16 in Form einer Bremsschei be auf, der drehstarr, jedoch axial verschieblich auf der Abtriebswelle 4 befestigt ist. Der Bremsrotor 16 ist mit einem Bremsstator 17 in Eingriff bringbar, der zwei drehstarr, jedoch längsbeweglich mit dem Achsgehäuse 2 verbundene Bremsringe aufweist, die zur beiderseitigen Anlage an der Bremsscheibe vorgesehen sind.
Der in der Figur rechte Bremsring ist durch die Kraft eines nicht dargestellten Feder
pakets so beaufschlagt, daß sich eine axiale Bremskraft in Richtung zum Differential
korb 13 ergibt, was durch den Pfeil symbolisiert ist.
Gegen den in der Figur linken Bremsring des Bremsstators 17 schließt ein hydraulisch
beaufschlagbarer, axial beweglicher ringförmiger Kolben 18 an. Die Bremse 7 ist somit
als Federspeicherbremse ausgebildet, wobei das Federpaket die Bremsbetätigungs
einrichtung darstellt und der Kolben 18 die Einrichtung zum Lösen der Bremse.
Der Kolben 18 weist einen angeformten Ringflansch 18a auf, der als Widerlager für den
Außenring des Wälzlagers 14 dient.
Die in der Figur linke Bremse 8 entspricht in ihrem Aufbau der in der Figur rechten
Bremse 7, mit dem Unterschied, daß keine eigene Bremsbetätigungseinrichtung vor
handen ist, also kein eigenes Federpaket. Die Bremse 8 besitzt somit einen Bremsrotor
19 und einen Bremsstator 20 sowie einen Kolben 21, der jedoch nicht hydraulisch be
aufschlagbar ist. Der Bremskolben 21 weist einen Ringflansch 20a auf, der als Wider
lager für den Außenring des Wälzlagers 15 dient.
Anstelle einer Ausführung mit Bremsscheibe und Bremsringen können die Bremsen 7
und 8 auch als Lamellenbremsen ausgebildet sein, mit Bremslamellen, die wech
selweise mit der Abtriebswelle bzw. mit dem Achsgehäuse drehfest, jedoch längs
verschieblich verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Antriebsachse wird wie folgt betrieben: Im Ruhezustand ist der
Kolben 18 hydraulisch nicht beaufschlagt. Die Bremsbetätigungseinrichtung der Brem
se 7 drückt daher die Bremsringe des Bremsstators 17 und die Bremsscheibe des
Bremsrotors 16 nach in der Figur links gegen den Kolben 18, der sich über den Ring
flansch 18a am Außenring des Wälzlagers 14 abstützt und die axial wirkende Brems
kraft auf das Wälzlager 14 überträgt. Über die Wälzkörper wird die Bremskraft auf den
Innenring des Wälzlagers 14 und von dort auf den Differentialkorb 13 und die Hohlwelle
6 des Fahrmotors 2 geleitet. Von dort gelangt sie über den Innenring des Wälzlagers
15 und dessen Wälzkörper auf den Außenring, der am Ringflansch 21 a des Brems
kolbens 21 abgestützt ist und daher die Bremskraft auf die Bremsringe des Brems
stators 20 und die Bremsscheibe des Bremsrotors 19 überträgt.
Das Wälzlager 14, der Differentialkorb 13 und die damit verbundene Hohlwelle 6, das
Wälzlager 15 und der Kolben 21 werden dabei nach in der Figur links verschoben und
somit auch die zweite Bremse 8 unter der Wirkung der Bremsbetätigungseinrichtung
der ersten Bremse 7 geschlossen, wobei diese Wirkung nicht unmittelbar sondern
mittelbar übertragen wird.
Im Fahrbetrieb wird der Kolben 18 hydraulisch nach in der Figur rechts beaufschlagt, so
daß die erste Bremse 7 gelöst wird. Damit ist auch die zweite Bremse 8 nicht mehr von
der Bremskraft beaufschlagt und somit gelöst. Rückstellfedern 22, die zwischen den
Bremsringen des Bremsstators 20 angeordnet sind, sorgen dabei für ein sicheres Öff
nen der zweiten Bremse 7 und wirken zugleich mit einer bestimmten Axialkraft auf die
Wälzlager 15 und 14. Dadurch haben die Wälzlager 15 und 14 immer eine bestimmte
Mindestbelastung. Darüber hinaus befinden sich der Differentialkorb 13 und der damit
verbundene Fahrmotor 2 in einer definierten Nullstellung.
Bei der unterhalb der Mittellinie der Antriebsachse gezeichneten Anordnung der ersten
Bremse 7 befindet sich die Bremsbetätigungseinrichtung zwischen dem Kolben 18 und
den Bremsringen des Bremsstators 17.
Sofern der Fahrmotor 2 als Gleichstrom-Elektromotor ausgebildet ist, kann die Bürsten
halterung so ausgeführt werden, daß sie die axiale Bewegung des Fahrmotors 2 und
des Differentialkorbs 13 mitmacht. Dadurch wird eine axiale Verschiebung zwischen
Bürste und Kollektor verhindert, was im Hinblick auf die Laufeigenschaften eines sol
chen Elektromotors und die Übergangswiderstände günstig ist.
Die erfindungsgemäße Antriebsachse nach Fig. 2 unterscheidet sich von der erfin
dungsgemäßen Antriebsachse nach Fig. 1 dadurch, daß die Bremsen nicht als
Federspeicherbremsen ausgebildet sind und die Bremskraft nicht über den Differential
korb 13 und den Fahrmotor 2 sondern über die beiden Abtriebswellen 4 und 5 geleitet
wird. Zu diesem Zweck sind die Bremsrotoren 16 und 19 in axialer Richtung zueinander
gegen Verschieben auf den Abtriebswellen 4 und 5 gesichert. Hinsichtlich der Brems
statoren 17 und 20 genügt daher jeweils ein einziger Bremsring, der auf die zur Stirn
seite der Antriebsachse gerichtete Fläche der Bremsscheibe einwirkt. Die bisher
verwendeten Kolben sind entfallen. Statt dessen ist die Betätigungseinrichtung als
Bremskolben ausgebildet (in der Figur nicht dargestellt; Richtung der Bremskraft durch
Pfeil symbolisiert). Zwischen den innerhalb des Differentialkorbs angeordneten Stirn
seiten der beiden axial beweglichen Abtriebswellen 4 und 5 ist ein Axiallager 22 ange
ordnet, um die als Druckkraft auftretende Bremskraft von der ersten Bremse 7 auf die
zweite Bremse 8 übertragen zu können.
Bei einer Antriebsachse, bei der kein Differentialgetriebe benötigt wird, weil zwei von
einander unabhängige Fahrmotoren in der Antriebsachse angeordnet sind, kann die
Bremsbetätigungseinrichtung räumlich vollkommen getrennt von den beiden Bremsen
beispielsweise axial zwischen den beiden Fahrmotoren in Achsmitte vorgesehen
werden. Die Bremskraft wird dann über die Lager der Fahrmotoren bzw. über die Fahr
motoren selbst zu den Außenseiten der Antriebsachse übertragen, wo die Bremsen
aus verschiedenen Gründen angeordnet sind (Wartung, Ölversorgung, Montierbarkeit
usw.).
Darüber hinaus ist es auch möglich, ähnlich der Lösung nach Fig. 2, bei einer An
triebsachse mit zwei Fahrmotoren die Bremsbetätigung direkt an die erste Bremse zu
setzen, was eine unmittelbare Beaufschlagung der ersten Bremse ermöglicht, und die
Bremskraft über die beiden Fahrmotoren, zwischen denen ein Axiallager angeordnet ist
zur zweiten Bremse zu übertragen.
Claims (8)
1. Antriebsachse mit zwei Bremsen, von denen jeweils eine einem Rad zugeordnet
ist, wobei die Räder unabhängig voneinander drehbar sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß für beide Bremsen (7, 8) eine gemeinsame Bremsbetätigungs
einrichtung vorgesehen ist, die eine in axialer Richtung wirksame Bremskraft
erzeugt, wobei im Bremsbetrieb die erste Bremse (7) von der Bremsbetätigungs
einrichtung unmittelbar beaufschlagt ist und die zweite Bremse (8) durch eine auf
Zug und/oder Druck belastbare Baugruppe, die mit der Bremsbetätigungseinrich
tung in Wirkverbindung steht, mittelbar beaufschlagt ist.
2. Antriebsachse nach Anspruch 1, wobei ein Differentialgetriebe zwischen den
Bremsen vorgesehen ist, das einen in einem Achsgehäuse gelagerten, angetrie
benen Differentialkorb aufweist und zwei aus dem Differentialkorb herausgeführte
Abtriebswellen, die jeweils mit einem in Wirkverbindung mit einem Bremsstator
bringbaren Bremsrotor drehstarr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bremsstator (17) der ersten Bremse (7) mit der Bremsbetätigungseinrichtung
verbunden ist und ein axialbewegliches Bauteil des Bremsstators (17) und/oder
der Bremsbetätigungseinrichtung und/oder des Bremsrotors (16) im Bremsbetrieb
von der Bremskraft oder von der der Bremskraft entgegengesetzt wirksamen Re
aktionskraft in axialer Richtung beaufschlagt und gegen den Differentialkorb (13)
mittelbar oder unmittelbar abgestützt ist, wobei der Differentialkorb (13) axial be
weglich ist und mittelbar oder unmittelbar gegen ein axial bewegliches, eine
Bremskraft erzeugendes Bauteil des Bremsstators (20) der zweiten Bremse (8)
anliegt.
3. Antriebsachse nach Anspruch 1, wobei ein Differentialgetriebe zwischen den
Bremsen vorgesehen ist, das einen in einem Achsgehäuse gelagerten Differential
korb aufweist und zwei aus dem Differentialkorb herausgeführten Abtriebswellen,
die jeweils mit einem in Wirkverbindung mit einem Bremsstator bringbaren Brems
rotor drehstarr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsrotoren
(16,19) zumindest in Richtung der Bremskraft gegen axiales Verschieben auf den
Abtriebswellen (4, 5) gesichert sind, die axial beweglich sind und zwischen deren
differentialkorbseitigen Stirnflächen ein Axiallager (22) angeordnet ist, und daß der
Bremsstator (17) der ersten Bremse (7) mit einer eine Bremskraft erzeugenden
Bremsbetätigungseinrichtung verbunden und der Bremsstator (20) der zweiten
Bremse (8) zur Erzeugung einer der Bremskraft entgegengesetzt wirksamen Reak
tionskraft ausgebildet ist.
4. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Differentialkorb (13) antriebsseitig mit einem koaxial zu den Abtriebswellen (4,
5) angeordneten Fahrmotor (2) verbunden ist.
5. Antriebsachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrmotor (2)
und der Differentialkorb (13) axial nebeneinander angeordnet sind, wobei der Fahr
motor (2) eine als Hohlwelle (6) ausgebildete, mit dem Differentialkorb (13) treibend
verbundene Antriebswelle aufweist, durch die eine der Abtriebswellen (5) des Diffe
rentialgetriebes (3) hindurchgeführt ist, und wobei die aus dem Differentialgetriebe
(3) und der Antriebswelle des Fahrmotors (2) gebildete Baueinheit an beiden axia
len Enden mittels zweier Wälzlager (14, 15) im Achsgehäuse (2) gelagert ist.
6. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bremsen (7, 8) als Federspeicherbremsen ausgebildet sind, wobei die Brems
betätigungseinrichtung von einer Feder gebildet ist, die von einem Kolben (18; 21)
beaufschlagbar ist.
7. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bremsbetätigungseinrichtung axial zwischen der ersten Bremse (7) und dem
der ersten Bremse (7) zugeordneten Rad angeordnet ist.
8. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bremsbetätigungseinrichtung axial zwischen den beiden Bremsen (7, 8)
angeordnet ist.
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- 1995-05-24 DE DE1995119198 patent/DE19519198B4/de not_active Expired - Fee Related
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