DE4227545A1 - Antriebsanordnung für Vierradantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für allradge­ triebene Kraftfahrzeuge, insbesondere landwirtschaftlichen oder industriellen Typs, mit einer von einem Antriebsmotor über ein Hauptgetriebe permanent angetriebenen ersten Achse und mit einer über einen Zahnradtrieb und eine einrückbare Kupplung wahlweise in den Antrieb zuschaltbare zweite Achse. Der Zahnradtrieb enthält ein auf einer Getriebewelle des Hauptgetriebes angeordnetes Abtriebszahnrad und ein auf einer Welle des Zahnradtriebes angeordnetes Eingangszahnrad, dem die Kupplung nachgeschaltet ist.

Bei einem üblichen Vierradantrieb wird im allgemeinen die Hinterachse permanent angetrieben. Um die Vorderachse anzu­ treiben, wird zwischen einer Getriebeeinheit mit Gangwahl und dem sogenannten Endantrieb in der Hinterachse eine Leistungs­ verzweigung angebracht, deren einer Zweig dem Antrieb der Vorderräder dient. In den meisten Fällen erfolgt dieser An­ trieb von der sogenannten Hauptwelle des Hauptgetriebes auf die räumlich darunter liegende Vorderachskupplung mittels Zahnradtrieb.

Der aus Zahnradtrieb und Vorderachskupplung bestehende Vor­ derachsantrieb sollte aus kinematischen (Gelenkwelle) und optischen Gründen zentral unter der Getriebeeinheit ange­ bracht sein. Dabei sollte jedoch eine möglichst hohe Boden­ freiheit des Fahrzeuges eingehalten werden.

Antriebsanordnungen der eingangs genannten Art gehen aus der DE-A-19 98 383 und der DE-A-30 16 788 hervor. Bei diesen An­ triebsanordnungen sind zwischen Abtriebszahnrad und Eingangs­ zahnrad Zwischenräder eingefügt. Die Zwischenräder ermögli­ chen einen ausreichenden Achsabstand zwischen der Getriebe­ welle und der Kupplungswelle, so daß sich die Außenkonturen der Getriebezahnräder und der Kupplung nicht behindern. Die Zwischenräder erfordern jedoch Bauraum und schränken die Bodenfreiheit ein.

Um eine Drehzahlanpassung bei einem Wechsel der Reifendurch­ messer oder aus anderen Gründen zu ermöglichen, ist es wün­ schenswert, eine Einstellmöglichkeit des Übersetzungsverhält­ nisses des Vorderradantriebes vorzusehen. Dies erfolgte bis­ her durch einen Austausch des auf der Hauptgetriebewelle an­ geordneten Abtriebszahnrades und des Eingangszahnrades der Kupplungswelle. Insbesondere der Austausch des Abtriebszahn­ rades erforderte ein Zerlegen des Hauptgetriebes, was zeit- und kostenaufwendig ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gese­ hen, eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die bei einer kompakten Bauweise eine relativ große Bodenfreiheit zuläßt, Probleme, die durch beengte Ein­ bauverhältnisse auftreten, überwindet und eine einfache Ein­ stellung des Übersetzungsverhältnisses des Zahnradtriebes zu­ läßt, ohne daß das Hauptgetriebe zerlegt werden muß.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patent­ anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Da das Abtriebszahnrad und das Eingangszahnrad unmittelbar miteinander kämmen, können die bisher üblichen Zwischenräder entfallen. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise und eine Vergrößerung der Bodenfreiheit unter dem Getriebe. Durch die Schrägstellung der Welle des Zahnradtriebes, auf der die Kupplung und das Eingangszahnrad angeordnet sind, kann der erforderliche Achsabstand zwischen dem Abtriebszahnrad und dem Eingangszahnrad, der relativ gering ist, eingehalten werden, ohne daß sich die relativ ausladende Kupplung und die angrenzenden Zahnräder des Hauptgetriebes behindern, denn der Abstand zwischen der Lagerstelle der Kupplung und der Haupt­ getriebeachse ist größer als der Achsabstand zwischen der Lagerstelle des Abtriebszahnrades und dem Eingangszahnrad. Dies bedeutet, daß bei Wegfall der Zwischenräder und durch Schrägstellen der Vorderradantriebskupplungswelle die erfor­ derlichen Übersetzungsverhältnisse in dem bisher zur Verfü­ gung stehenden Bauraum untergebracht werden können, wobei ein ausreichender Bauraum für die Kupplung gegeben ist.

Vorzugsweise ist die Welle des Zahnradtriebes mit dem Ein­ gangszahnrad und der Kupplung in einem vom Hauptgetriebege­ häuse separaten, demontierbaren Kupplungsgehäuse gelagert, welches eine vormontierbare Baueinheit bildet. Dabei kann das Kupplungsgehäuse im wesentlichen als eine nach oben offene Schale ausgebildet sein, durch die eine nach unten offene Öffnung des Hauptgetriebegehäuses verschließbar ist. Die Kupplungsgehäuseschale kann als gemeinsame Ölwanne für das Hauptgetriebe und den Zahnradtrieb dienen und mittels einer Flanschverbindung am Hauptgetriebegehäuse befestigbar sein.

Diese Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen Zugang zum Zahnradtrieb und der Kupplung. Ferner ist es von Vorteil, daß sich zwischen der Kupplung und den Zahnrädern des Hauptge­ triebes keine Gehäusewandung befindet, da eine solche Zwi­ schenwandung zusätzliche Bauhöhe erfordern würde. Vielmehr können die äußeren Konturen der Kupplung und der benachbarten Zahnräder des Hauptgetriebes aufeinander abgestimmt werden.

Es ist von Vorteil, wenn das Abtriebszahnrad oder das Ein­ gangszahnrad eine zylindrische Stirnverzahnung und das je­ weils andere dieser beiden Zahnräder eine kegelige oder konische Stirnverzahnung aufweisen. Hierdurch kann die Schrägstellung der Welle des Zahnradtriebes ausgeglichen und dennoch eine hohe Tragfähigkeit der Verzahnungen gewährlei­ stet werden.

Für eine einfach durchzuführende Variation des Übersetzungs­ verhältnisses des Antriebs der zuschaltbaren Achse werden mehrere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben, die alternativ oder kumulativ zum Tragen kommen können. Bei allen Variationen braucht das Abtriebszahnrad, das auf der Welle des Hauptgetriebes angeordnet; ist, nicht ausgewechselt zu werden. Daher ist es für eine Änderung des Übersetzungs­ verhältnisses nicht erforderlich, das Hauptgetriebe zu zerle­ gen. Es braucht lediglich das Kupplungsgehäuse demontiert und das Eingangszahnrad ausgetauscht zu werden.

Eine Variante sieht vor, daß verschiedene Eingangszahnräder, die durch Profilverschiebung unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen, gegeneinander austauschbar sind. Hierbei behält die Welle des Zahnradtriebes ihre relative Lage zur Welle des Hauptgetriebes bei. Bei den in der Praxis zu erwartenden An­ wendungsfällen läßt sich durch Profilverschiebung das Über­ tragungsverhältnis um bis zu 5% und darüber variieren.

Gemäß einer weiteren Variante ist der Abstand zwischen dem Lagerpunkt des Eingangszahnrades und der Getriebewelle des Hauptgetriebes einstellbar, und es werden Eingangszahnräder mit unterschiedlichen Zähnezahlen und Durchmessern verwendet. In der Regel wird hierbei eine Parallelverschiebung der Welle des Zahnradtriebes in definierten Stufen vorgenommen werden, wobei deren Neigungswinkel zur Welle des Hauptgetriebes bei­ behalten wird. Hierzu ist es zweckmäßig, zwischen dem Haupt­ getriebegehäuse und dem Kupplungsgehäuse Dichtungen und/oder Zwischenflansche unterschiedlicher Dicke einzufügen. Anderer­ seits können auch unterschiedliche an das Hauptgetriebe an­ flanschbare Kupplungsgehäuse mit Eingangszahnrädern unter­ schiedlicher Zähnezahlen verwendet werden.

Durch alternative und kumulative Anwendung der genannten Va­ rianten ergibt sich eine ausreichende Zahl von Übersetzungen, die sich auf einfache Weise auch nachträglich bei dem fertig­ gestellten Fahrzeug einstellen lassen.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.

Die einzige Figur zeigt den Längsschnitt durch den wesentli­ chen Teil einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.

Im oberen Teil der Figur ist eine Getriebewelle 10 darge­ stellt, die in einem Hauptgetriebegehäuse 12 gelagert ist. Die Getriebewelle 10 ist eine Hauptwelle, die eine Reihe von Zahnrädern 11, 13, 15, 17 trägt, welche mit nicht dargestell­ ten Zahnrädern einer oder mehrerer weiterer Getriebewellen in Eingriff stehen und durch Schaltmuffen, die in der Figur lediglich angedeutet wurden, wahlweise drehfest mit der Hauptwelle 10 verbindbar sind, wodurch eine Umschaltung zwi­ schen verschiedenen Gängen des Hauptgetriebes vorgenommen werden kann. Die Hauptwelle 10 trägt an ihrem einen Ende ein Antriebsritzel 14, das mit einem nicht dargestellten Tel­ lerrad eines Hinterachsdifferentials in Eingriff steht.

Im unteren Bereich weist das Hauptgetriebegehäuse 12 eine weite Öffnung 16 auf, die durch ein schalenförmig ausgebilde­ tes Kupplungsgehäuse 18, das von unten an das Hauptgetriebe­ gehäuse 12 anflanschbar ist, verschließbar ist. Die Verbin­ dung der beiden Gehäuse 12, 18 kann auf übliche Weise durch Flansche und Schraubverbindungen erfolgen, was jedoch nicht näher gezeigt ist.

In dem Kupplungsgehäuse 18 ist eine Kupplungswelle 20 gela­ gert, deren eines Ende aus dem Kupplungsgehäuse 18 heraus­ ragt, und die gleichzeitig eine Welle des geschilderten Zahnradtriebes darstellt. Mit ihrem inneren Ende stützt sich die Kupplungswelle 20 über ein Nadellager 22 innerhalb einer Bohrung einer nach innen ragenden zapfenförmigen Ausformung 24 des Kupplungsgehäuses 18 ab. Das andere Ende der Kupp­ lungswelle 20 ist durch ein weiteres Lager 26 in dem Kupp­ lungsgehäuse 18 gelagert. Die Austrittsstelle der Kupplungs­ welle 20 ist durch einen Deckel 28 abgedeckt, innerhalb dessen eine Dichtung 30 angeordnet ist. Das aus dem Kupp­ lungsgehäuse 18 herausragende Ende der Kupplungswelle 20 trägt eine Außenverzahnung 31, durch die Drehmomente auf eine nicht dargestellte Gelenkwelle des Vorderradantriebes über­ tragen werden können.

Die Kupplungswelle 20 ist gegenüber der Getriebewelle 10 der­ art geneigt, daß das Ende der Kupplungswelle 20, das das Ein­ gangszahnrad 36 trägt, einen geringeren Abstand zur Getriebe­ welle 10 aufweist als das nach außen ragende Ende der Kupp­ lungswelle 20. Der Neigungswinkel Alpha beträgt im darge­ stellten Ausführungsbeispiel ca. 8°. Er kann entsprechend den konkreten Gegebenheiten auch größere oder kleiner Werte ein­ nehmen.

Der äußere Zylindermantel der Ausformung 24 trägt eine Kegel­ rollenlagerung 32 mit Lagerringen in O-Anordnung, welches durch einen Sprengring 34 gesichert ist. Die Kegelrollenlage­ rung 32 nimmt ein drehbares Eingangszahnrad 36 auf, das mit einem drehfest mit der Hauptwelle 10 verbundenen Abtriebs­ zahnrad 38 kämmt. Durch Lösen des Sprengringes 34 läßt sich das Eingangszahnrad 36 mit dem Kegelrollenlager 32 von der Ausformung 24 ziehen, so daß ein einfacher Austausch des Eingangszahnrades 36 möglich ist.

Während das Abtriebszahnrad 38 eine zylindrische Stirnverzah­ nung aufweist, trägt das Eingangszahnrad 36 eine kegelstumpf­ förmige Verzahnung, um der Schrägstellung der Kupplungswelle 20 Rechnung zu tragen. Bei gleich bleibendem Kupplungsgehäuse 18 und gleicher Lagerung lassen sich unter Ausnutzung der Profilverschiebung Eingangszahnräder 36 mit unterschiedlicher Zähnezahl einsetzen, wodurch eine Änderung des Übersetzungs­ verhältnisses zwischen der Getriebewelle 10 und der Kupp­ lungswelle 20 ermöglicht wird.

Das Eingangszahnrad 36 trägt eine weitere Verzahnung 40, die mit einer Kupplungstrommel 42 in Eingriff steht. Innerhalb der Kupplungstrommel 42 ist ein Lamellenpaket 44 angeordnet, dessen Lamellen alternierend mit der Kupplungswelle 20 und der Kupplungstrommel 42 drehfest verbunden sind. Das Lamel­ lenpaket 44 wird durch Tellerfedern 46 über einen Kolben 48 zusammengepreßt, so daß die Kupplungswelle 20 drehfest mit der Kupplungstrommel 42 verbunden ist. In den Lamellenraum kann über Leitungen 50, die in der Kupplungswelle 20 ver­ laufen, Hydraulikflüssigkeit gedrückt werden, die den Kolben 48 gegen die Kraft der Tellerfedern 46 nach außen verschiebt, wobei sich die Lamellen des Lamellenpaketes 44 lösen, so daß sich nunmehr die Kupplungswelle 20 gegenüber der Kupplungs­ trommel 42 verdrehen läßt.

Die Außenkontur der Kupplungstrommel 42 und die relative Lage der Kupplungstrommel 42 zu den Zahnrädern 13, 15, 17 der Ge­ triebewelle 10 sind derart gewählt, daß sie eine kompakte Bauweise ermöglichen, bei der der Abstand zwischen Kupplungs­ welle 20 und Getriebewelle 10 relativ gering ist. Wie aus der Figur ersichtlich, ragt ein Teil der Kupplungstrommel 42 und das Eingangszahnrad 36 durch die Öffnung 16 des Hauptgetrie­ begehäuses 12 in dieses hinein.

Im Flanschbereich zwischen dem Hauptgetriebegehäuse 12 und dem Kupplungsgehäuse 18 lassen sich nicht dargestellte Dich­ tungen und/oder Zwischenflansche unterschiedlicher Dicke einfügen, wodurch der Abstand zwischen der Getriebewelle 10 und der Kupplungswelle 20 einstellbar ist. Hierdurch ist die Verwendung unterschiedlich großer Eingangszahnräder 36 mit unterschiedlichen Zähnezahlen möglich, so daß sich das Über­ setzungsverhältnis zwischen der Getriebewelle 10 und der Kupplungswelle 20 in gewissen Grenzen einstellen läßt. Die Variationsmöglichkeit des Abstandes zwischen der Getriebewel­ le 10 und der Kupplungswelle 20 ist durch die unterbrochenen Linien A, B und C angedeutet.

Das Kupplungsgehäuse 20 liegt unter dem Hauptgetriebegehäuse 10, so daß das Schmieröl durch die Öffnung 16 von dem Haupt­ getriebe in das Kupplungsgehäuse 18 abfließen kann. Der Boden des Kupplungsgehäuses 18 dient als Schmiermittelsumpf.

Für eine Demontage des Vorderradantriebes und einen Wechsel des Eingangszahnrades 36 wird zunächst das Kupplungsgehäuse 18, das die Kupplungswelle 20 mit der Kupplung und dem Ein­ gangszahnrad 36 trägt, von dem Hauptgetriebegehäuse 12 abge­ schraubt. Nach dem Lösen des Deckels 28 läßt sich die Kupp­ lungswelle 20 mit dem Lager 26 aus dem Kupplungsgehäuse 18 herausziehen. Dabei wird die Kupplungseinheit, bestehend aus Kupplungstrommel 42, Lamellenpaket 44, Kolben 48 und Tel­ lerfedern 46 frei und läßt sich aus dem Kupplungsgehäuse 18 herausnehmen. Nun ist das Eingangszahnrad 36 zugänglich und läßt sich nach Lösen des Sprengringes 34 austauschen. Der Zu­ sammenbau erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, wobei gegebe­ nenfalls zwischen das Hauptgetriebegehäuse 12 und das Kupp­ lungsgehäuse 18 Dichtungen oder Zwischenflansche geeigneter Dicke eingefügt werden.

Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fach­ mann im Lichte der vorstehenden Beschreibung viele verschie­ denartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims (7)

1. Antriebsanordnung für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, insbesondere landwirtschaftlichen oder industriellen Typs, mit einer von einem Antriebsmotor über ein Haupt­ getriebe permanent angetriebenen ersten Achse und mit einer über einen Zahnradtrieb und eine einrückbare Kupplung wahlweise in den Antrieb zuschaltbare zweite Achse, wobei der Zahnradtrieb ein auf einer Getriebe­ welle (10) des Hauptgetriebes angeordnetes Abtriebs­ zahnrad (38) und ein auf einer Welle (20) des Zahnrad­ triebes angeordnetes Eingangszahnrad (36), dem die Kupplung nachgeschaltet ist, enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Welle (20) des Zahnradtriebes gegen die Getriebewelle (10) des Hauptgetriebes geneigt ist und daß das Abtriebszahnrad (38) und das Eingangszahn­ rad (36) unmittelbar miteinander kämmen.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Welle (10) des Zahnradtriebes mit dem Ein­ gangszahnrad (36) und der Kupplung in einem vom Haupt­ getriebegehäuse (12) separaten, demontierbaren Kupp­ lungsgehäuse (18) gelagert ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kupplungsgehäuse (18) im wesentlichen als eine nach oben offene Schale ausgebildet ist, durch die eine nach unten offene Öffnung (16) im Hauptgetriebege­ häuse (12) verschließbar ist und die als gemeinsame Öl­ wanne für das Hauptgetriebe und den Zahnradtrieb dient.

4. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Abtriebszahnrad (38) oder das Eingangszahnrad (36) eine zylindrische Stirnverzah­ nung und das andere dieser beiden Zahnräder (36, 38) eine kegelige Stirnverzahnung aufweisen.

5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß verschiedene Eingangszahnrä­ der (36), die durch Profilverschiebung unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen, gegeneinander austauschbar sind.

6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem La­ gerpunkt des Eingangszahnrades (36) und der Getriebe­ welle (10) des Hauptgetriebes einstellbar ist und daß Eingangszahnräder (36) mit unterschiedlichen Zähnezah­ len verwendbar sind.

7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Hauptgetriebegehäuse (12) und einem Kupplungsgehäuse (18) Dichtungen und/oder Zwi­ schenflansche unterschiedlicher Dicke einfügbar sind.