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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf eine Achsenanordnung in einem Fahrzeug.
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HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
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Achsenanordnungen dienen der Übertragung der Drehkraft von einem Motor eines Fahrzeugs auf dessen Räder. Eine Achsenanordnung beinhaltet in der Regel eine Differentialanordnung, die drehbar in einem nicht drehenden Gehäuse (z. B. Träger) gelagert ist. Das Differential ist zwischen einer Eingangswelle, die vom Fahrzeugmotor/Getriebe ausgeht, und einem Paar von Achswellen, die zu den Fahrzeugrädern führen, angeschlossen. Die Achswellen befinden sich in jeweiligen nicht drehbaren Trägergehäuseabschnitten (z. B. Achsrohren), die an einem zentralen Gehäuse befestigt sind. Die Drehung des Differentials durch die Antriebswelle bewirkt also eine entsprechende Drehung der Achswellen. Das zentrale Gehäuse und die Trägergehäuseabschnitte bilden ein Achsgehäuse für diese Antriebsstrangkomponenten der Achsenanordnung, in dem das Differential und die Achswellen drehbar gelagert sind.
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Ein Typ von Achsgehäuse beinhaltet eine einheitliche zentrale Gehäusekonstruktion, die gemeinhin als Achsenanordnung vom Typ (oder Stil) Salisbury oder Spicer bezeichnet wird. Bei diesem Aufbau ist das zentrale Gehäuse (in dem die Differentialanordnung untergebracht ist) direkt mit den beiden Trägergehäuseabschnitten (in denen die drehbaren Achswellen untergebracht sind) verbunden. An der Rückseite des zentralen Gehäuses befindet sich eine Öffnung, die den Einbau des Differentials in das Gehäuse ermöglicht. Eine Abdeckung verschließt diese Öffnung während des Gebrauchs.
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Eine andere Art von Achsgehäuse beinhaltet eine teilbare zentrale Gehäusekonstruktion. Bei diesem Aufbau sind die Achsträgergehäuseabschnitte durch einen zentralen Abschnitt des Achsgehäuses miteinander verbunden, der getrennt von einem Differentialträger ausgebildet ist. Dieser zentrale Abschnitt ist im Allgemeinen hohl und zylindrisch und weist eine große, im Allgemeinen kreisförmige Öffnung auf, die ihn durchdringt. Die Gesamtform dieses Achsgehäusetyps (z. B. die im Allgemeinen runde Form des zentralen Abschnitts und die davon ausgehenden länglichen Trägergehäuseabschnitte) ähnelt im Allgemeinen der Form des Musikinstruments Banjo. Daher wird diese Art von Achsgehäuse allgemein als Banjoachsgehäuse bezeichnet. Außerdem werden die Trägerlasten des Fahrzeuggewichts über eine separate Struktur von derjenigen getragen, welche die Differentialanordnung ausrichtet und drehbar lagert. Aufgrund dieser Funktionstrennung sind Banjoachsen in der Lage, höhere Fahrzeuggewichte zu tragen als eine Salisbury-Achsenanordnung ähnlicher Größe. Das Salisbury-Gehäuse kann jedoch aufgrund des einheitlichen zentralen Gehäuses, das intern abgedichtet ist, einen geringeren Schmiermittelverbrauch aufweisen. Daher können beide Arten von Achsgehäuseanordnungen Nachteile und Vorteile haben.
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In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein System gelöst werden, das ein Differentialgehäuse mit einem modularen Mittelabschnitt im Salisbury-Stil umfasst, der Rohrhalterungen zur Aufnahme von Rohranordnungen durch Presspassung umfasst. Auf diese Weise können die Wandstärken der Rohrhalterungen angepasst werden, wobei ein gemeinsamer Mittelabschnitt für eine Vielzahl von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Fahrzeuglasten beibehalten wird.
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Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher erläutert werden. Sie ist nicht dazu gedacht, die wichtigsten oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die die oben oder in anderen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die obigen sowie weitere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden für Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung leicht ersichtlich, wenn sie im Lichte der beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, die sich wie folgt darstellen:
- 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeug-Antriebsstrangs;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeug-Achsenanordnung;
- 3A zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines modularen zentralen Abschnitts eines Achsgehäuses;
- 3B zeigt eine perspektivische Teilansicht des modularen zentralen Abschnitts des Achsgehäuses; und
- 3C zeigt eine perspektivische Hinteransicht eines modularen zentralen Abschnitts eines Achsgehäuses.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein System für eine Achsenanordnung in einem Fahrzeug. Beispielsweise kann das Fahrzeug durch einen Antriebsstrang angetrieben werden, wie in 1 dargestellt. Der Antriebsstrang kann mindestens eine Achsenanordnung enthalten, wie sie in 2 dargestellt ist. Die Achsenanordnung kann ein modulares zentrales Gehäuse beinhalten, das in verschiedenen Ansichten in 3A-3C dargestellt ist. Das modulare zentrale Gehäuse kann zum Beispiel an unterschiedliche Rohrwandstärken angepasst werden, wobei der Schmierbedarf durch die innere Abdichtung reduziert wird. 2-3C sind annähernd maßstabsgetreu dargestellt. Auf Wunsch können jedoch auch alternative Abmessungen verwendet werden.
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In 1 ist ein Fahrzeug 100 dargestellt, das einen Antriebsstrang 101 und einen Getriebestrang 103 umfasst. Der Antriebsstrang umfasst eine Antriebsmaschine 106 und ein Getriebe 108. Die Antriebsmaschine 106 kann z. B. ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein und wird betrieben, um das Getriebe 108 mit Drehkraft zu versorgen. Das Getriebe 108 kann jede Art von Getriebe sein, wie z. B. ein Schaltgetriebe, ein Automatikgetriebe oder ein stufenlos verstellbares Getriebe. Das Getriebe 108 erhält die von der Antriebsmaschine 106 erzeugte Drehkraft als Eingang und gibt die Drehkraft entsprechend einer gewählten Gangstufe oder Einstellung an den Getriebestrang 103 ab.
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In einigen Beispielen, wie in 1 dargestellt, beinhaltet der Getriebestrang 103 eine erste Achsenanordnung 102 und eine zweite Achsenanordnung 112. Die erste Achsenanordnung 102 kann dazu konfiguriert sein, einen ersten Satz von Rädern 104 anzutreiben, und die zweite Achsenanordnung 112 kann dazu konfiguriert sein, einen zweiten Satz von Rädern 114 anzutreiben. In einem Beispiel ist die erste Achsenanordnung 102 in der Nähe einer Frontpartie des Fahrzeugs 100 angeordnet und umfasst daher eine Vorderachse, und die zweite Achsenanordnung 112 ist in der Nähe einer Heckpartie des Fahrzeugs 100 angeordnet und umfasst daher eine Hinterachse. Der Getriebestrang 103 ist in einer Konfiguration mit Allradantrieb dargestellt, obwohl auch andere Konfigurationen möglich sind. Der Getriebestrang 103 kann zum Beispiel einen Vorderradantrieb, einen Hinterradantrieb oder einen Allradantrieb haben. Außerdem kann der Getriebestrang 103 eine oder mehrere Tandemachsenanordnungen beinhalten. So kann der Getriebestrang 103 auch andere Konfigurationen aufweisen, ohne vom Geltungsbereich dieser Offenbarung abzuweichen, und die in 1 dargestellte Konfiguration dient der Veranschaulichung und stellt keine Einschränkung dar. Außerdem kann das Fahrzeug 100 zusätzliche Räder beinhalten, die nicht mit dem Getriebestrang 103 verbunden sind.
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In einigen Konfigurationen mit Allradantrieb, wie in 1 dargestellt, beinhaltet der Getriebestrang 103 ein Verteilergetriebe 110, das dazu konfiguriert ist, die vom Getriebe 108 abgegebene Drehkraft aufzunehmen. Eine erste Antriebswelle 113 ist antriebsmäßig mit einem ersten Ausgang 111 des Verteilergetriebes 110 verbunden, während eine zweite Antriebswelle 122 antriebsmäßig mit einem zweiten Ausgang 121 des Verteilergetriebes 110 verbunden ist. Die erste Antriebswelle 113 (z. B. eine vordere Antriebswelle) überträgt die Drehkraft vom Verteilergetriebe 110 auf ein erstes Differential 116 der ersten Achsenanordnung 102, um den ersten Satz von Rädern 104 anzutreiben, während die zweite Antriebswelle 122 (z. B. eine hintere Antriebswelle) die Drehkraft vom Verteilergetriebe 110 auf ein zweites Differential 126 der zweiten Achsenanordnung 112 überträgt, um den zweiten Satz von Rädern 114 anzutreiben. Beispielsweise ist das erste Differential 116 antriebsmäßig mit einem ersten Satz von Achswellen 118 gekoppelt, die mit dem ersten Satz von Rädern 104 verbunden sind, und das zweite Differential 126 ist antriebsmäßig mit einem zweiten Satz von Achswellen 128 gekoppelt, die mit dem zweiten Satz von Rädern 114 verbunden sind. Es versteht sich, dass der erste Satz von Achswellen 118 und der zweite Satz von Achswellen 128 in einem Gehäuse angeordnet sein können. Eine Ausführungsbeispiel einer Achsenanordnung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2-3C näher beschrieben.
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In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 100 zusätzlich oder alternativ ein Hybridfahrzeug sein, dass sowohl einen Motor als auch eine elektrische Maschine enthält, die jeweils dazu konfiguriert sind, eine oder mehrere aus der ersten Achsenanordnung 102 und der zweiten Achsenanordnung 112 mit Energie zu versorgen. Beispielsweise können eine oder beide der ersten Achsenanordnung 102 und der zweiten Achsenanordnung 112 in einem ersten Betriebsmodus, in dem die elektrische Maschine nicht betrieben wird, um Leistung zu liefern (z. B. ein reiner Motormodus), über die von der elektrischen Maschine stammende Leistung in einem zweiten Betriebsmodus, in dem der Motor nicht betrieben wird, um Leistung zu liefern (z. B. ein reiner Elektromodus), und über die sowohl vom Motor als auch von der elektrischen Maschine stammende Leistung in einem dritten Betriebsmodus (z. B. ein elektrischer Hilfsmodus) angetrieben werden. In einem weiteren Beispiel können eine oder beide der ersten Achsenanordnung 102 und der zweiten Achsenanordnung 112 eine elektrische Achsenanordnung sein, die dazu konfiguriert ist, von einer integrierten elektrischen Maschine angetrieben zu werden.
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Wie bereits erwähnt, sind Achsenanordnungen (z. B. die erste Achsenanordnung 102 und die zweite Achsenanordnung 112 aus 1) dazu konfiguriert, die von einer Antriebsmaschine eines Fahrzeugs stammende Leistung auf die Räder des Fahrzeugs zu übertragen. Es kann jedoch schwierig sein, bestehende Achsenanordnungen an unterschiedliche Fahrzeuglastkapazitäten und Fahrzeuggewichte anzupassen und gleichzeitig die Montageeffizienz zu erhöhen. So können beispielsweise Salisbury-Achsenanordnungen einen höheren Wirkungsgrad und einen geringeren Schmierbedarf aufweisen, da sie über ein innen abgedichtetes zentrales Gehäuse verfügen, während Banjo-Achsenanordnungen aufgrund ihrer separaten Struktur zur Aufnahme von Trägerlasten höhere Fahrzeuggewichte tragen können als eine Salisbury-Achsenanordnung ähnlicher Größe. Allerdings kann die Banjo-Achsenanordnung im Vergleich zur Salisbury-Achsenanordnung einen höheren Schmiermittelbedarf haben.
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Daher sind, unter Bezug auf 2-3C Komponenten einer modularen Achsenanordnung dargestellt, die an unterschiedliche Fahrzeuglasten angepasst werden kann und gleichzeitig den Schmiermittelbedarf verringert. 2-3C zeigen Beispielkonfigurationen mit der relativen Anordnung der verschiedenen Komponenten. Wenn diese Elemente in direktem Kontakt zueinander stehen oder direkt gekoppelt sind, können sie zumindest in einem Beispiel als in direktem Kontakt bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. In ähnlicher Weise können Elemente, die nebeneinander oder aneinander angrenzend dargestellt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander oder aneinander angrenzend sein. So können beispielsweise Komponenten, die in flächigem Kontakt zueinander liegen, als in flächigem Kontakt stehend bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können in mindestens einem Fall Elemente, die voneinander getrennt sind und zwischen denen sich nur ein Zwischenraum befindet und die keine anderen Komponenten aufweisen, als solche bezeichnet werden. In noch einem weiteren Beispiel können Elemente, die über/untereinander, auf gegenüberliegenden Seiten oder links/rechts voneinander dargestellt sind, als solche bezeichnet werden, und zwar relativ zueinander. Ferner kann in mindestens einem Beispiel, wie in den Figuren dargestellt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elementes kann als ein „Boden“ der Komponente bezeichnet werden. Die hier verwendeten Begriffe Oberseite/Unterseite, oberer/unterer, oberhalb/unterhalb können sich auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und zur Beschreibung der Positionierung von Elementen der Figuren zueinander verwendet werden. So sind in einem Beispiel Elemente, die oberhalb anderer Elemente angezeigt werden, vertikal über den anderen Elementen angeordnet. Als weiteres Beispiel können die Formen der in den Figuren dargestellten Elemente als solche bezeichnet werden (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt o. ä.). Ferner können die dargestellten Elemente, die sich gegenseitig schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder als einander schneidende Elemente bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements dargestellt wird, als solches bezeichnet werden. Es versteht sich, dass ein oder mehrere Komponenten, die als „im Wesentlichen ähnlich und/oder identisch“ bezeichnet werden, entsprechend der Herstellung voneinander abweichen.
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Außerdem sind jeweils die Bezugsachsen 299 in 2-3C angegeben, um die relativen Ausrichtungen der verschiedenen Ansichten zu vergleichen. Die Bezugsachsen 299 beinhalten eine zu einer horizontalen Achse parallele x-Achse, eine zu einer vertikalen Achse parallele y-Achse und eine zu einer Querachse parallele z-Achse, die jeweils senkrecht zur x- und y-Achse verläuft. Die Richtung der Schwerkraft wird durch einen Pfeil 292 dargestellt. Gegebenenfalls sind Konturlinien mit geringerer Linienbreite vorgesehen, um allgemein die Tiefe und dreidimensionale Formen anzuzeigen. In 2-3C sind gleichartige Komponenten jeweils gleich nummeriert und werden nicht erneut eingeführt.
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Um zunächst auf 2 Bezug zu nehmen, ist eine perspektivische Vorderansicht 200 einer Antriebsachse 210 dargestellt. Die Antriebsachse 210 beinhaltet eine Mittelachse 294, die parallel zur x-Achse der Bezugsachsen 299 verläuft. Die Antriebsachse 210 kann ein nicht einschränkendes Beispiel für die erste Achsenanordnung 102 oder die zweite Achsenanordnung 112 aus 1 sein. In einem Ausführungsbeispiel ist die Antriebsachse 210 eine Hinterachse, und somit kann die Antriebsachse 210 die zweite Achsenanordnung 112 aus 1 sein. Die Mittelachse 294 kann eine Drehachse für eine erste Achswelle 212 und eine zweite Achswelle 214 der Antriebsachse 210 sein. Die erste Achswelle 212 und die zweite Achswelle 214 können dazu konfiguriert sein, an Fahrzeugrädern, wie dem zweiten Radsatz 114 aus 1, montiert zu werden und sich zu drehen. Die erste Achswelle 212 und die zweite Achswelle 214 sind beispielsweise an den gegenüberliegenden Enden der Antriebsachse 210 angeordnet und weisen jeweils eine Endnabe auf, an der die Fahrzeugräder befestigt werden können. Die erste Achswelle 212 beinhaltet eine erste Nabe 220, und die zweite Achswelle 214 beinhaltet eine zweite Nabe 222.
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Die Antriebsachse 210 umfasst außerdem ein zentrales Gehäuse 230, in dem ein Differential 240 untergebracht ist. Das zentrale Gehäuse 230 kann dabei austauschbar auch als Träger 230 bezeichnet werden. Das zentrale Gehäuse 230 umfasst einen Körperabschnitt 232 mit einer ersten Rohrhalterung 234 an einem ersten Ende des Körperabschnitts 232 und einer zweiten Rohrhalterung 236 an einem zweiten Ende des Körperabschnitts 232, das dem ersten Ende in Bezug auf die zentrale Achse 294 gegenüberliegt. In einem Beispiel kann der Körperabschnitt 232 aus einem einzigen Stück Metalldruckguss bestehen, z. B. aus Aluminium, Stahl, Gusseisen oder dergleichen. In einigen Beispielen kann die erste Rohrhalterung 234 größer (oder kleiner) sein als die zweite Rohrhalterung 236. Beispielsweise kann die erste Rohrhalterung 234 im Vergleich zur zweiten Rohrhalterung 236 einen größeren (oder kleineren) Durchmesser und/oder eine größere (oder kürzere) Länge entlang der Mittelachse 294 aufweisen. In anderen Beispielen können die erste Rohrhalterung 234 und die zweite Rohrhalterung 236 gleich groß sein. In einem Beispiel kann die Wandstärke der ersten Rohrhalterung 234 und der zweiten Rohrhalterung 236 in Abhängigkeit von der Fahrzeuglast eingestellt werden. Die Form des Trägers 230 kann auch dann beibehalten werden, wenn die Wandstärken der Rohrhalterungen angepasst werden. Auf diese Weise werden die Forschungs- und Herstellungskosten eines Fahrzeugherstellers für eine Fahrzeugflotte, die Fahrzeuge mit unterschiedlicher Fahrzeuglasten umfasst, reduziert.
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Das Differential 240 kann einen Antrieb von einer Antriebswelle (z. B. der zweiten Antriebswelle 122 aus 1) über ein Ritzel 242 erhalten, das sich entlang einer Achse 296 drehen kann, die senkrecht zur Mittelachse 294 und parallel zur z-Achse der Bezugsachsen 299 verläuft. Das Ritzel 242 kann sich durch einen Abdeckungsabschnitt 238 des zentralen Gehäuses 230 erstrecken, der über eine Vielzahl von Befestigungselementen 244 abnehmbar mit dem Körperabschnitt 232 verbunden ist. Die Vielzahl von Befestigungselementen 244 kann eines oder mehrere aus Bolzen, Schrauben, Nasen oder Ähnliches einschließen, die um den Umfang des Abdeckungsabschnitts 238 und des Körperabschnitts 232 angeordnet sind. Beispielsweise kann der Abdeckungsabschnitt aus dem gleichen oder einem anderen Material wie der Abdeckungsabschnitt 232 des zentralen Gehäuses 230 gegossen sein. Wie unten unter Bezug auf 3A-3C beschrieben wird, kann der Körperabschnitt 232 ein einzelnes, durchgehendes Stück sein, das einen Hohlraum zur Unterbringung des Differentials 240 aufweist und nur an der ersten Rohrhalterung 234, der zweiten Rohrhalterung 236 und an der Stelle, an der der Abdeckungsabschnitt 238 befestigt ist, Öffnungen hat.
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Eine Montagerichtung ist durch den Pfeil 295 dargestellt, der parallel zur Achse 296 verläuft, wobei die Zahnräder in Montagerichtung außerhalb des Körperteils 232 angeordnet sind. Zwischen dem Abdeckungsabschnitt 238 und dem Körperabschnitt 232 kann eine Anordnungsteilungsliniennaht der Achsenanordnung angeordnet sein. In Bezug auf das zentrale Gehäuse 230 dürfen keine weiteren Nähte oder andere Verbindungspunkte vorhanden sein. So kann die Anordnungsteilungsliniennaht die einzige Verbindungsnaht sein, die zwischen der Abdeckung und dem Mittelabschnitt des Gehäuses angeordnet ist.
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Die erste Rohrhalterung 234 des Körperabschnitts 232 ist auf einer Seite des Differentials 240 angeordnet, die in Richtung der ersten Achswelle 212 vorgespannt ist, während die zweite Rohrhalterung 236 des Körperteils 232 auf einer Seite des Differentials 240 angeordnet ist, die in Richtung der zweiten Achswelle 214 vorgespannt ist. Eine Achsspur der Antriebsachse 210, in der die erste Achswelle 212 und die zweite Achswelle 214 untergebracht sind, kann durch ein erstes Achsrohr 202 und ein zweites Achsrohr 204 definiert werden, die konzentrisch um die Mittelachse 294 angeordnet sind. Das erste Achsrohr 202 kann in die erste Rohrhalterung 234 des Körperabschnitts 232 eingepresst sein. Das zweite Achsrohr 204 kann in die zweite Rohrhalterung 236 des Körperabschnitts 232 eingepresst sein. Das heißt, dass zumindest ein Abschnitt des ersten Achsrohrs 202 innerhalb der ersten Rohrhalterung 234 des ersten Körperabschnitts 232 positioniert sein kann, so dass eine Außenfläche der ersten Rohrhalterung 234 in flächigem Kontakt mit einer Innenfläche der ersten Rohrhalterung 234 des Körperabschnitts 232 steht, wie unten mit Bezug auf 3A und 3B weiter ausgeführt wird. In ähnlicher Weise kann zumindest ein Abschnitt des zweiten Achsrohrs 204 in die zweite Rohrhalterung 236 eingepresst sein, so dass eine Außenfläche des zweiten Achsrohrs 204 in flächigem Kontakt mit Innenflächen der zweiten Rohrhalterung 236 des Körperabschnitts 232 stehen kann. Das erste Achsrohr 202 und das zweite Achsrohr 204 können fest mit der entsprechenden Rohrhalterung des Körperabschnitts 232 verbunden werden, z. B. durch Lochpunktschweißen.
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Das erste Achsrohr 202 und das zweite Achsrohr 204 können eine zylindrische Form umfassen, wie sie in 2 dargestellt ist, mit einem zentralen Hohlraum zur Aufnahme der entsprechenden Achswelle. Es sind jedoch auch andere Formen möglich, wie z. B. ein Vierkantrohr. In einigen Beispielen können das erste Achsrohr 202 und das zweite Achsrohr 204 im Wesentlichen identische Abmessungen haben. In anderen Beispielen können die Länge und/oder der Durchmesser des ersten Achsrohrs 202 und des zweiten Achsrohrs 204 voneinander abweichen. So kann beispielsweise das erste Achsrohr 202 länger (oder kürzer) sein als das zweite Achsrohr 204. Zusätzlich oder alternativ kann das erste Achsrohr 202 einen größeren (oder kleineren) Durchmesser haben als das zweite Achsrohr 204.
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Außerdem weisen das erste Achsrohr 202 und das zweite Achsrohr 204 jeweils eine Wandstärke zwischen einer den zentralen Hohlraum begrenzenden Innenfläche und der Außenfläche auf. Die Wandstärke des ersten Achsrohrs 202 und des zweiten Achsrohrs 204 kann je nach den Lastanforderungen des Fahrzeugs variieren. Der Körperabschnitt 232 des zentralen Gehäuses 230 kann so angepasst werden, dass er Achsrohre mit unterschiedlichen Wandstärken aufnehmen kann. Beispielsweise kann derselbe Körperabschnitt 232 für Achsrohre mit kleineren und größeren Wandstärken verwendet werden, da jedes Achsrohr mit der entsprechenden Rohrhalterung des Körperabschnitts 232 eingepresst und verschweißt ist, wie oben beschrieben. Dadurch kann der Körperabschnitt 232 ein modulares Gehäuse bieten, das für eine Vielzahl verschiedener Antriebsachsen geeignet ist, die jeweils für unterschiedliche Lastanforderungen des Fahrzeugs ausgelegt sind. Durch die Verwendung größerer Rohrwandstärken für Fahrzeuge mit höheren Lastanforderungen kann die Haltbarkeit der Achsen erhöht werden, um die Haltbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern. Durch geringere Rohrwandstärken für Fahrzeuge mit geringeren Lastanforderungen kann das Fahrzeuggewicht verringert und damit die Effizienz des Fahrzeugs erhöht werden. In einigen Beispielen kann eine Unterlegscheibe oder ein anderes Material in Kombination mit Achsrohren mit kleineren Durchmessern verwendet werden, so dass die Konfiguration des zentralen Gehäuses 230 bei verschiedenen Fahrzeugtypen beibehalten werden kann.
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Um mit 2 fortzufahren, kann die erste Achswelle 212 so positioniert werden, dass sie sich innerhalb des ersten Achsrohrs 202 dreht. Die zweite Achswelle 214 kann so positioniert werden, dass sie sich innerhalb des zweiten Achsrohrs 204 dreht. Die erste Achswelle 212 kann sich durch die erste Rohrhalterung 234 zum Differential 240 erstrecken, wobei die erste Achswelle 212 mit einem Zahnradsatz (z. B. einem Planetenradsatz) des Differentials 240 in Eingriff stehen kann. In ähnlicher Weise kann sich die zweite Achswelle 214 in die zweite Rohrhalterung 236 des Körperabschnitts 232 erstrecken, wobei die zweite Achswelle 214 mit dem zweiten Planetenradsatz in Eingriff kommen kann. Auf diese Weise kann die erste Achswelle 212 die erste Nabe 220 und ein darauf montiertes Rad mit einer ersten Drehzahl versorgen, und die zweite Achswelle 214 kann die zweite Achswelle 222 und ein darauf montiertes Rad mit einer zweiten Drehzahl versorgen, die sich von der ersten Drehzahl unterscheidet oder ihr entspricht. In einem Beispiel können die Drehzahlen über die Einstellung eines Getriebes des Differentials oder der Planetenradsätze differenziert werden, was Drehmomentvektorisierung oder andere Allradantriebsfunktionen ermöglichen kann.
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Die erste Achswelle 212 kann sich ferner durch eine erste Spindel 216 erstrecken, die mit dem ersten Achsrohr 202 verbunden ist, und die zweite Achswelle 214 kann sich durch eine zweite Spindel 218 erstrecken, die mit dem zweiten Achsrohr 204 verbunden ist. Die Achsrohre 202 und 204 und die Spindeln 216 und 218 können zusammen ein Achsgehäuse bilden. Die erste Spindel 216 kann abnehmbar mit dem ersten Achsrohr 202 verbunden sein und die zweite Spindel 218 kann abnehmbar mit dem zweiten Achsrohr 204 verbunden sein. Die Spindeln 216 und 218 können die Räder des Fahrzeugs drehbar an dem Achsgehäuse lagern, während sich die Achswellen durch sie hindurch erstrecken können, um die Räder drehbar anzutreiben. Wenn auch in 2 nicht dargestellt, können Komponenten des Bremssystems um die erste Spindel und die zweite Spindel 218 herum angeordnet und daran befestigt sein. Darüber hinaus können Fahrzeughalterungen um die Achsrohre 202 und 204 und/oder die Spindeln 216 und 218 herum positioniert sein, z. B. abnehmbar mit einer ersten Halterung 206 des ersten Achsrohrs 202 und einer zweiten Halterung 208 des zweiten Achsrohrs 204 verbunden sein. Die Fahrzeughalterungen können dazu verwendet werden, die Antriebsachse 210 z. B. an einer Unterseite des Fahrzeugs zu befestigen.
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Es versteht sich, dass verschiedene Lager, Dichtungen, Dichtungsringe (z. B. O-Ringe und Sprengringe), Gelenke, Unterlegscheiben, Muttern, Beilagscheiben und andere Komponenten in der Antriebsachse 210 enthalten sein können, um die Drehung verschiedener Komponenten (z. B. der Achswellen 212 und 214, des Ritzels 242 und anderer Differentialkomponenten) zu erleichtern und eine Abdichtung für die Schmierung zu gewährleisten.
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In 3A-3C sind eine perspektivische Vorderansicht (3A), eine perspektivische Teilansicht von vorne (3B) und eine perspektivische Hinteransicht (3C) des zentralen Gehäuses 230 dargestellt. 3A-3C werden hier zusammen beschrieben.
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Das zentrale Gehäuse 230 kann einen Innenraum 302 enthalten, der durch eine Öffnung 306 sichtbar ist. Ein Rand 304 kann die Öffnung 306 in Umfangsrichtung umgeben, wobei der Rand 304 eine Vielzahl von Öffnungen 308 enthalten kann. Die Vielzahl von Öffnungen 308 kann Gewinde oder andere Eingriffsmerkmale beinhalten, die dazu konfiguriert sind, die Vielzahl von Befestigungselementen aufzunehmen (z. B. die Vielzahl von Befestigungselementen 244 aus 2). Der Abdeckungsabschnitt (z. B. der Abdeckungsabschnitt 238) kann den Innenraum 302 des zentralen Gehäuses 230 abdichten.
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Eine erste Rohrseite 310 kann einen ersten Rohrdurchgang 312 im Inneren der ersten Rohrhalterung 234 beinhalten. Das erste Achsrohr (z. B. das erste Achsrohr 202) kann sich durch den ersten Rohrdurchgang 312 in Richtung des Innenraums 302 erstrecken. In einem Beispiel kann der erste Rohrdurchgang 312 ein oder mehrere Merkmale beinhalten, wie z. B. einen Damm, Rippen oder ein anderes Merkmal, das dazu konfiguriert ist, den Fluss des Schmiermittels zu verändern. Das erste Achsrohr kann daran gehindert werden, sich in den Innenraum 302 zu erstrecken, und zwar über den ersten Anschlag (z. B. den ersten Anschlag 235 in 2).
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Eine zweite Rohrseite 314 kann einen zweiten Rohrdurchgang 316 im Inneren der zweiten Rohrhalterung 236 beinhalten. Das zweite Achsrohr (z. B. das zweite Achsrohr 204) kann sich durch den zweiten Rohrdurchgang 316 in Richtung des Innenraums 302 erstrecken. In einem Beispiel kann der zweite Rohrdurchgang 316 ein oder mehrere Merkmale beinhalten, wie z. B. einen Damm, Rippen oder ein anderes Merkmal, das dazu konfiguriert ist, den Fluss des Schmiermittels zu verändern. Das zweite Achsrohr kann daran gehindert werden, sich in den Innenraum 302 zu erstrecken, und zwar über den zweiten Anschlag (z. B. den zweiten Anschlag 237 in 2).
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Auf diese Weise können das erste Achsrohr und das zweite Achsrohr jeweils in die erste Rohrhalterung 234 bzw. die zweite Rohrhalterung 236 eingepresst werden. Das erste und das zweite Achsrohr können durch ein oder mehrere Befestigungsmittel, einen Klebstoff, eine Schweißnaht, eine Verschmelzung oder ähnliches fixiert werden. In einem Beispiel werden das erste Achsrohr und das zweite Achsrohr an Ort und Stelle lochpunktgeschweißt.
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Die erste Rohrhalterung 234 kann außerdem eine Vielzahl von ersten Öffnungen 334 enthalten und die zweite Rohrhalterung 236 kann eine Vielzahl von zweiten Öffnungen 336 enthalten. Die Vielzahl von ersten Öffnungen 334 und die Vielzahl von zweiten Öffnungen 336 können dazu konfiguriert sein, dem ersten Achsrohr bzw. dem zweiten Achsrohr Schmiermittel zuzuführen und/oder Schmiermittel aus ihnen auszutreiben. Die Vielzahl von ersten Öffnungen 334 und die Vielzahl von zweiten Öffnungen 336 können an einer Vorderseite der ersten Rohrhalterung 234 und der zweiten Rohrhalterung 236 angeordnet sein.
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Die erste Rohrhalterung 234 kann außerdem eine erste Öffnung 335 beinhalten. Die zweite Rohrhalterung 236 kann ferner eine zweite Öffnung 337 enthalten. Die erste Öffnung 335 und die zweite Öffnung 337 können an einer Rückseite der ersten Rohrhalterung 234 und der zweiten Rohrhalterung 236 angeordnet sein. Die erste Öffnung 335 kann sich gegenüber der Vielzahl von ersten Öffnungen 334 befinden. Die zweite Öffnung 337 kann sich gegenüber der Vielzahl von zweiten Öffnungen 336 befinden.
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Die Vielzahl von ersten Öffnungen 334 kann drei dreieckig angeordnete Öffnungen beinhalten, wobei die erste Öffnung 335 mit nur einer der Vielzahl von ersten Öffnungen 334 entlang der z-Achse ausgerichtet ist. Die Vielzahl von zweiten Öffnungen 336 kann drei dreieckig angeordnete Öffnungen beinhalten, wobei die zweite Öffnung 337 mit nur einer der Vielzahl von zweiten Öffnungen 336 entlang der z-Achse ausgerichtet ist.
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Das Gehäuse 230 kann eine Vielzahl von Rippen und darin angeordneten Schmiermittelkanälen enthalten. Die Rippen und Schmiermittelkanäle können die Planschverluste verringern und den Gesamtwirkungsgrad erhöhen, indem sie die Reibung in diesen Kanälen verringern. Das Gehäuse 230 kann eine erste obere Rippe 342 und eine erste untere Rippe 344 enthalten, die mit dem ersten Rohrhalter 234 verbunden sind. Das Gehäuse 230 kann außerdem eine zweite obere Rippe 346 und eine zweite untere Rippe 348 enthalten. Die Rippen können parallel zur x-Achse ausgerichtet sein. In einem Beispiel können die Rippen eine vertikale Achslast tragen. Die Größe der Rippen kann in Abhängigkeit von der vertikalen Achslast eingestellt werden, wobei die Rippen größer sind, wenn die vertikale Achslast des Fahrzeugs im Vergleich zu anderen Fahrzeugen höher ist.
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Die erste obere Rippe 342 und die erste untere Rippe 344 können eine dreieckige Form haben und sich von der ersten Rohrhalterung 234 bis zu einem Träger (z. B. dem zentralen Gehäuse 230) erstrecken. Die zweite obere Rippe 346 und die zweite untere Rippe 348 können eine dreieckige Form haben und sich von der zweiten Rohrhalterung 236 bis zum Träger erstrecken. In einem Beispiel sind die Größe und die Form der Rippen identisch.
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In dem Träger, der in das modulare Gehäuse eingebaut ist, können eine Vielzahl von Hauptschmiermittelkanälen 350 angeordnet sein. Die Vielzahl von Hauptschmiermittelkanälen 350 kann in eine zu einem Hohlrad ausgerichtete Abdeckungsseite des Gehäuses eingelassen sein. Der gegossene Banjoträger kann dazu konfiguriert sein, das Ölvolumen zu optimieren und die Planschverluste zu reduzieren.
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In einem Beispiel beinhaltet die Achsenanordnung eine Salisbury-Anordnung zusammen mit dem Banjo-Träger, bei dem das Gehäuse geformt ist und die Zahnräder außen an einem Mittelabschnitt des Gehäuses angebracht sind. Das Banjogehäuse kann mit Pressrohren versehen werden, so dass das Gehäuse mit bestehenden Trägeranordnungen verbunden werden kann, die an herkömmlichen gestanzten Banjogehäusen befestigt werden. Das Gussgehäuse kann eine Vielzahl verschiedener Rohr- und Trägeranordnungskonfigurationen tragen, wie z. B. Rohranordnungen mit Salisbury-Achsenanordnungen.
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Diese Offenbarung sieht die Unterstützung für ein System vor, das ein Differentialgehäuse mit einem modularen Mittelabschnitt im Salisbury-Stil umfasst, der Rohrhalterungen umfasst, die zur Aufnahme von Rohranordnungen durch Presspassung konfiguriert sind. Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet außerdem, dass das Differentialgehäuse ein Banjogehäuse ist, bei dem der Mittelabschnitt eine runde Form umfasst und die Rohrhalterungen eine längliche Form umfassen. Ein zweites Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel einschließt, beinhaltet außerdem eine Vielzahl von Rippen, die eine dreieckige Form umfassen, wobei jede der Vielzahl von Rippen physisch mit dem Mittelabschnitt und einer der Rohrhalterungen verbunden ist. Ein drittes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet außerdem, dass jede der Rohranordnungen an eine der Rohrhalterungen lochpunktgeschweißt ist. Ein viertes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet ferner, dass das Differentialgehäuse in einer Vielzahl von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Fahrzeuglasten angeordnet ist, wobei der Mittelabschnitt in jedem der Vielzahl von Fahrzeugen identisch ist. Ein fünftes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet außerdem, dass die Größe einer oder mehrerer Rohrhalterungen und der Rohranordnungen in jedem der verschiedenen Fahrzeuge angepasst wird. Ein sechstes Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere der vorherigen Beispiele einschließt, beinhaltet ferner, dass eine Anordnungsrichtung senkrecht zu einer Mittelachse der Antriebsachse ist.
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Die Offenbarung sieht zusätzlich die Unterstützung für eine Achsenanordnung mit einem modularen Differentialgehäuse vor, das eine erste Rohrhalterung und eine zweite Rohrhalterung umfasst, wobei ein Mittelabschnitt des Gehäuses eine runde Form umfasst und die erste Rohrhalterung und die zweite Rohrhalterung längliche Formen umfassen. Ein erstes Beispiel der Achsenanordnung beinhaltet ferner, dass das Gehäuse eine einzige Anordnungsteilungsliniennaht umfasst. Ein zweites Beispiel der Achsenanordnung, das optional das erste Beispiel einschließt, beinhaltet außerdem, dass Zahnräder außen an dem Mittelabschnitt montiert sind. Ein drittes Beispiel der Achsenanordnung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet ferner, dass das Gehäuse eine zentrale Öffnung umfasst, die von einer Vielzahl von Öffnungen umgeben ist, und dass eine Abdeckung physisch mit der zentralen Öffnung über eine Vielzahl von Befestigungselementen verbunden ist, die in die Vielzahl von Öffnungen eingreifen. Ein viertes Beispiel der Achsenanordnung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet außerdem, dass die Achsschenkel jeweils in die erste und die zweite Rohrhalterung eingepresst sind. Ein fünftes Beispiel der Achsenanordnung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet ferner, dass die Achsschenkel an die erste Rohrhalterung und die zweite Rohrhalterung lochpunktgeschweißt sind. Ein sechstes Beispiel der Achsenanordnung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet außerdem, dass die erste Rohrhalterung und die zweite Rohrhalterung Achsschenkel aus Vierkantrohr aufnehmen. Ein siebtes Beispiel der Achsenanordnung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet ferner, dass die Achsenanordnung mit einer hinteren Antriebseinheit oder einer vorderen Antriebseinheit eines Fahrzeugs gekoppelt ist.
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Die Offenbarung sieht ferner die Unterstützung für eine Achsenanordnung für ein Elektrofahrzeug vor, die ein modulares Differentialgehäuse beinhaltet, das eine erste Rohrhalterung und eine zweite Rohrhalterung umfasst, die einen Mittelabschnitt flankieren, wobei der Mittelabschnitt eine runde Form umfasst und die erste Rohrhalterung und die zweite Rohrhalterung längliche Formen und Rippen umfassen, die physisch mit dem Mittelabschnitt und entweder der ersten Rohrhalterung oder der zweiten Rohrhalterung verbunden sind. Ein erstes Beispiel der Achsenanordnung beinhaltet ferner, dass Zahnräder außerhalb des Mittelabschnitts angebracht sind und dass eine Montagerichtung der Achsenanordnung senkrecht zu einer Mittelachse eines oder mehrerer Achsschenkel verläuft. Ein zweites Beispiel der Achsenanordnung, das optional das erste Beispiel einschließt, beinhaltet außerdem, dass die einen oder mehreren Achsschenkel in die erste und die zweite Rohrhalterung eingepresst sind. Ein drittes Beispiel der Achsenanordnung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet außerdem, dass eine Wandstärke der ersten Rohrhalterung und der zweiten Rohrhalterung in Abhängigkeit von einer Fahrzeuglast eingestellt werden. Ein viertes Beispiel der Achsenanordnung, das optional eines oder mehrere der vorhergehenden Beispiele einschließt, beinhaltet ferner, dass die Achsenanordnung nur eine einzige Anordnungsteilungsliniennaht umfasst, die zwischen einer Öffnung des Mittelabschnitts und einer Gehäuseabdeckung angeordnet ist.
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Der Begriff „annähernd“ bedeutet, sofern nicht anders angegeben, plus oder minus fünf Prozent des Bereichs.
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Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht naheliegend angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob sie nun einen breiteren, engeren, gleichen oder anderen Geltungsbereich als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehörig betrachtet.
