DE4410074A1 - Antriebsachse mit einem in einem Achsgehäuse angeordneten Differentialgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse mit einem in einem Achsgehäuse angeordneten Differentialgetriebe, das in einem Differentialkorb gelagert ist, aus dem beiderseits zwei Abtriebswellen herausgeführt sind.

Derartige Antriebsachsen finden beim überwiegenden Teil der Kraftfahrzeuge Verwendung. Das Differentialgetriebe dient dem Ausgleich von unterschiedlichen Raddrehzahlen bei Kurvenfahrt. Zur Schmierung des Differentialgetriebes befindet sich Schmiermittel, nämlich Öl im Achsgehäuse, wobei der Flüssigkeitsstand so gewählt ist, daß alle Bauteile, insbesondere der Differentialkorb mit dem darin befindlichen Differentialgetriebe in allen Betriebszuständen mit Öl versorgt sind. Das Achsgehäuse ist deshalb in der Regel bis zur halben Höhe mit Öl gefüllt und der Differentialkorb somit etwa zur Hälfte in Öl getaucht.

Bei in Betrieb befindlicher Antriebsachse dreht sich der Differentialkorb in Öl, wobei Panschverluste entstehen. In Abhängigkeit von der Drehzahl des Differentialkorbs steigen die Panschverluste, die Teile der Antriebsenergie in Wärme umwandeln. Bei hohen Drehzahlen treten daher hohe Verluste auf. Dies ist dann der Fall, wenn die Fahrgeschwindigkeit eines mit einer gattungsgemäßen Antriebsachse ausgerüsteten Fahrzeugs groß ist. Bei großen Fahrgeschwindigkeiten werden zumeist keine Kurven befahren oder allenfalls Kurven mit großem Kurvenradius. In diesen Betriebszuständen wird eine Differentialwirkung nur in kleinem Umfang benötigt oder gar nicht. Die Geschwindigkeitsunterschiede der beiden Abtriebswellen sind allenfalls gering. Ungünstigerweise sind die Panschverluste also gerade dann am größten, wenn eine Schmierung des Differentialgetriebes nicht oder nur in geringem Umfang erforderlich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftlich herstellbare Antriebsachse der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die im Wirkungsgrad verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Differentialkorb als nach außen abgedichtetes Getriebegehäuse zur Aufnahme von Schmiermittel ausgebildet und außenumfangsseitig nicht in Schmiermittel getaucht ist. Bei rotierendem Differentialkorb entstehen daher außerhalb desselben keine Panschverluste. Schmiermittel ist nur im Inneren des Differentialkorbs vorhanden, nämlich an den Verzahnungen der Ausgleichsräder des Differentialgetriebes, an denen es gebraucht wird. Durch die infolge der Abdichtung bewirkte Abgeschlossenheit des Differentialkorbes ist dabei dafür gesorgt, daß das Schmiermittel stets dort ist, wo es gebraucht wird. Die Panschverluste werden daher im Vergleich zu den bekannten Antriebsachsen des Standes der Technik stark herabgesetzt und somit der Wirkungsgrad verbessert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Zufuhr oder zur Zufuhr und Abfuhr von Schmiermittel mindestens ein zu den Abtriebswellen paralleler Kanal längs zumindest einer Abtriebswelle in den Differentialkorb hineingeführt ist. Durch diesen Kanal erfolgt die Versorgung des Differentialgetriebes mit Öl. Sofern eine Kühlwirkung erwünscht ist, kann durch Zu- und Abfuhrkanäle eine Spülwirkung erzielt werden.

Es ist günstig, wenn der Kanal von einer Ausnehmung in der Abtriebswelle gebildet ist. Der Kanal kann beispielsweise durch eine oder mehrere Bohrungen hergestellt sein.

In einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, daß der Kanal zwischen der Abtriebswelle und einer zur Durchführung der Abtriebswelle im Differentialkorb vorgesehenen Ausnehmung angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, daß die Abtriebswellen im Querschnitt nicht geschwächt sind und daher ein höheres Drehmoment übertragen können, als bei der oben beschriebenen Variante. Der Kanal hat dabei einen ringförmigen Querschnitt.

Sofern der Differentialkorb über eine Kegelradanordnung angetrieben wird, wie das gewöhnlich bei Kraftfahrzeugen üblich ist, bedarf es einer räumlichen Trennung zwischen dem Differentialkorb und den Kegelrädern, damit die Kegelräder zur Schmierung beispielsweise in Öl laufen können, der Differentialkorb zur Vermeidung der oben erwähnten Panschverluste jedoch nicht. Hierzu erweist es sich als günstig, wenn eine zu einer der Abtriebswellen koaxial angeordnete Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet die Abtriebswelle umschließt und mit dem Differentialkorb trieblich verbunden ist. Die beschriebene Anordnung einer Antriebswelle ermöglicht es, die antreibenden Kegelräder seitlich versetzt zum Differentialkorb anzuordnen, wodurch eine Trennwand zwischen Differentialkorb und Kegelrädern angeordnet werden kann und infolgedessen ein Betrieb der Kegelräder in Öl bei gleichzeitigem Betrieb des Differentialkorbs im Trockenen (d. h. von außen nicht in Schmiermittel getaucht) ermöglicht ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Antriebswelle als Welle eines das Differentialgetriebe antreibenden, in dem Achsgehäuse angeordneten Antriebsmotors ausgebildet. Eine solche platzsparende Konstruktion ermöglicht auf einfache Weise die Zufuhr von Schmiermittel zum Differentialgetriebe durch den zwischen der hohlen Welle des Antriebsmotors und der dazu koaxialen Abtriebswelle angeordneten ringförmigen Kanal.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das den Differentialkorb umgebende Achsgehäuse mit Ausnehmungen zur Belüftung versehen ist. Wenn es erforderlich ist, das Differential und/oder den Antriebsmotor zu kühlen, ergibt sich dadurch die Möglichkeit, dies von außen durch Kühlluft zu tun, was den Wirkungsgrad gegenüber einer Anordnung verbessert, bei der durch Eintauchen des Differentialkorbs in Öl und Abstrahlen der durch das Öl aufgenommenen Wärmeleistung über das Achsgehäuse gekühlt wird. Diese Anordnung wird dadurch ermöglicht, daß der Differentialkorb erfindungsgemäß nicht in Öl läuft. Bei einer Antreibsachse, bei der der Differentialkorb in Öl läuft, würde das Öl durch die Belüftungsöffnungen abfließen.

Es erweist sich ferner als vorteilhaft, einen im wesentlichen ölfreien Antriebsmotor insbesondere einen Elektromotor als Antriebsmotor vorzusehen. Gegenüber Antriebsachsen des Standes der Technik, wird bei der erfindungsgemäßen Antriebsachse auf einfache Weise eine Verbindung zwischen dem Antrieb und dem Differentialkorb unter gleichzeitiger Trennung zwischen Bauteilen, die in Öl laufen, und Bauteilen, die nicht in Öl laufen sollen, erreicht.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Differentialkorb mit einem Lüfterrad verbunden ist, was dadurch erleichtert wird, daß erfindungsgemäß ein ölfreier Bauraum um den Differentialkorb herum zur Verfügung steht. Besonders vorteilhaft im Hinblick auf geringe Fertigungskosten ist es dabei, wenn die Flügel des Lüfterrades einstückig an dem Differentialkorb gebildet sind.

Eine andere, die Erfindung weiterbildende Maßnahme sieht vor, daß der Differentialkorb mit einem Sensorgeber eines Drehzahlgebers verbunden ist. Schließlich ist es auch günstig, den Differentialkorb mit einer Bremse zu verbinden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß an den axialen Enden des Achsgehäuses jeweils ein Endgetriebe oder Endgetriebe mit Bremse angeordnet ist, wobei der in dem Differentialkorb mündende Kanal an den Schmiermittelvorrat des Endgetriebes oder Endgetriebes mit Bremse angeschlossen ist. Auf diese Weise bedarf es zur Versorgung des Differentialgetriebes keines eigenen Schmiermittelreservoirs. Das erforderliche Schmiermittel wird dem Gehäuse der Endgetriebe oder dem Gehäuse der naß laufenden Bremsen entnommen.

Besonders günstig ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Antriebsachse für ein batterie-elektrisch betriebenes Fahrzeug, insbesondere Flurförderzeug. Durch die mit der Erfindung erzielte Wirkungsgradverbesserung steht mehr Energie zur Verfügung, was zur Erhöhung der mit einer Batterieladung erzielbaren Einsatzdauer des Fahrzeugs und/oder zur erhöhten Leistungsabgabe im Antrieb genutzt werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Antriebsachse mit einem Achsgehäuse 1, in dem ein Elektromotor 2 und ein von diesem angetriebenes Differentialgetriebe 3 angeordnet sind. Das Differentialgetriebe 2 ist innerhalb eines Differentialkorbs 4 angeordnet und weist Ausgleichsräder 5 und zwei aus dem Differentialkorb 4 beidseitig herausgeführte Abtriebswellen 6 und 7 auf.

Die Abtriebswellen 6 und 7 führen zu den axialen Enden des Achsgehäuses 1, an denen jeweils ein Endgetriebe 8a bzw. 8b befestigt ist. Jedes Endgetriebe 8a bzw. 8b ist zumindest teilweise mit Schmiermittel (Öl) gefüllt.

Im Bereich des in der Figur rechten axialen Endes des Achsgehäuses 1 ist eine Ausnehmung 9a zur Aufnahme einer nicht dargestellten, zum Eingriff mit der Abtriebswelle 7 bestimmten Naß-Lamellenbremse vorgesehen, wobei die Ausnehmung 9a durch eine Zwischenwand 1a des Achsgehäuses 1 von einer Ausnehmung 9b abgetrennt ist, in der sich der Elektromotor 2 und der Differentialkorb 4 befinden. Die zur Aufnahme der Naß-Lamellenbremse vorgesehene Ausnehmung 9a ist zumindest teilweise mit Schmiermittel (Öl) gefüllt.

Die in der Figur linke Abtriebswelle 6 ist innerhalb einer hohlen Antriebswelle 10 des Elektromotors 2 angeordnet, die in einem Zentrierflansch 4a des Differentialkorbs 4 mit diesem trieblich verbunden ist. Der Differentialkorb 4 auf seiner linken Seite folglich auf der Antriebswelle 10 abgestützt, die wiederum an ihrem linken Ende im Achsgehäuse 1 gelagert ist. Auf der rechten Seite ist der Differentialkorb 4 mit Hilfe eines die Abtriebswelle 7 umgebenden und an dem Differentialkorb 4 angeformten Bunds 4b in der Zwischenwand 1a gelagert. Antriebswelle 10 und Differentialkorb 4 bilden somit eine drehbare, in sich verdrehfeste Einheit, die an zwei Stellen in der Antriebsachse gelagert ist.

Der Differentialkorb 4 ist als geschlossenes Getriebegehäuse ausgebildet, das gegenüber der Ausnehmung 9b in dem Achsgehäuse 1 abgedichtet ist.

Zwischen der linken Abtriebswelle 6 und der hohlen Antriebswelle 10 ist ein ringförmiger Kanal 11 gebildet, der im Verein mit einer Ausnehmung 11a im Differentialkorb 4 zur Durchführung der Abtriebswelle 6 das Innere des Differentialkorbs 4 mit dem Gehäuse des in der Figur linken Endgetriebes 8 verbindet und dadurch die Versorgung des Differentialgetriebes 2 mit Schmiermittel aus dem in der Figur linken Endgetriebe 8a ermöglicht.

Um zu verhindern, daß Schmiermittel in die Ausnehmung 9b des Achsgehäuses 1 läuft und dort Funktionsstörungen des Elektromotors 2 und Panschverluste an den rotierenden Teilen, insbesondere am Differentialkorb 4 bewirkt, ist die Antriebswelle 10 an ihrem in der Figur linken Ende aus dem Achsgehäuse 1 herausgeführt und der Kanal 11 sowohl am linken als auch am rechten Ende gegenüber der Ausnehmung 9a abgedichtet.

Zwischen der rechten Abtriebswelle 7 und der Innenseite des Bunds 4b ist ein ringförmiger Kanal 12 gebildet, der im Verein mit einer Ausnehmung 12a im Differentialkorb 4 zur Durchführung der Abtriebswelle 7 das Innere des Differentialkorbs 4 mit der schmiermittelgefüllten Ausnehmung 9a verbindet und dadurch ebenfalls die Versorgung des Differentialgetriebes 2 mit Schmiermittel ermöglicht. Der Bund 4b ist gegenüber der Ausnehmung 9a abgedichtet, so daß auch von dieser Seite aus kein Schmiermittel in die Ausnehmung 9a gelangen kann.

Erfindungsgemäß rotiert also der Differentialkorb 4 nicht in Schmiermittel, wodurch an dieser Stelle keine Planschverluste entstehen und der Wirkungsgrad verbessert ist.

In dem Achsgehäuse 1 sind im Bereich des Differentialkorbs 4 Ausnehmungen 13 in der Gehäusewandung angeordnet, die die Zufuhr von Kühlluft zur Kühlung des Differentialkorbs 4 und des Elektromotors 2 ermöglichen. Die Kühlung kann gesteigert werden, wenn der Differentialkorb 4 mit einem Lüfterrad 13 verbunden ist, was dadurch möglich ist, daß der Raum um den Differentialkorb 4 herum nicht als Schmiermittelbehälter benötigt wird. Es können auch weitere Funktionen an dieser Stelle untergebracht werden. Beispielweise kann der Differentialkorb 4 mit einem Sensorgeber 15 eines Drehzahlsensors 16 verbunden werden. Es ist auch möglich, zusätzlich oder an Stelle der in der Ausnehmung 9a vorgesehenen Naß- Lamellenbremse eine (Trocken)-Bremse mit dem Differentialkorb 4 zu verbinden.

Claims (14)

1. Antriebsachse mit einem in eine Achsgehäuse (1) angeordneten Differentialgetriebe (2), das in einem Differentialkorb (4) gelagert ist, aus dem beiderseits zwei Abtriebswellen (6, 7) herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (4) als nach außen abgedichtetes Getriebegehäuse zur Aufnahme von Schmiermittel ausgebildet und außenumfangsseitig nicht in Schmiermittel getaucht ist.

2. Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zufuhr oder zur Zufuhr und Abfuhr von Schmiermittel mindestens ein zu den Abtriebswellen (6, 7) paralleler Kanal (11; 12) längs zumindest einer Abtriebswelle (6; 7) in den Differentialkorb (4) hineingeführt ist.

3. Antriebsachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11; 12) von einer Ausnehmung in der Abtriebswelle (6; 7) gebildet ist.

4. Antriebsachse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (11; 12) zwischen der Abtriebswelle (6; 7) und einer zur Durchführung der Abtriebswelle im Differentialkorb (4) vorgesehenen Ausnehmung (11a; 12a) angeordnet ist.

5. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu einer der Abtriebswellen (6) koaxial angeordnete Antriebswelle (10) als Hohlwelle ausgebildet die Abtriebswelle (6) umschließt und mit dem Differentialkorb (4) trieblich verbunden ist.

6. Antriebsachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (10) als Welle eines das Differentialgetriebe (2) antreibenden, in dem Achsgehäuse (1) angeordneten Antriebsmotors ausgebildet ist.

7. Antriebsachse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das den Differentialkorb (4) umgebende Achsgehäuse (1) mit Ausnehmungen (13) zur Belüftung versehen ist.

8. Antriebsachse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen ölfreier Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor (2) als Antriebsmotor vorgesehen ist.

9. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (4) mit einem Lüfterrad (14) verbunden ist.

10. Antriebsachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel des Lüfterrades einstückig an dem Differentialkorb (4) gebildet sind.

11. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (4) mit einem Sensorgeber (15) eines Drehzahlgebers (16) verbunden ist.

12. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (4) mit einer Bremse verbunden ist.

13. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den axialen Enden des Achsgehäuses (1) jeweils ein Endgetriebe (8a; 8b) oder Endgetriebe mit Bremse angeordnet ist, wobei der in dem Differentialkorb (4) mündende Kanal (11; 12) an den Schmiermittelvorrat des Endgetriebes (8a; 8b) oder Endgetriebes mit Bremse angeschlossen ist.

14. Verwendung einer Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 12 für ein batterie-elektrisch betriebenes Fahrzeug, insbesondere Flurförderzeug.