DE19802371A1

DE19802371A1 - Antriebsanordnung für eine Tandemachse

Info

Publication number: DE19802371A1
Application number: DE19802371A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Auer
Original assignee: Neunkirchener Maschinen- und Achsenfabrik & Co Kg 91077 Neunkirchen De GmbH; NEUNKIRCHENER MASCHINEN und AC
Current assignee: NAF Neunkirchener Achsenfabrik AG
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-04-22
Also published as: DE59802886D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanord nung für eine Antriebsachse einer selbst fahrenden Arbeitsmaschi ne. Es handelt sich um eine Tandemachse mit zwei auf beiden Seiten eines Fahrgestells angeordneten zweiarmigen Schwingen. An den Enden dieser Schwingen befinden sich die angetriebenen Räder.

Solche Fahrzeuge oder Arbeitsmaschinen werden beispielsweise als Bau-, Land- oder Forstmaschinen in unwegsamem Gelände einge setzt. Von einer Kraftmaschine erfolgt die Einleitung des Dreh moments über eine Kardanwelle, ein Differentialgetriebe und ein Planetengetriebe in die Schwingachse der Schwinge. Eine der artige Antriebsanordnung ist aus der DE-AS 25 22 542 bekannt. In dieser bekannten Anordnung erfolgt die Einleitung des Dreh moments in die Schwinge über ein im Fahrzeugrahmen schwingbar gelagertes Achsrohr.

Demgegenüber wird für im unwegsamen Gelände einsetzbare Fahr zeuge bevorzugt, die Schwinge direkt am Fahrzeugrahmen nur um ihre Schwingachse schwingbar anzuordnen. Die Umlenk-, Verteil- und Untersetzungsgetriebe müssen nicht nur für eine gleichmäßige Verteilung des Drehmoments an die antreibenden Räder, sondern auch - und das ist die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung - für eine ständige Bodenhaftung der Räder im unweg samen Gelände sorgen. Insbesondere dürfen in einem zwischenge schalteten Planetengetriebe die Getrieberäder nicht momentanen Gegenmomenten ausgesetzt werden, die von den Antriebsrädern in schwierigem Gelände erzeugt werden können, ohne sogleich für einen Ausgleich zu sorgen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der vorliegenden Erfin dung allgemein darin, daß ein zweites Planetengetriebe so ein gefügt wird, daß der Zahnkranz des Untersetzungsplanetengetrie bes sich am Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes abstützt. Der Zahnkranz des zweiten Planetengetriebes ist fest mit der Schwinge und der Steg des zweiten Planetengetriebes ist fest mit dem Fahrgestell verbunden. Dadurch entsteht zwischen dem Fahr gestell und der Schwinge ein "Meß"- und Ausgleichsplanetenge triebe. Das vom Differential an das Hauptplanetengetriebe gelie ferte Wellenmoment wird im "Meßgetriebe" übersetzt und gleich zeitig wird dieses Drehmoment durch ein Stützmoment im Zahn kranz, das proportional dem Eingangs- bzw. Abtriebsmoment ist, gemessen. Dieses Stützmoment wird durch das zweite Planetenge triebe in dem im Abstand zur Schwingachse befindlichen Punkt in die Schwinge eingeleitet.

Durch die Wirkung der beiden Drehmomente ergibt sich vorteilhaf terweise ein jeweils genügend großes Rückstellmoment, das durch richtige Wahl der Übersetzungsverhältnisse den Forderungen der Praxis angepaßt werden kann.

Es ist zwar aus der DE 41 20 801 C2 bekannt, zwei Planetenge triebe in den Weg zwischen Differential und Schwinge einzubauen. Aber diese zwei Planetengetriebe sind hintereinandergeschaltet. Der Zahnkranz des antriebsseitigen Planetengetriebes stützt sich hierbei am Fahrgestell und der Zahnkranz des radseitigen Plane tengetriebes stützt sich hierbei an der Schwinge ab. Auch diese Anordnung erzeugt erforderlichenfalls ein Rückstellmoment. Da hierbei jedoch die Planetenräder beider Getriebe gleichgroß sind, ergeben sich gleiche Übersetzungen, was im direkten An triebsweg auch sinnvoll ist.

Demgegenüber kann das Übersetzungsverhältnis zwischen Haupt- und "Meß"-getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafter weise je nach Anforderung der Praxis unterschiedlich gestaltet sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Aus führungsbeispiels und eines Zahlenbeispiels im Vergleich zum Stand der Technik.

Die Zeichnung zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel der Er findung. Eine Schwinge 10 ist im Lager 12 gelenkig an einem Fahrgestell 14 angeordnet. Von einem nicht dargestellten Differential erstreckt sich eine Antriebswelle 20, verbunden mit einer Lamellenbremse 30, bis zu einem Sonnenrad 42 eines ersten Meßplanetengetriebes 40. Wie bekannt, ist der Planetenräder 46 tragende Steg 44 dieses Getriebes 40 mit einer Abtriebswelle 60 verbunden, die koaxial zu einer Schwingachse 62 verläuft und in Lagern 64 in der Schwinge 10 gelagert ist. Auf dieser Abtriebs welle 60 sitzt ein Zahnrad 70, das mit weiteren Zahnrädern 72 bekanntermaßen beidseitig in der Schwinge 10 kämmt, um das Drehmoment an die hier nicht eingezeichneten Räder zu über tragen, die an beiden Enden der Schwinge 10 sitzen.

Die Planetenräder 46 rollen auf einem Zahnkranz 48 ab, der mit einem Sonnenrad 52 eines zweiten oder "Dreh"-Planetengetriebes 50 verbunden ist. Auf einem Steg 54 sitzende Planetenräder 56 rollen auf einem Zahnkranz 58 ab, der fest mit der Schwinge 10 verbunden ist. Der Steg 54 ist fest mit dem Fahrgestell 14 ver bunden.

Anzumerken ist, daß sich die Schwinge 10 oberhalb des Zahnrades 70 in der vorliegenden Darstellung ebenfalls zu einem zweiten nicht dargestellten Antriebsrad fortsetzt, wenngleich nicht in der Zeichnungsebene der abgebildeten Darstellung. Die Schwinge 10 braucht nämlich nicht gestreckt ausgebildet zu sein. In der praktischen Verwirklichung bilden die Schwingen oft einen nach unten abgeknickten stumpfen Winkel mit der Achse 62 als Schei tel, wie in Fig. 3 der DE 41 20 801 C2 angedeutet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel mit Zahlen belegt. Hierbei wird von einer Achse mit folgenden Annahmen ausgegangen:

AL=L<Achse
16 000 kg
Reifen-Radius	570 mm
Schwingen-Überhöhung	200 mm
Radstand	1500 mm
Bodenreibwert	0,8
Übersetzung	23,294

Aufteilung der Übersetzungen

Gesamt: 2,067.3.0,7878.1,052.4,53 = 23,28

Radmoment bei µ = 0,8; r = 0,57 m und 8 t Last (= 80 kM)

M_Rad = 80 000.0,8.0,57 = 36 480 Nm

Stützmoment des Zahnkranzes des Meßplanet 40:
3239.(i_{M_ei}-1) = 6478 Nm
= Eingangsmoment im Drehplanet

Abtriebsmoment im Drehplanet 50:
6478.4 = 25 912 Nm

Abtriebsmoment Zentral-Stirnrad 70:
= 3239.i_MA = 3239.3 = 9717 Nm

Gesamt-Rückstellmoment der Schwinge 10:
M_RS = 25 911 + 9717 = 35 628 Nm

Aufstellmoment infolge Zugkraft:
Zugkraft: 80 000.0,8 = 64 000
M_A = 64 000 (0,57 + 0,2) = 49 280 Nm

Differenzmoment:
M_D = 49 280 - 35 628 = 13 652 Nm

Radlast 1: 40 000 - 9101 = 30 899 N
Radlast 2: 40 000 + 9101 = 49 101 N

Vergleich mit einer Schwinge gemäß DE 41 20 801 C2 mit gleichen Ausgangsdaten und Wirkübersetzung 1,82:

Aufstellmoment: M_A = 49 280 Nm

Differenzmoment: 49 280 - 20 043 = 29 236 Nm

Radlast 1: 40 000 - 19 490 = 20 510 N
Radlast 2: 40 000 + 19 490 = 59 490 N

besser oder ausgeglichen.

Um den gleichen "Ausgleichsgrad" wie mit einer Lösung gemäß DE 41 20 801 zu haben, müßte eine Wirkübersetzung von 1,376 erzielt werden, d. h. eine BB-Planetentrieb-Übersetzung von 7,57 (statt 5,71). Da bei diesen Übersetzungen das gleiche Drehmoment ver arbeitet werden muß wie bei 5,71, wäre ein größerer Bauraum (∅ ca. 30% größer) erforderlich.

Zum Beispiel

Durchmesser des Zahnkranzes:	36%
90.4,5 = 405@	66.4,5 = 297

Dies wiederum bedingt einen größeren Drehkranz, größeren Stütz kranz und mehr Höhe an der Schwinge.

Im Vergleich zum Stand der Technik ergeben sich hinsichtlich der Andrückkräfte an den Boden und hinsichtlich der Baumaße gleich gute oder bessere Werte.

Claims

1. Antriebsanordnung für eine Antriebsachse einer auch im un wegsamen Gelände selbstfahrenden Arbeitsmaschine mit auf beiden Seiten eines Fahrgestells angeordneten zweiarmigen Schwingen, an deren äußeren Enden sich angetriebene Räder befinden, wobei das Antriebsmoment in jede Schwinge über ein Planetengetriebe in der Schwingachse der Schwinge ein geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (48) des Planetengetriebes (40) mit dem Sonnenrad (52) eines zweiten Planetengetriebes (50), der Zahnkranz (58) des zweiten Planetengetriebes (50) fest mit der Schwinge (10) und der Steg (54) des zweiten Planeten getriebes (50) fest mit dem Fahrgestell (14) im Abstand zur Schwingachse (62) verbunden ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Planetengetriebe (50) gegenüber dem ersten Planetengetriebe (40) durch unterschiedlich große Plane tenräder (46, 56) verschieden übersetzen.