DE19932587A1 - Radantrieb - Google Patents
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Abstract
Ein Radantrieb, welcher vorzugsweise in einem Niederflur-Omnibus zum Antrieb der Räder eingesetzt wird, wird über einen Antriebsmotor (1) angetrieben, welcher exzentrisch zur Radachse (12) angeordnet ist und ein Zahnrad (2) antreibt. Das angetriebene Zahnrad (2) eines Untersetzungsgetriebes (3) steht so mit zwei weiteren Zahnrädern (6) und einem äußeren Zentralrad (5) in kämmender Verbindung, daß das Antriebsmoment auf die Zahnräder (6) und das äußere Zentralrad (5) aufgeteilt wird und das angetriebene Zahnrad (2) schwimmend gelagert werden kann, so daß sich eine gleichmäßige Lastverteilung einstellt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Radantrieb für mobile
Fahrzeuge, vorzugsweise Omnibusse, insbesondere Niederflur-
Omnibusse, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher
definierten Art.
Gattungsgemäße Radantriebe zeichnen sich dadurch aus,
daß sie so im Fahrzeug einbaubar sind, daß sie in axialer
Richtung möglichst wenig Bauraum beanspruchen, um z. B. in
einem Omnibus eine größtmögliche Gangbreite zu erreichen.
Hierzu sind Radantriebe so zu gestalten, daß der Hauptan
triebsteil innerhalb einer Felge des Rades untergebracht
werden kann. Radantriebe sind entweder über einen gemeinsa
men Antriebsmotor, welcher über einen Momententeiler mit
dem Radantrieb in Verbindung steht, oder über einen An
triebsmotor, welcher direkt mit dem Radantrieb verbunden
ist, antreibbar.
Die EP 0 523 472 B1 offenbart eine Portalachse für
einen Omnibus, bei welcher, um einen möglichst großen Por
talabstand zu bekommen, ein Antriebsmotor über einen Momen
tenteiler ein Zahnrad antreibt, welches einerseits mit ei
nem äußeren Zentralrad in Verbindung steht und andererseits
ein Zahnrad antreibt, welches als Zwischenrad ein weiteres
Zahnrad antreibt, welches wiederum mit dem äußeren Zentral
rad verbunden ist, wobei das äußere Zentralrad den Abtrieb
bildet. Indem das angetriebene Zahnrad direkt mit dem äuße
ren Zentralrad in kämmender Verbindung steht, wird ein sehr
großer Portalabstand erreicht, jedoch sind die Zahnbela
stungen am angetriebenen Zahnrad sehr hoch, da das ange
triebene Zahnrad nur zwei sich gegenüberliegende Zahnein
griffe aufweist, über welche das Drehmoment des angetriebe
nen Zahnrades abgegeben werden kann. Dadurch müssen das
angetriebene Zahnrad sowie die weiteren Zahnräder und das
äußere Zentralrad in ihrem Durchmesser so ausgelegt werden,
daß sie nur außerhalb der Felge angeordnet werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Radantrieb zu schaffen, durch welchen ein größtmögli
cher Portalabstand realisiert werden kann und welcher so
kompakt ausgeführt werden kann, daß zumindest das Unterset
zungsgetriebe innerhalb des Felgendurchmessers angeordnet
werden kann und eine größtmögliche Gangbreite im Fahrzeug
erreicht wird, indem der Radantrieb axial kompakt ausge
führt ist.
Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden
Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen
Radantrieb gelöst.
Erfindungsgemäß besteht der Radantrieb aus einem Un
tersetzungsgetriebe, bei welchem ein angetriebenes Zahnrad
einerseits mit einem äußeren Zentralrad und andererseits
mit mindestens zwei Zahnrädern in kämmender Verbindung
steht, welche mit dem äußeren Zentralrad in trieblicher
Verbindung stehen. Die Zahneingriffe des äußeren Zentralra
des mit dem angetriebenen Zahnrad sowie die Zahneingriffe
der weiteren Zahnräder mit dem angetriebenen Zahnrad sind
so angeordnet, daß die Wirkungslinien der radialen Kräfte,
welche durch die Zahneingriffe mit dem angetriebenen Zahn
rad entstehen, sich in der Rotationsachse des angetriebenen
Zahnrades treffen. Indem das angetriebene Zahnrad minde
stens drei Zahneingriffe aufweist, über welche sich das
Drehmoment verteilen kann, ist es möglich, das angetriebene
Zahnrad, die weiteren Zahnräder und das äußere Zentralrad
so kompakt auszuführen, daß dieses Untersetzungsgetriebe
innerhalb des Felgendurchmessers angeordnet werden kann.
Indem sich die Wirkungslinien der radialen Kräfte in der
Rotationsachse des angetriebenen Zahnrades treffen, kann
eine groß dimensionierte Lagerung des angetriebenen Zahnra
des entfallen, da das angetriebene Zahnrad entweder schwim
mend oder über eine geringfügige Lagerung gelagert werden
kann. Durch die schwimmende Lagerung des angetriebenen
Zahnrades und mindestens drei Zahneingriffen, deren Wir
kungslinien sich in der Rotationsachse des angetriebenen
Zahnrades treffen, kann sich das angetriebene Zahnrad unter
Drehmomentbelastung so einstellen, daß alle Zahneingriffe
gleichmäßig tragen, wodurch das Untersetzungsgetriebe kom
pakter ausgeführt werden kann. Vorzugsweise werden die
Zahnräder, welche mit dem angetriebenen Zahnrad in kämmen
der Verbindung stehen, so angeordnet, daß der Winkel, wel
cher sich durch die Verbindung der Rotationsmittelpunkte
der zwei Zahnräder mit dem Rotationsmittelpunkt des ange
triebenen Zahnrades ergibt, kleiner als 120° ist. Indem
dieser Winkel kleiner als 120° ausgeführt wird, ist es mög
lich, die Drehmomentbelastung nicht gleichmäßig auf die
drei Zahneingriffe zu verteilen, sondern den Zahneingriff
des angetriebenen Zahnrades mit dem äußeren Zentralrad, da
hier die Krümmungsverhältnisse günstiger sind, mit einem
größeren Drehmoment zu beaufschlagen, als der Zahneingriff
des angetriebenen Zahnrades mit den weiteren Zahnrädern.
Hierdurch können die weiteren Zahnräder kompakter ausge
führt werden. Vorzugsweise wird das angetriebene Zahnrad
über einen elektrischen Antriebsmotor angetrieben. Der An
trieb kann jedoch auch über eine Antriebswelle aus einem
Momententeiler erfolgen. Das äußere Zentralrad, welches den
Abtrieb bildet, kann direkt mit dem Abtrieb des Radantriebs
in Verbindung stehen oder ein inneres Zentralrad einer Pla
netenstufe antreiben, wodurch die Gesamtübersetzung erhöht
wird und der Antriebsmotor kompakter ausgeführt werden
kann. Indem das Untersetzungsgetriebe infolge mehrerer Zah
neingriffe am angetriebenen Zahnrad sehr kompakt ausgeführt
werden kann und ein sehr großer Portalabstand erreicht
wird, ist es möglich, eine Bremse, welche mit dem Abtrieb
des Radantriebs verbunden ist, und einen Teil der Betäti
gungseinrichtung der Bremse innerhalb des Felgendurchmes
sers anzuordnen, so daß ein in axialer Richtung kompakter
Radantrieb geschaffen wird. Durch die Anordnung der Unter
setzungsgetriebe der Bremse sowie deren Betätigungseinrich
tung und eines Teils des Antriebsmotors innerhalb der Fel
ge, wobei der Massenschwerpunkt an der Radinnenseite ange
ordnet ist, wird eine Verbesserung der Federungseigenschaf
ten erreicht.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind den Figu
ren-Beschreibungen zu entnehmen.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Radantrieb, bei welchem ein Elektro
motor über Untersetzungsgetriebe ein Rad an
treibt und
Fig. 2 und 3 eine schematische Darstellung eines Unter-
setzungsgetriebes, bei welchem der Antrieb
exzentrisch angeordnet ist.
Ein Antriebsmotor 1, welcher als elektrischer oder
hydraulischer Motor ausgebildet sein kann, ist mit einem
angetriebenen Zahnrad 2 eines Untersetzungsgetriebes 3 ver
bunden, wobei das angetriebene Zahnrad 2 exzentrisch zum
Abtrieb 4, welcher ein äußeres Zentralrad 5 bildet, ange
ordnet ist. Das angetriebene Zahnrad 2 kann jedoch auch
über ein Ausgleichsgetriebe angetrieben werden. Das ange
triebene Zahnrad 2 steht einerseits in kämmender Verbindung
mit dem äußeren Zentralrad 5 und andererseits in kämmender
Verbindung mit weiteren Zahnrädern 6, welche ebenfalls mit
dem äußeren Zentralrad 5 in kämmender Verbindung stehen.
Der Abtrieb 4 ist mit einem inneren Zentralrad 7 einer Pla
netenstufe 8 verbunden, deren Planetenträger 9 den Abtrieb
bildet und mit einer Felge 10 verbunden ist. Das Unterset
zungsgetriebe 3, die Planetenstufe 8 und eine Bremse 11
sind innerhalb der Felge 10 angeordnet, wodurch ein sehr
kompakter Radantrieb geschaffen wird. Indem das angetriebe
ne Zahnrad 2, bezogen auf die Radachse 12, exzentrisch an
geordnet ist und das Untersetzungsgetriebe 3 durch die
Drehmomentverteilung sehr kompakt ausgeführt werden kann,
ist es möglich, einen Teil der Betätigungseinrichtung 13
der Bremse 11 innerhalb der Felge 10 anzuordnen, wodurch
beim Einbau des Radantriebs in einen Niederflur-Omnibus
eine größere Gangbreite erreicht werden kann. Vorzugsweise
wird eine Betätigungseinrichtung 13 verwendet, deren Zylin
der rechtwinklig zur Radachse 12 angeordnet ist, um die
Gangbreite des Omnibusses zu vergrößern. Somit bildet die
Betätigungseinrichtung 13 einen Bereich, welcher parallel
zur Radachse 12 und welcher größtenteils innerhalb der Rad
felge 10 angeordnet ist, und einen Bereich, welcher außer
halb der Radfelge 10 rechtwinklig zur Radachse 12, jedoch
im axialen Bereich des Antriebsmotors 1, angeordnet ist.
Das angetriebene Zahnrad 2 ist schwimmend oder weitgehend
schwimmend im Untersetzungsgetriebe 3 angeordnet, wodurch
sich ein optimaler Traganteil der Verzahnung ergibt.
Ein angetriebenes Zahnrad 2 eines Untersetzungsgetrie
bes 3 steht in kämmender Verbindung mit einem äußeren Zen
tralrad 5 und zwei weiteren Zahnrädern 6, welche über ein
Zahnrad 14 mit dem äußeren Zentralrad 5 trieblich verbunden
sind. Das angetriebene schwimmend oder weitgehend schwim
mend gelagerte Zahnrad 2 steht in kämmender Verbindung mit
den Zahnrädern 6 und dem äußeren Zentralrad 5, welche so
angeordnet sind, daß die entstehenden Radialkräfte durch
die Zahneingriffe sich in der Rotationsachse 15 treffen und
somit gegenseitig aufheben. Durch die kämmende Verbindung
mit zwei Zahnrädern 6 und einem äußeren Zentralrad 5 wird
das Drehmoment des angetriebenen Zahnrades 2 aufgeteilt,
wodurch das Untersetzungsgetriebe 3 kompakt ausgeführt wer
den kann. Der Winkel 20, welcher durch die Linien 16 und 17
gebildet wird, ist so ausgelegt, daß dieser kleiner oder
gleich 120° beträgt. Hierdurch wird gewährleistet, daß bei
dem Zahneingriff des angetriebenen Zahnrades 2 zum Zahn
rad 6 geringere Belastungen auftreten als bei dem Zahnein
griff des angetriebenen Zahnrades 2 zum äußeren Zentral
rad 5.
Das angetriebene Zahnrad 2 des Untersetzungsgetrie
bes 3 steht in kämmender Verbindung mit zwei Zahnrädern 6
und einem äußeren Zentralrad 5. Die Zahnräder 6 kämmen mit
zwei Zahnrädern 19, welche wiederum mit dem äußeren Zen
tralrad 5 in kämmender Verbindung stehen. Die Linien 16
und 17 treffen sich in der Rotationsachse 15 des angetrie
benen Zentralrades 2. Hierdurch kann das angetriebene Zahn
rad 2 schwimmend oder weitgehend schwimmend angeordnet wer
den.
1
Antriebsmotor
2
angetriebenes Zahnrad
3
Untersetzungsgetriebe
4
Abtrieb
5
äußeres Zentralrad
6
Zahnrad
7
inneres Zentralrad
8
Planetenstufe
9
Planetenträger
10
Felge
11
Bremse
12
Radachse
13
Betätigungseinrichtung
14
Zahnrad
15
Rotationsachse
16
Linie
17
Linie
18
Rotationsachse
19
Zahnrad
20
Winkel
Claims (8)
1. Radantrieb mit einem exzentrisch zur Radachse ange
triebenen Zahnrad (2), welches mit einem äußeren Zentral
rad (5) in kämmender Verbindung steht und das äußere Zen
tralrad (5) mit dem Abtrieb (4, 9) in trieblicher Verbin
dung steht, dadurch gekennzeichnet, daß
das angetriebene Zahnrad (2) mit mindestens zwei weiteren
Zahnrädern (6) in kämmender Verbindung steht, welche mit
dem äußeren Zentralrad (5) in trieblicher Verbindung stehen
und welche dergestalt angeordnet sind, daß die Linien (16,
17), welche senkrecht zu den Wirkungslinien durch die käm
menden Verbindungen des angetriebenen Zahnrades (2) entste
henden Umfangskräften angeordnet sind, sich in der Rotati
onsachse (15) des angetriebenen Zahnrades (2) treffen.
2. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das äußere Zentralrad (5) über eine
Planetenstufe (8) mit dem Abtrieb verbunden ist.
3. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das angetriebene Zahnrad (2) von
einem Elektromotor oder einem Hydraulikmotor oder über ein
Ausgleichsgetriebe angetrieben wird.
4. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens zwei weitere Zahnrä
der (6), welche mit dem angetriebenen Zahnrad (2) in kämmen
der Verbindung stehen, mit einem Zahnrad (14) in kämmender
Verbindung stehen, welches mit dem äußeren Zentralrad (5)
in kämmender Verbindung steht und dessen Rotationsmittel
punkt (18) mit dem Rotationsmittelpunkt (15) des angetrie
benen Zahnrades (2) auf einer Geraden liegt.
5. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das angetriebene Zahnrad (2) mit
zwei weiteren Zahnrädern (6) in kämmender Verbindung steht,
welche mit zwei Zahnrädern (19) in kämmender Verbindung
stehen, welche mit dem äußeren Zentralrad (5) in kämmender
Verbindung stehen und deren Rotationsmittelpunkte auf einer
Geraden liegen.
6. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Betätigungseinrichtung (13)
einer Bremse (11) oberhalb im axialen Bereich des Elektro
motors angeordnet ist.
7. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Betätigungseinrichtung (13)
einer Bremse (11) einen zur Radachse (12) parallel angeord
neten Bereich aufweist, welcher größtenteils innerhalb ei
ner Radfelge (10) angeordnet ist und einen zur Radach
se (12) rechtwinklig angeordneten Bereich aufweist, welcher
außerhalb einer Radfelge (10) angeordnet ist.
8. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei Zahnräder (6), welche mit dem
angetriebenen Zahnrad (2) in kämmender Verbindung stehen,
so angeordnet sind, daß der Winkel (20), welcher sich durch
die Verbindung der Rotationsmittelpunkte der zwei Zahnrä
der (6) mit dem Rotationsmittelpunkt (15) des angetriebenen
Zahnrades (2) ergibt, kleiner oder gleich 120° ist.
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