DE3211621A1 - Kraftfahrzeug-antriebsachse - Google Patents

Kraftfahrzeug-antriebsachse

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DE3211621A1 DE19823211621 DE3211621A DE3211621A1 DE 3211621 A1 DE3211621 A1 DE 3211621A1 DE 19823211621 DE19823211621 DE 19823211621 DE 3211621 A DE3211621 A DE 3211621A DE 3211621 A1 DE3211621 A1 DE 3211621A1
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Description

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Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim Ik
Stuttgart EPT ro-pfa
26.3.1982
Kraftfahrzeug-Antriebsachse 10
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Antriebsachse, die -wahlweise durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor antreibbar ist, der ein Getriebe zugeordnet ist, das durch jeweils eines der Antriebsaggregate antreibbare Getriebeeingangswellen, eine mit der Antriebsachse gekoppelte Getriebeausgangswelle sowie eine mit Mitnehmerverzahnungen zusammenwirkende Schaltkupplung zum Kuppeln der Getriebeausgangswelle mit einer der Getriebeeingangswellen aufweist, wobei die Getriebewellen zueinander achsparallel und senkrecht zur Längsrichtung des Achskörpers der Antriebsachse vorgesehen sind.
Bei einem bekannten Kraftfahrzeug,das sowohl durch eine Brennkraftmaschine als auch durch einen Elektromotor antreibbar ist, ist der Antriebsachse entsprechend der oben beschriebenen Konstruktion ein Getriebe vorgeschaltet, dessen mit der Antriebsachse in Antriebsverbindung stehende Getriebeausgangswelle durch beide Antriebsaggregate wechselweise antreibbar ist (DE-OS 28 05 594).
Zu diesem Zweck sind in dem Getriebe ein der Brennkraftmaschine zugeordnetes MehrgangwechseIgetriebe sowie ein dem Elektromotor zugeordnetes Mehrgangnachschaltgetriebe vereint.
Daim lk
In der Praxis hat sich aber gezeigt, daß sich bei Einsatz des Elektromotors die Steuerung der auch zusammenschaltbaren Getriebezüge beider Getriebe wegen, der in. Stufen erfolgenden Übersetzung sehr schwierig gestalten kann. Außerdem kann die durch beengte Einbauräumlichkeiten erforderliche gegenseitige Zuordnung beider Antriebsaggregate hinsichtlich deren Anschlusses an das Getriebe in technischer und konstruktiver Hinsicht Probleme aufwerfen.
Sofern es sich deshalb um Kraftfahrzeuge mit wenigstens drei Achsen handelt, wird ein getrennter Antrieb zweier Achsen durch jeweils eines der Antriebsaggregate bevorzugt, wobei es dann möglich ist, für den Elektromotor Direktantrieb vorzusehen»
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeug-Antriebsachse der eingangs erläuterten Art anzugeben, die durch einen Elektromotor direkt antreibbar ist, wobei sich die Mittel zur Wahl des zu benutzenden Antriebsaggregates in Wirkungsweise und Aufbau durch besondere Einfachheit auszeichnen sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Getriebe ein an den Achskörper der Antriebsachse angebautes, lediglich zum alternativen Zuschalten eines der Antriebsaggregate dienendes Umschaltgetriebe ist, daß die Antriebsenden der im Abstand übereinander gelagerten Getriebeeingangswellen an einander gegenüberliegenden Seiten aus dem Umschaltgetriebe herausgeführt sind und daß die eine Getriebeeingangswelle unterhalb der Getriebeausgangswelle gelagert ist und ein drehfest angeordnetes
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Daim jA
Stirnrad trägt, das mit einem insbesondere auf der Getriebeausgangswelle drehbar gelagerten Stirnrad kämmt,
das durch die Schaltkupplung bei gleichzeitigem Entkuppeln der anderen Getriebeeingangswelle von der Getriebeausgangswelle mit dieser kuppelbar ist.
Die erfindungsgemäße Achskonstruktion ermöglicht die Anordnung der Antriebsaggregate an einander gegenüberliegenden Seiten des Achskörpers, wodurch sich die Belastung der Antriebsachse durch die Antriebsaggregate entsprechend günstig einrichten läßt. Dabei ist es gleichgültig, welche Getriebeeingangswelle von welchem Antriebsaggregat angetrieben wird.
Die Anordnung der einen Getriebeeingangswelle unterhalb
der Getriebeausgangswelle sowie die erläuterte Anordnung
von Stirnrädern und Schaltkupplung stellt sicher, daß bei
einem Antrieb der anderen Getriebeeingangswelle durch eines der beiden Antriebsaggregate die untere, im Ölbad laufende Getriebeeingangswelle bzw. deren Stirnrad im Stillstand
verharrt.Es erfolgt deshalb kein unnötiges Verschäumen
und Erwärmen des Öls. Ebenso wenig können dadurch Panschverluste durch Ausschleudern von Öl in einen dem Getrieberaum benachbarten Raum des Achskörpers entstehen.
Der Aufbau des Umschaltgetriebes gestattet es schließlich, mit lediglich einer Kupplung auszukommen, wobei im Rahmen
der Erfindung eine oder beide Getriebeeingangswellen sich
auch schräg zur Längsrichtung des Achskörpers erstrecken
können.
Eine besonders raumsparende gegenseitige Zuordnung der Getriebekomponenten ist dabei zu erzielen, wenn die obere,
durch die Brennkraftmaschine antreibbare Getriebeeingangs-
»ο β ο
Daim Ik 2k&/k
welle koaxial zur Getriebeausgangswelle angeordnet ist und wenn beide Wellen jeweils eine Mitnehmerverzahrauig tragen, die durch die Schaltkupplung Miteinander kuppelbar sind. In diesem Falle läßt sich der durch den Stillstand der unteren Getriebeeingangswelle eraielbare Vorteil besonders ver» deutlichen»
Durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor antreibbare Kraftfahrzeuge sollen üblicherweise mittels der Brennkraftmaschine mit einer höheren Geschwindigkeit antreibbar sein als bei Einsatz des Elektromotorsο Es ist deshalb eine solche Übersetzung des durch die Stirnräder gebildeten Vorgeleges vorzusehen, daß das auf der unteren, durch den Elektromotor antreibbaren Getriebe,eingangswelle drehfest angeordnete Stirnrad gegenüber dem anderen Stirnrad beim Fahren mit Elektromotor mit entsprechend -größerer Drehzahl umläuft.
Würde nun die untere Getriebeeingangsxirelle beim Einsatz der Brennkraftmaschine mitlaufen, würde folglich das auf ihr sitzende Stirnrad gegenüber dem anderen Stirnrad mit entsprechend größerer Drehzahl umlaufen, was sich auf das Ölbad entsprechend, nachteilig auswirken xnirdeβ
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die durch den Elektromotor antreibbare Getriebeeingangswelle durch zwei relativ zueinander unverdrehbar zusammengesteckte Teilwellen gebildet, von denen die eine im Achskörper bzw« in einer Achsbrücke und die andere im Umschaltgetriebe gelagert ist. Es ist dadurch möglich, bei- spielsweise zur Durchführung von Reparaturarbeiten im Umschaltgetriebe dasselbe vom Achskörper abnehmen zu können, ohne daß auch die antriebsseitige Lagerung der unteren Getriebeeingangswelle im Achskörper zu demontieren ist«,
ft * * Λ
Daim lA 2k8/k
Schließlich ist es günstig, zur Betätigung der Schaltkupplung in das Umschaltgetriebe ein insbesondere mittels Druckluft betätigbares Zylinder-Kolbenaggregat zu integrieren, um die Schaltvorgänge zum Wechseln der Antriebsart vom Fahrersitz aus ferngesteuert durchführen zu können.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind in der sich anschließenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Antriebsachse sowie in den An-Sprüchen erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Untersicht eines z.B. dreiachsigen Gelenkomnibusses, dessen Achse seines Nachläufers in erfindungsgemäßer Ausbildung
die Antriebsachse dieses Fahrzeuges bildet,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Antriebsachse im Bereich der Achsbrücke.
Der Gelenkomnibus besteht aus einem vorderen Fahrzeugteil 10 mit gelenkter Vorderachse 12 und Mittelachse lA und aus einem über ein Gelenk 16 angeschlossenen Nachläufer l8, dessen Nachläuferachse eine erfindungsgemäß ausgebildete Antriebsachse 20 bildet. Diese Antriebsachse ist wahlweise durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor antreibbar. Selbstverständlich könnte die Antriebsachse ebenso bei einem zweiachsigen Kraftfahrzeug die Hinterachse bilden.
Die vorzugsweise einen Dieselmotor bildende Brennkraftmaschine 22 ist,in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeuges ge-
0 V O O O
2 1 1621
Daim l4 248/4
sehen, hinter der Antriebsachse 20, d<,ho im Heck des Nachläufers l8 vorgesehen, wobei dieser ein vorzugsweise automatisches Schaltgetriebe 24 tiachgeschältet ist, dessen Ge = triebe aus gangswe He 25 über eine Gelenkwelle 2& mit einer Getriebeeingangswelle 28 eines an den Achskörper 30 der Antriebsachse 20 angebauten Umschaltgetriebes 32 zum alternativen Zuschalten eines der Antriebsaggregate zur /üitriebsverbindung steht»
Der für den alternativen Antrieb des Fahrzeuges vorge« sehene, mit Jk bezeichnete Elektromotor ist an der der Brennkraftmaschine 22 gegenüberlabenden Seite der Antriebsachse 20, d.h. zwischen dieser und dem Gelenk 16 angeordnete Zur Antriebsverbindung seiner Motorwelle 36 mit der Antriebsachse 20 dient ebenfalls eine Gelenkwelle die an einer zweiten. Getriebeeingangswelle 40 des Umschaltgetriebes 32 angeflanscht ist.
Durch die Ausstattung der Antriebsachse 20 mit dem Umsciialtgetriebe ist es möglich, die Antriebsachse unter Umgehung des der Verbrennungskraftmaschine nachgeschalteten Schaltgetriebes direkt anzutreiben, so daß das Schaltgetriebe lediglich als Kennungswandler zum Umwandeln der Lieferkennung der Brennkraftmaschine auszulegen ist«
Würde beispielsweise bei der beschriebenen Zuordnung der beiden Antriebsaggregate zur Antriebsachse auch der Antrieb durch den Elektromotor über die Getriebeausgangswelle 25 des automatischen Schaltgetriebes 24 in die An-" triebsachse eingeleitet, so wäre zusätzlich zu weiteren Getriebestufen auch ein Transfergetriebe zur Antriebsübertragung erforderlich, ganz abgesehen davon, daß zur Antriebsübertragung eine den Achskörper kreuzende Kardanwelle erforderlich ware, deren Anordnung insbesondere hin-
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Daim l4 248/4
sichtlich der Ein- und Ausfederbewegungen des Kfz-Aufbaues Probleme schaffen würde.
Die Ausstattung der Antriebsachse 20 mit dem Umschaltgetriebe 32 ermöglicht somit eine erhebliche technische Vereinfachung und vor allen Dingen eine günstige Verteilung der Massen der Antriebsaggregate mit Bezug auf die Antriebsachse.
Das Umschaltgetriebe 32 ist an einen an die das Ausgleichsgetriebe der Antriebsachse aufnehmende Achsbrücke 42 angeflanschten Lagerkörper 44 des Ausgleichsgetriebes angebaut, wobei die eine Hälfte 46 des Getriebegehäuses 46,48 zugleich den Lagerkörper für ein mit einem Tellerrad 50 des Ausgleichsgetriebes kämmendes Antriebskegelrad 52 bildet, dessen Lagerschaft 54 in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zugleich die Getriebeausgangswelle des Umschaltgetriebes 32 bildet.
Die durch den Dieselmotor antreibbare Getriebeeingangswelle 28 ist vorzugsweise koaxial z-j-r Ge triebe ausgangswelle bzw. zum Lagerschaft 54 gelagert, wobei auf letzterem drehfest ein erster Mitnehmerzahnkranz 56 einer Schaltkupplung 58 angeordnet ist, dem an der Getriebeeingangswelle 28 ein gleicher Mitnehmerzahnkranz 60 zugeordnet ist. Mit 62 ist eine diesen Mitnehmervex-zahnungen zugeordnete Schaltmuffe bezeichnet, die relativ zu den vorzugsweisweise evolventenverzahnten Mitnehmerzahnkränzen zum Kuppeln bzw. Entkuppeln der Getriebeeingangswelle 28 mit der Getriebeausgangswelle 54 entsprechend axial verschiebbar ist. Zum Antrieb der Getriebeeingangswelle 28 durch den Dieselmotor ist diese mit einem auf ihr drehfest angeordneten Kupplungsflansch 64 ausgestattet, der mit einem entsprechenden Gegenflansch der Gelenkwelle 26 verschfaabbar ist.
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Daim l4 248/4
Zum Antrieb der Antriebsachse durch den Elektromotor 24 dient, wie bereits erwähnt, eine weitere Getriebeeingangs= welle 40, deren aus dem Achskörper herausgeführtes Antriebsende ebenfalls einen Kupplungsflansch 66 sum Ankuppeln der durch den Elektromotor 3^ antreibbaren Ge~ lenkwelle 3® trägt B Wie aus Fig. i ersichtlich ist, sitzt diese Getriebeeingangswelle seitlich etwas versetzt zur Achsbrücke 42 und erstreckt sich vorzugsweise achsparallel zu den beiden Getriebewellen 28,54» Sie setzt sich aus zwei Teilwellen zusammen, ivobei lediglich die eine Teilwelle 40' im Gehäuse 46,48 des Utmschaltgetriebes 32 gelagert ist, während die andere Teilwelle 40 im Achskörper in geeigneter Weise gelagert und mittels einer Steckverbindung drehfest jedoch lösbar mit der Teilxn-elle 40 verbunden istο Am Umfang der Teilwelle 40- ist ein Stirnrad 68 angeformt, das mit einem Stirnrad 70 kämmt, welches drehbar auf einem den Mitnehmerzahnkranz 56 tragenden Lagerkörper 72 gelagert ist, der seinerseits drehfest auf dem Hinterende des die Getriebeausgangswelle bildenden Lagerschaftes 54 sitzt. Ebensogut könnte Stirnrad 70 beispielsweise auch auf einem gehäusefesten Lager, seBo auf dem konischen, die Ausgangswelle 54 lagernden Kragen 73 gelagert sein» Das "Stirnrad 70 ist an seiner der Schaltmuffe 62 benachbarten Stirnseite mit einem einen weiteren Mitnehmerzahnkranz bildenden Bund ausgestattet, der ebenfalls einen Bestandteil der Schaltkupplung 58 bildet und dazu dient, das Stirnrad 70 unter gleichzeitiger Abkopplung der Getriebeeingangswelle 28 von der Getriebeausgangswelle 54 mit dieser drehfest zu verbinden, um deren direkten Antrieb durch die Getriebeeingangswelle 40 bzw«, durch den Elektromotor zvL ermöglichen.
Zur Betätigung der Schaltmuffe ist, xiras in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist, vorzugsweise in das Umschalt
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VZ - Daim l4 248/4
getriebe ein insbesondere durch Druckluft betätigbares Zylinder-Kolbenaggregat eingebaut, das vom Fahrersitz aus ansteuerbar ist.
Ist die durch den Dieselmotor antreibbare'Getriebeeingangswelle 28 mit der Getriebeausgangswelle 54 gekuppelt, rotieren lediglich diese beiden Wellen, während das durch die beiden Stirnräder 68,70 und die Getrxebeeingangswelle 40 gebildete Vorgelege und damit auch der Elektromotor im Stillstand verharrt. Es besteht somit eine direkte Antriebsverbindung der Getriebeeingangswelle 28 mit dem Antriebskegelrad 52,wobei der Kraftfluß von diesem über das Tellerrad 50 und den Ritzelwellen der Antriebsachse zu deren außenliegenden Planetensätzen führt. Das Ölbad, in welchem die durch die Getriebeeingangswelle 4O,4O' gebildete Vorgelegewelle und das Stirnrad 68 läuft, wird somit bei Antrieb durch den Dieselmotor nicht beeinflußt, d.h. es wird bei Dieselbetrieb nicht erwärmt und nicht verschäumt.
Da beim Antrieb durch den Dieselmotor beide Zahnräder 68,70 nicht umlaufen, ist klar, daß der Wirkungsgrad des Umschaltgetriebes entsprechend günstig ist.
Die beschriebene Getriebeanordnung erfordert lediglich eine Schaltkupplung zur getrennten Antriebsverbindung beider Getriebeeingangswellen 28,4O,4O' mit der Getriebeausgangswelle 54, wodurch auch der technische Aufwand so miniminiert werden konnte, daß das Umschaltgetriebe besonders preiswert herstellbar ist. Diese Getriebekonzeption liegt für den Fachmann nicht nahe, denn das wahlweise An- und Abkuppeln zweier Wellen an eine bzw. von einer dritten Getriebewelle wird normalerweise konstruktiv so gelöst,
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"41 ■ ' "
Daim^14 2 48/4
daß man jedem Stirnrad des Vorgeleges eine Kupplung zuordnet und deren Schaltmuffen mittels einer Wippe wechselweise in deren Kuppel- bzw. Entkuppelstellung verschiebbar sind.
-B-
Leerseite

Claims (5)

  1. 4 * 4 *
    Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim lk
    Stuttgart EPT ro-pfa
    26.3-1982
    Patentansprüche
    Kraftfahrzeug-Antriebsachse, die wahlweise durch eine Brennkraftmaschine oder einen Elektromotor antreibbar ist, der ein Getriebe zugeordnet ist, das durch jeweils eines der Antriebsaggregate antreibbare Getriebeeingangswellen, eine mit der Antriebsachse gekoppelte Getriebeausgangswelle sowie eine mit Mitnehmerverzahnungen zusammenwirkende Schaltkupplung zum Kuppeln der Getriebeausgangswelle mit einer der Getriebeeingangswellen aufweist, wobei die Getriebewellen zueinander achsparallel und senkrecht zur Längsrichtung des Achskörpers der Antriebsachse vorgesehen sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein insbesondere an den Achskörper (30) der Antriebsachse (20) angebautes, lediglich zum alternativen Zuschalten eines der Antriebsaggregate (Brennkraftmaschine 22, Elektromotor 3^) dienendes Umschaltgetriebe (32) ist, daß die Antriebsenden der im Abstand übereinander gelagerten Getriebeeingangswellen (28;4O,4O() an einander gegenüberliegenden Seiten aus dem Umschaltgetriebe (32) herausgeführt sind und daß die eine Getriebeeingangswelle (*tO, 40 ' ) unterhalb der Getriebeausgangswelle (5k) gelagert ist und ein drehfest angeordnetes Stirnrad (68) trägt, das mit einem insbesondere auf der Getriebeausgangswelle (5k) drehbar gelagerten Stirnrad (70) kämmt, das durch die Schaltkupplung (58) bei gleichzeitigem Entkuppeln der anderen Getriebeeingangswelle (28) von der Getriebeausgangswelle (5k) mit dieser kuppelbar ist.
    Daim l4 248/4
  2. 2. Kraftfahrzeug- Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeausgangswelle (54) ein mit einem Tellerrad (50) des Ausgleichgetriebes der Antriebsachse kämmendes Antriebskegelrad (52) trägt„
  3. 3« Kraftfahrzeug-Antriebsachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Brennkraftmaschine (22) antreibbare Getriebeeingangswelle (28) koaxial zur Getriebeausgangs» welle (54) angeordnet ist und daß beide Wellen (28,5^) jeweils eine Mitnehmerverzahnung (56,60) tragen, die durch die Schaltkupplung (58) miteinander kuppelbar sind»
  4. 4. Kraftfahrzeug»Antriebsachse nach Anspruch 2 oder 3? dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Elektromotor {j>k) antreibbare Getriebeeingangswelle (4θ,4θ·) durch zwei relativ zueinander unverdrehbar zusammensteckbare Teilwellen gebildet ist, von denen die eine (40) im Achskörper bzw«, in der Achsbrücke (42) und die andere (401) im Umschaltgetriebe (32) gelagert ist»
  5. 5. Kraftfahrzeug-Antriebsachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung (58) durch ein in das Umschaltgetriebe (32) integriertes, insbesondere mittels Druckluft betätigbares Zylinder-Kolbenaggregat betätigbar ist.
DE3211621A 1982-03-30 1982-03-30 Kraftfahrzeug-Antriebsachse Expired DE3211621C2 (de)

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