DE3136305A1 - Drive axle for heavy motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
Schwere Kraftwagen werden überwiegend mit Starrachsen ausge-Heavy vehicles are predominantly equipped with rigid axles.
rüstet, welche noch zumeist mit Blattfedern am Chassis abgestützt sind. Deren Nachteile der grossen unabgefederten Masse sowie der inexakten Radführung können noch bei nicht angetriebenen Achsen in Kauf genommen werden. Bei angetriebenen Achsen jedoch bereitet zu den genannten Mängeln die zur Aufnahme des Achsantriebs mit Differential dienende Erweiterung in der Mitte der Achse bei Stadtomnibussen die Schwierigkeit, dass der Flur nicht durchgehend weit genug nach unten gelegt werden kann. Bei im Baugewerbe eingesetzten Lastkraftwagen und auch bei militärischen Geländefahrzeugen wird andererseits dadurch die Bodenfreiheit erheblich eingeschränkt. Auch durch Einzelradaufhängung bei Mittenantrieb sowie einer De-Dionachse bei Mittenantrieb werden die genannten Nachteile bezüglich Niederflurausführung bei Omnibussen und Bodenfreiheit bei Geländefahrzeugen nicht beseitigt.equipped, which are still mostly supported on the chassis with leaf springs are. Their disadvantages of the large unsprung mass and the inexact wheel guidance can still be accepted with non-driven axles. When powered Axes, however, prepares for the mentioned shortcomings the one to accommodate the final drive Extension in the middle of the axis for city buses that serves as a differential the difficulty that the hallway is not laid down far enough throughout can be. In trucks used in the construction industry and also in military ones Off-road vehicles, on the other hand, are considerably restricted in their ground clearance. Also through independent suspension with central drive and a De-Dion axle with central drive the disadvantages mentioned with regard to the low-floor version of buses and coaches Ground clearance for off-road vehicles not eliminated.
Die genannten Nachteile einer starren Antriebsachse sowie einer Einzelradaufhängung, wie De-Dion-Achse mit Mittenantrieb, zu beseitigen, dazu bei gegenüber einem Planetenantrieb reduziertem Fertigungsaufwand eine kinematisch einwandfreie Einzelradaufhängung zu schaffen, hat sich die Erfindung zur Aufgabe gesetzt. Ausserdem soll die Achse, für die beiden Extremfälle Stadtomnibus/Baustellen- bzw. Geländefahrzeug verwendet, mit gleichen Antriebselementen ausgerüstet sein.The mentioned disadvantages of a rigid drive axle and an independent wheel suspension, such as De-Dion axis with center drive, to be eliminated, compared to a planetary drive a kinematically perfect independent wheel suspension To create, the invention has set itself the task. In addition, the axis should used for the two extreme cases city bus / construction site or off-road vehicle, be equipped with the same drive elements.
Die Antriebsachse der Erfindung weist die Vereinigung folgender zum Teil für sich bekannter Merkmale auf a) beidseitig des Achsantriebs untergebrachte Bremsen b) exzentrisch ober- oder unterhalb der Radmitte angeordneter Gelenkwellenantrieb der Räder c) am Fahrzeugrahmen federnd abgestütztes, zweiteiliges, geschlossenes Radantriebsgehäuse, in welchem die Radnabe mittels eines Wellenfortsatzes gelagert ist d) im Radantriebsgehäuse am Wellenfortsatz der Radnabe befestigtes Stirn- oder Glockenzahnrad, mit dem das über eine Gelenkwelle mit dem Achsantrieb verbundene Antriebsritzel direkt oder über Zahnräder im Eingriff steht.The drive axle of the invention has the union of the following Part of well-known features on a) housed on both sides of the final drive Brakes b) cardan shaft drive arranged eccentrically above or below the wheel center of the wheels c) resiliently supported on the vehicle frame, two-part, closed wheel drive housing, in which the wheel hub by means of a shaft extension is stored d) attached to the shaft extension of the wheel hub in the wheel drive housing Spur or bell gear with which the axle drive is connected via a cardan shaft connected drive pinion is engaged directly or via gears.
Durch diese Massnahmen werden bei kleinem Aufwand die unabgefederten Massen auf ein Minimum reduziert. Bei einem Zweiachs-Nutzfahrzeug mit einem Bruttogewicht von 16 t beispielsweise wiegt eine in das Rad eingebaute Trommel- oder Scheibenbremse mindestens 80 kg. Das unabgefederte Gewicht einer Achse wird also allein durch Anordnung der Bremse im.Antriebsstrang um 160 kg verringert. Hinzu kommen die Gewichtseinsparungen durch den Antrieb selbst. Das Radantriebsgehäuse der Achslösung der Erfindung ist gleichzeitig als tragendes Teil des Rades ausgebildet. Die Nabe selbst, welche bei einer konventionellen Achse den hohlen Achskörper umfassen muss, kann bei der Achse der Erfindung um die Hälfte leichter ausgebildet werden, weil sein die Radnormal- und -axialkräfte aufnehmender Wellenfortsatz in seinem in das Radantriebsgehäuse hineinfassenden Teil einen vollen Querschnitt aufweisen und dadurch entsprechend leicht ausgebildet werden kann. Aber auch die am Chassis befestigten Teile der Achse werden durch die neue Lösung leichter. So kann das Gewicht jeder Bremse bei dem Beispiel eines 16 t-Fahrzeugs infolge ihres Betriebes bei hoher Drehzahl und des dadurch verbesserten Wärmehaushaltes um rund 30 kg gegenüber einer im Rad eingebauten Bremse vermindert werden. Das Achsantriebsgehäuse, welches bei der konventionellen Achse als tragendes Mittelteil des Achskörpers ausgebildet ist, wird dieser Funktion enthoben und somit auch entsprechend leichter.These measures make the unsprung ones with little effort Masses reduced to a minimum. For a two-axle commercial vehicle with a gross weight For example, a drum or disc brake built into the wheel weighs 16 t at least 80 kg. The unsprung weight of an axle is determined solely by its arrangement the brake in the drive train reduced by 160 kg. Added to this are the weight savings by the drive itself. The wheel drive housing is the axle solution of the invention at the same time designed as a load-bearing part of the wheel. The hub itself, which at a conventional axle must encompass the hollow axle beam, the axle of the invention are made lighter by half because the wheel normal and axial forces absorbing shaft extension in its in the wheel drive housing have a full cross-section and thus accordingly can be easily trained. But also the parts of the axle attached to the chassis become easier with the new solution. So the weight of each brake on the Example of a 16 t vehicle as a result of its operation at high speed and the this improves the heat balance by around 30 kg compared to one built into the bike Brake can be reduced. The final drive housing, which is used in the conventional Axis is designed as a supporting middle part of the axle body, this function removed and therefore lighter accordingly.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung erfolgt der Radantrieb über ein im Radantriebsgehäuse gelagertes, schräg verzahntes Antriebsritzel über zwei, mit je zwei entgegengesetzt schräg verzahnten, axial federnd abgestützten Zahnrädern ausgerüstete Vorgelegewellen auf das mit dem Wellenfortsatz der Radnabe verbundene, ebenfalls schräg verzahnte Stirn- oder Glockenzahnrad.In a further embodiment of the invention, the wheel drive takes place via a helically toothed drive pinion mounted in the wheel drive housing two, each with two oppositely helically toothed, axially resiliently supported Layshafts equipped with gears on the one with the shaft extension of the wheel hub connected, also helically toothed spur or bell gear.
Durch diese Massnahme werden die Antriebszahnkräfte gleichmässig auf zwei Zahneingriffe verteilt, so dass das Antriebsstirn- oder Glockenzahnrad als auch die Antriebsritzel entsprechend schmaler ausgebildet werden können. Dadurch wird axial Platz sowie Gewicht eingespart und eine problematische Breite der schrägverzahnten Antriebszahnräder vermieden.This measure increases the drive tooth forces evenly two tooth meshes distributed so that the drive spur or bell gear as the drive pinions can also be made correspondingly narrower. Through this Axial space and weight are saved and the width of the helical teeth is problematic Drive gears avoided.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist jedes Rad des Kraftwagens an zwei ungleich langen Lenkern aufgehängt, von denen der untere, längere Querlenker in Nähe der Mittenachse am Rad angelenkt ist, wobei der obere, kürzere Lenker quer, längs oder schräg zur Fahrtrichtung angeordnet sein kann.In a further embodiment of the invention is each wheel of the motor vehicle suspended from two arms of unequal length, of which the lower, longer wishbone is articulated on the wheel near the center axis, with the upper, shorter handlebar transversely, can be arranged longitudinally or obliquely to the direction of travel.
Hierbei erfolgt die Führung des Rades durch Anordnung des praktisch alle Längskräfte übernehmenden unteren Achslenkers annähernd in der Mitte des Rades, ohne dass auf das, die Aufhängepunkte verbindende Element, im vorliegenden Fall das Radantriebsgehäuse, von diesen Kräften her Momente erzeugt werden, wie dies bei heute bekannten Einzel radaufhängungen, bei denen infolge der in der Mitte angeordneten Antriebswelle ein erheblicher Abstand der Aufhängepunkte von der Radmitte gegeben ist, der Fall ist.Here, the guidance of the wheel takes place through the arrangement of the practical all longitudinal forces absorbing lower wishbone approximately in the middle of the wheel, without the element connecting the suspension points, in the present case the wheel drive housing, moments like this are generated by these forces in now known single wheel suspensions, where as a result of being arranged in the middle Drive shaft given a considerable distance of the suspension points from the wheel center is, is the case.
In noch weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Radgelenk des unteren Lenkers als ein zwischen zwei untereinander an der achsseitigen Radantriebsgehäusehälfte angebrachten Fortsätzen befestigtes Achsstreben-Kugelgelenk und das Gelenk des oberen, kürzeren Lenkers als Druckkugelgelenk ausgebildet und in noch weiterer Ausbildung der Erfindung weist die obere Kugelgelenkglocke oder ein letztere aufnehmendes Gehäuse zwei gegenüberliegende, in Fahrtrichtung angeordnete Zapfen auf, auf denen sich eine Gabel abstützt, welche die Radlast auf den Kolben einer Hydraulik- oder Pneumatik-Federung überträgt.In yet another embodiment of the invention, the wheel joint is the lower one Handlebar as one between two each other on the axle-side wheel drive housing half attached appendages attached axle strut ball joint and the joint of the upper, shorter link is designed as a compression ball joint and in Yet another embodiment of the invention has the upper ball joint bell or a the latter receiving housing two opposite, arranged in the direction of travel On pins on which a fork rests, which the wheel load on the piston a hydraulic or pneumatic suspension transmits.
In noch weiterer Ausbildung der Erfindung ist der das Druckkugelgelenk tragende Arm als Fortsatz des Radantriebsgehäuses ausgebildet.In yet another embodiment of the invention, this is the compression ball joint supporting arm designed as an extension of the wheel drive housing.
In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Für die schematischen Abbildungen Fig. 1 bis 4 wurde die Achse eines vielachsigen, allradangetriebenen und -gelenkten militärischen Geländefahrzeugs gewählt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the figures. For the schematic figures Fig. 1 to 4, the axis of a multi-axis, four-wheel-drive and four-wheel-steered military off-road vehicle.
Fig. 1 gibt den in Fig. 2 mit A-B gekennzeichneten Querschnitt durch das Gelände fahrzeug, Fig. 2 eine in Fig, 1 mit C-D gekennzeichnete Draufsicht auf die Achse mit einem Querschnitt durch das, in Fahrtrichtung betrachtet, linke Kraftwagenrad wieder. In Fig. 3 ist ein in Fig. 1 mit E-F gekennzeichneter, durch den Radantrieb gelegter Längsschnitt veranschaulicht.Fig. 1 gives the cross-section marked A-B in Fig. 2 the terrain vehicle, Fig. 2 is a plan view marked in Fig, 1 with C-D the axle with a cross-section through the left-hand motor vehicle wheel, viewed in the direction of travel again. In Fig. 3 is one identified in Fig. 1 with E-F, by the wheel drive Laid longitudinal section illustrated.
Schliesslich ist in Fig. 4 ein in Fig. 3 mit G-H gekennzeichneter Ringquerschnitt durch einen Radantrieb dargestellt.Finally, in FIG. 4 there is one indicated in FIG. 3 with G-H Ring cross-section shown by a wheel drive.
In den Abbildungen Fig. 1 bis 4 ist mit 1 der Wagenkasten und mit 2 und 3 die beiden angetriebenen und gelenkten Räder des Geländefahrzeugs, dessen sämtliche Achsen den gleichen Aufbau aufweisen, gekennzeichnet. Die Räder sind an den längeren, in Mittenachse des Fahrzeugs angelenkten Querlenkern 4 und den oberen, kürzeren Querlenkern 5 am Wagenkasten 1 aufgehängt. Die Antriebswellen 6 sitzen exzentrisch oberhalb der Radmitte und werden vom am Wagenkasten befestigten Achsantrieb 7 angetrieben. Die Achse wird vom Motor durch die Gelenkwelle 8 angetrieben. Ueber eine Durchgangswelle erfolgt der Antrieb der weiteren Achsen über die Zahnräder 10 und 11 und die Gelenkwelle 9.In the figures Fig. 1 to 4 is 1 with the car body and with 2 and 3 the two driven and steered wheels of the off-road vehicle whose all axles have the same structure. The wheels are on the longer wishbones 4 articulated in the center axis of the vehicle and the upper ones, shorter wishbones 5 suspended from the car body 1. The drive shafts 6 sit eccentrically above the wheel center and are from the car body attached final drive 7 driven. The axis is driven by the motor through the cardan shaft 8 powered. The other axles are driven via a through shaft Via the gears 10 and 11 and the cardan shaft 9.
Zwischen Achsantrieb und Gelenkwellen sitzen in geschlossenen Gehäusen 13 die Vollbelagscheibenbremsen 12, denen über die Lüftungskanäle 14 aus den Zuführungsrohren 16 Kühlluft zugeführt wird, welche, gefördert durch die radiale Verrippung der Vollbelagscheibenbremsen, über die Kanäle 15 und die Rohrleitungen 17 wieder ins Freie geführt wird. In den Gehäusen 13 befinden sich nicht mit dargestellte Klappen, die bei der Betätigung der Bremsen geöffnet werden. Eine derartige zwangsbelüftete Bremsanlage ist für ein Gelände fahrzeug, welches schwimmfähig sein muss, erforderlich, für normale Nutzfahrzeuge und Omnibusse nicht.Between the final drive and the cardan shafts sit in closed housings 13 the full-lined disc brakes 12, which via the ventilation ducts 14 from the supply pipes 16 cooling air is supplied, which, promoted by the radial ribbing of the fully-lined disc brakes, is guided back into the open via the channels 15 and the pipes 17. In the Housings 13 are not shown with flaps that when actuated the brakes are opened. Such a ventilated brake system is for An all-terrain vehicle, which must be buoyant, is required for normal Commercial vehicles and buses are not.
Die Räder sind in üblicher Weise an den Radnaben 20, welche über Wellenfortsätze 201 in den aus den beiden Hälften 181 und 182 zusammengesetzten Radantriebsgehäusen gelagert sind, befestigt. Der Antrieb der Räder erfolgt von den mit den Gelenkwellen 6 verbundenen Antriebsritzeln 21 über die Zwischenräder 22 und 23 auf die Antriebsritzel 24 und 25, welche in die mit den Nabenfortsätzen 201 verbundenen Antriebsglockenräder 19 eingreifen. Die Räder 21 bis 25 sind in dem schalenförmigen Fortsatz 186 der Radantriebsgehäusehälften 181 gelagert. Die jeweils aus einem Stück bestehenden Räder 22/24 und 23/25 werden axial durch Federn in der Nullage gehalten. Dies ist in Fig. 7 noch vergrössert dargestellt.The wheels are in the usual way on the wheel hubs 20, which have shaft extensions 201 in the wheel drive housings assembled from the two halves 181 and 182 are stored, attached. The wheels are driven by those with the cardan shafts 6 connected drive pinions 21 via the intermediate gears 22 and 23 on the drive pinions 24 and 25, which are connected to the hub extensions 201 in the drive bell gears 19 intervene. The wheels 21 to 25 are in the cup-shaped extension 186 of the Wheel drive housing halves 181 mounted. Each one consisting of one piece Wheels 22/24 and 23/25 are kept axially in the neutral position by springs. This is shown enlarged in FIG. 7.
Die Aufhängung des Radantriebsgehäuses an den unteren Querlenkern 4 erfolgt an Achsstreben-Kugelgelenken, deren Kugelhülsen 26 durch Schrauben 27 an Fortsätzen 184 und 185 der Radantriebsgehäusehälften 181 befestigt sind. An den Fortsätzen 183 der Radantriebsgehäuse sitzen Kugelbolzen 28, welche die Radführungskräfte auf die Querlenker 5 übertragen und die Normalkräfte über die als Gelenkglocken ausgebildeten Kopfstücke der Querlenker 5 auf Gabeln 29 übertragen. Letztere sind mit den Drucktöpfen 30 der Luftfederung, welche Bälge 31 aufweist, fest verbunden. Die gesamte Federung ist durch Bälge 32 gegen Schmutz und Wasser geschützt.The suspension of the wheel drive housing on the lower wishbones 4 is carried out on axle strut ball joints, the ball sleeves 26 of which are secured by screws 27 on extensions 184 and 185 of the wheel drive housing halves 181 attached are. Ball pins 28 are seated on the extensions 183 of the wheel drive housing, which the wheel guidance forces are transferred to the wishbone 5 and the normal forces via the head pieces of the wishbones 5, which are designed as joint bells, are transferred to forks 29. The latter are with the pressure pots 30 of the air suspension, which has bellows 31, firmly connected. The entire suspension is protected against dirt and water by bellows 32 protected.
Bei dem vergrössert in Schnitten dargestellten Omnibusantrieb in Fig. 5 bis 7 ist das Rad 40 an der Nabe 41 durch Radbolzen 42 befestigt. Die Radnabe weist einen Fortsatz 411 auf, der in das aus zwei Hälften 431 und 432 bestehende Radantriebsgehäuse eingreift. Die Lagerung der Nabe im Radantriebsgehäuse erfolgt über die Kegelrollenlager 44 und 45. Die Einstellung der Lager erfolgt durch die Zentralschraube 67 mit Einstellmutter 68. Mit der Nabe ist die Antriebsglocke 46 verschraubt, in welche die Zahnräder 47 der beiden aus den Rädern 47 und 48 bestehenden Vorgelege eingreifen. Die Zwischenräder 48 werden vom Antriebsritzel 49, das auf den Wellenfortsatz 501 des Antriebsgelenks 50 aufgesetzt ist, angetrieben. Die aus einem Stück bestehenden Zahnräder 47 und 48 sind über Nadellager 51 und Rollenlager 512 axial beweglich auf Flanschachsen 51, welche durch Schrauben 52 mit der Radantriebsgehäusehälfte 431 verbunden sind, gelagert. Die federnde, axiale Abstützung der beiden Räder erfolgt über auf den Flanschachsen 51 axial gehaltenen Scheiben 53, Axialnadellager 54, Scheiben 55 sowie Tellerfedern 56. Die Räder 47 und 48 sind entgegengesetzt schräg verzahnt, wobei das Verhältnis der entgegengesetzten Schrägungswinkel dem Verhältnis der Teilkreisdurchmesser entspricht, so dass unter Last die Axialkräfte im Gleichgewicht sind. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass beide Vorgelege eine gleichmässig verteilte Momentenübertragung vom Ritzel 49 auf die Antriebsglocke 46 vornehmen. Das Antriebsritzel 49 ist über ein Doppelkegelrollenlager 57 sowie ein Rollenlager 58 in der Radantriebsgehäusehälfte 431 gelagert, wobei die radseitige Abstützung sowohl der Vorgelegeräder 47, 48 als auch des Ritzels 49 im schalenförmigen Fortsatz 433 der Radantriebsgehäusehälfte 431 erfolgt.In the omnibus drive shown enlarged in sections in Fig. 5 to 7, the wheel 40 is attached to the hub 41 by wheel bolts 42. The wheel hub has an extension 411, which is composed of two halves 431 and 432 Wheel drive housing engages. The hub is stored in the wheel drive housing via the tapered roller bearings 44 and 45. The bearings are set by the Central screw 67 with adjusting nut 68. With the hub is the drive bell 46 screwed into which the gears 47 of the two gears 47 and 48 exist Intervene the transmission. The intermediate gears 48 are from the drive pinion 49, which is on the shaft extension 501 of the drive joint 50 is attached, driven. From One-piece gears 47 and 48 are connected via needle roller bearings 51 and roller bearings 512 axially movable on flange axles 51, which by screws 52 with the wheel drive housing half 431 are connected, stored. The resilient, axial support of the two wheels takes place via washers 53 axially held on the flange axles 51, axial needle bearings 54, Discs 55 and disc springs 56. The wheels 47 and 48 are inclined in opposite directions toothed, the ratio of the opposite helix angle being the ratio corresponds to the pitch circle diameter, so that the axial forces are in equilibrium under load are. This measure ensures that both back gears one Evenly distributed torque transmission from pinion 49 to the drive bell 46 make. The drive pinion 49 is via a double tapered roller bearing 57 as well a roller bearing 58 is mounted in the wheel drive housing half 431, the wheel-side Support of both the counter gears 47, 48 and the pinion 49 in the shell-shaped Extension 433 of the wheel drive housing half 431 takes place.
Auch beim vorliegenden Beispiel ist das Radantriebsgehäuse an zwei Querlenkern am Fahrzeugchassis befestigt. In Fig. 1 ist die Befestigung des unteren, längeren Querlenkers 59 mit veranschaulicht. Das Achsstrebenkugelgelenk des Lenkers 59 ist an Fortsätzen 434 und 435 des Radantriebsgehäuses befestigt.In the present example, too, the wheel drive housing is on two Wishbones attached to the vehicle chassis. In Fig. 1 the attachment of the lower, longer wishbone 59 illustrated with. The axle strut ball joint of the handlebar 59 is attached to extensions 434 and 435 of the wheel drive housing.
Hierzu sind in den Fortsätzen 434 und 435 Durchgangsbohrungen angebracht, in denen ein Rohrstück 60 sitzt, das über Kopfstücke 61 und 62 durch einen Schraubanker 63 befestigt ist.For this purpose, through-holes are made in the extensions 434 and 435, in which a pipe section 60 is seated, the head pieces 61 and 62 by a screw anchor 63 is attached.
Auf dem Rohrstück 60 sitzt die Kugelhülse 64, die von den Lagerschalen 65 und 66 des Gelenkkopfes 591 des Lenkers 59 umfasst ist. Die obere Abstützung des Rades ist nicht mit dargestellt. Sie erfolgt auch in diesem Beispiel über einen Fortsatz 436 der Radantriebsgehäusehälfte 431.On the pipe section 60 sits the ball sleeve 64, which is supported by the bearing shells 65 and 66 of the joint head 591 of the link 59 is included. The upper support of the wheel is not shown. In this example, too, it takes place via a Extension 436 of the wheel drive housing half 431.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KLAUE, HERMANN, DR.-ING., 3302 CREMLINGEN, DE |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
8170 | Reinstatement of the former position | ||
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Free format text: IN HEFT 49/88, SEITE 11533, SP. 1: DIE VEROEFFENTLICHUNG IST ZU STREICHEN |
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8130 | Withdrawal |