DE19519198A1 - Antriebsachse - Google Patents

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.

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.