DE60116571T2

DE60116571T2 - Zwillingsräder mit Differential

Info

Publication number: DE60116571T2
Application number: DE60116571T
Authority: DE
Inventors: Larry W. Troy Bowman; Patrick D Rochester Hills Laper; Raji S. Sterling Heights El-Kassouf; Michael G. Novi Semke; Richard M. Canton Clisch; Gary P. St. Joseph Ford; Joseph B. Cookeville Saxon; Dennis A. Troy Kline
Original assignee: AxleTech International IP Holdings LLC
Current assignee: AxleTech International IP Holdings LLC
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2001-04-30
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2021-05-01
Also published as: EP1162082A2; EP1162082B1; ATE315485T1; US6254193B1; DE60116571D1; EP1162082A3

Description

Diese Erfindung betrifft eine Achsanordnung mit mehreren Rädern an jedem Ende einer Achse, bei der es einem Rad gestattet ist, sich bezüglich des anderen Rades zu drehen, und um genauer zu sein, die Erfindung betrifft ein Differential, welches die Räder für Schwerlastfahrzeuge verbindet, die ein Untersetzungsgetriebe erfordern.
Achsanordnung mit Zwillingsrädern an jedem Ende der Achse sind verwendet worden, die Lasttragefähigkeiten von Schwerlastfahrzeugen zu erhöhen. Typischerweise sind die Radpaare an jedem Ende der Achsanordnung aneinander befestigt, so dass sie sich gemeinsam um eine Achse drehen. Einige Schwerlastfahrzeuge, wie Hubfahrzeuge, werden zahlreichen Drehmanövern unterzogen, was die Reifen signifikant verschleißt. Der Reifenverschleiß wird verursacht, wenn die Reifen radieren oder gezogen werden, da die aneinander befestigten Räder unterschiedliche Strecken an der Innenseite und Außenseite des Drehradius zurücklegen müssen. Der Reifenverschleiß und die Wartung von Schwerlast-Hubfahrzeugen aufgrund des Radierens kosten jährlich Tausende Dollar pro Fahrzeug. Entwürfe von Zwillingsradanordnungen sind vorgeschlagen worden, die es den Rädern gestatten, sich relativ zueinander zu drehen, um das Radieren während der Drehungen des Fahrzeugs zu reduzieren, während wenigstens eins der Räder angetrieben wird, um dem Fahrzeug und seiner Beladung Vorschub zu verleihen. Gewisse Antriebszustände erfordern es, dass beide Räder angetrieben werden, damit genug Traktion vorhanden ist, um das Fahrzeug und seine Beladung Vorschub zu verleihen. Einige Entwürfe sind entwickelt worden, die ein Differentialgetriebe zwischen den Rädern nutzen, so dass beide Räder mit derselben Geschwindigkeit angetrieben werden, wenn das Fahrzeug einer geraden Bahn folgt. Das Differential gestattet es den Rädern, sich relativ zueinander zu drehen, wenn das Fahrzeug einer gekrümmten Bahn folgt, um so das Radieren zu reduzieren.
DE 916 151 C offenbart eine Zwillingsradanordnung für ein schweres Fahrzeug. Die Anordnung umfasst eine Spindel mit einer Achswelle, die eine Drehachse vorgibt, wobei die genannte Achswelle ein Antriebsritzel aufweist, eine erste Radnabe, die von der Spindel getragen wird und die über ein Planetengetriebe mit der Achswelle verbunden ist, um drehbar um die Drehachse angetrieben zu werden; eine zweite Radnabe, die benachbart zur ersten Radnabe angeordnet ist, wobei die zweite Radnabe um die Drehachse drehbar ist; und ein Untersetzungsgetriebe, das die Zwillingsradanordnung und das Antriebsritzel verbindet, um für eine Drehmomentsteigerung auf die Radnaben zu sorgen, wenn diese durch die Achswelle angetrieben werden.
US 2 267 362 A offenbart eine Zwillingsradanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Zwillingsradanordnung gestattet die relative Drehung der Radnaben.
Schwerlastfahrzeuge, wie etwa Hubfahrzeuge, erfordern typischerweise ein Untersetzungsgetriebe oder Endvorgelege zwischen der Antriebsachse und jedem Antriebsrad, um ausreichend Drehmoment für den Vorschub des Fahrzeugs und seiner Ladung zu erzeugen. Der Stand der Technik befasst sich jedoch nicht mit dem Bedürfnis, ein Differentialgetriebe für die Verwendung mit einem Endvorgelege zu entwickeln. Daher ist das, was benötigt wird, eine Zwillingsradanordnung, in die ein Differential mit einem Endvorgelege eingearbeitet ist, um die erwünschte Traktion und die Drehmomentsteigerung beizubehalten, während das Reifenradieren reduziert wird.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Zwillingsradanordnung bereit, die eine Spindel mit einer Achswelle, die eine Drehachse vorgibt, beinhaltet. Die Achswelle weist ein Antriebsritzel auf. Eine erste Radnabe wird von der Spindel getragen und ist so angeordnet, dass sie in Drehung um die genannte Drehachse versetzt wird. Eine zweite Radnabe ist benachbart zur ersten Radnabe angeordnet und ist ebenfalls um die Drehachse drehbar. Die zweite Radnabe kann von der ersten Radnabe oder der Spindel getragen werden. Ein Differentialgetriebe verbindet die erste Radnabe und die zweite Radnabe. Das Differentialgetriebe gestattet es, dass beide Räder für eine gesteigerte Traktion angetrieben werden, während eine Drehung der zweiten Radnabe relativ zu ersten Radnabe zugelassen wird. Ein Untersetzungsgetriebe verbindet das Differentialgetriebe und das Antriebsritzel, um eine Drehmomentsteigerung auf die Radnaben bereitzustellen. Auf diese Weise sorgt das Untersetzungsgetriebe für ein zusätzliches Drehmoment, das für schwere Fahrzeuge erforderlich ist, während das Differentialgetriebe die relative Drehung der Radachsen zulässt.
Demzufolge stellt die Erfindung eine Zwillingsradanordnung bereit, in die ein Differential mit einem Endvorgelege eingearbeitet ist, um die gewünschte Traktion und die Drehmomentsteigerung beizubehalten, während das Reifenradieren reduziert wird.
Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung anhand der begleitenden Zeichnungen deutlich werden, wobei die Figur eine Querschnittsansicht einer Zwillingsradanordnung der vorliegenden Erfindung ist.
Die erfindungsgemäße Zwillingsradanordnung 10, die in der Figur gezeigt ist, ist für die Verwendung mit schweren Fahrzeugen ausgelegt. Es sollte klar sein, dass die Figur etwas schematisch ist. Schwere Fahrzeuge, wie Hubfahrzeuge, benötigen ein hohes Drehmoment an den Rädern, um dem Fahrzeug und seiner Ladung Vorschub zu verleihen. Diese schweren Fahrzeuge nutzen auch ziemlich große Reifen mit einer breiten Auflagefläche, die während scharfer Drehung dazu neigen, heftig zu radieren.
Die Zwillingsradanordnung 10 der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Spindel 12 mit einer darin angeordneten Achswelle 14, die eine Drehachse A vorgibt. Die Achswelle 14 hat ein Antriebsritzel 15, das damit drehfest verbunden ist. Eine erste Radnabe 16 wird von der Spindel 12 für die Drehung um die Achse A getragen. Eine zweite Radnabe 18 ist benachbart zur ersten Radnabe 16 angeordnet und ist um die Achse A drehbar. Die zweite Radnabe 18 kann von der Spindel 12 oder irgendeinem anderen Bestandteil in der Zwillingsradanordnung 10, wie etwa einem Teil der ersten Radnabe 16, wie in der Figur gezeigt ist, getragen werden. Lageranordnungen 19 tragen die Radnaben 16, 18 auf beliebig geeignete Art und Weise.
In die Zwillingsradanordnung 10 ist ein Untersetzungsgetriebe 20 eingearbeitet, bevorzugt ein Planetengetriebe, um das gesteigerte Drehmoment, das für Schwerlastanwendungen benötigt wird, bereitzustellen. Ein Ringrad 21 ist um das Ritzel 15 angeordnet und drehfest an der Spindel 12 gelagert. Das Ringrad 21 wird auf der Spindel 12 in einer Weise festgehalten, wie es im Stand der Technik bekannt ist. In der gezeigten Ausführungsform beinhaltet das Untersetzungsgetriebe 20 Planetenräder 22, die von einem Planetensteg 24 gehalten werden und die um eine Achse B drehbar sind. Die Planetenräder 22 stehen mit dem Ringrad 21 und dem Ritzel 15 in Eingriff, so dass, wenn das Ritzel 15 die Planetenräder 22 antreibt, der Planetensteg 24 um die Achse A angetrieben wird. Auf diese Weise wird eine Drehmomentsteigerung den Radnaben 16 und 18 bereitgestellt. Es sollte jedoch deutlich werden, dass andere Untersetzungsgetriebe mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Ein Differentialgetriebe 30 verbindet die erste 16 und zweite 18 Radnabe, um die zweite Nabe 18 zusammen mit der ersten Nabe 16 anzutreiben. Das Differentialgetriebe 30 gestattet auch die relative Drehung zwischen den Naben 16, 18, während das Fahrzeug eine Kurve fährt. Das Differentialgetriebe 30 beinhaltet ein Kegelrad 32, das von dem Planetensteg 24 gehalten wird und um eine Achse C, die quer zur Achse B verläuft, drehbar ist. Die Naben 16, 18 beinhalten jeweils Abschnitte 34, 36, die jeweils mit Zähnen 38 versehen sind, die sich gegenüberliegen. Das Kegelrad 32 ist zwischen den Naben 16, 18 für den Eingriff in die Zähne 38 angeordnet. Wenn das Fahrzeug eine gerade Bahn verfolgt, treibt der Planetensteg 24 die Naben 16, 18 durch das Kegelrad 32 an, und im Ergebnis drehen sich die Naben 16, 18 unisono. Falls das Fahrzeug eine Kurve fährt, erlaubt es das Differentialgetriebe 30 den Naben 16 und 18, sich relativ zu einander zu drehen.
Die Erfindung wurde in erläuternder Weise beschrieben, und es sollte deutlich werden, dass die verwendete Terminologie, die verwendet wurde, lediglich der Beschreibung diente, statt beschränkend zu wirken. Offensichtlich sind im Lichte der obigen Lehre viele Modifikationen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung möglich. Zum Beispiel können die Bestandteile auf andere Art und Weise, als in den Figuren dargestellt ist, neu angeordnet werden. Es sollte daher deutlichen werden, dass die Erfindung anders als ausdrücklich beschrieben ausgeführt werden kann, so fern dies dem Umfang der beigefügten Ansprüche unterliegt.

Claims

Zwillingsradanordnung (10) für ein schweres Fahrzeug, wobei die genannte Anordnung umfasst: eine Spindel (12) mit einer Achswelle (14), die eine Drehachse (A) vorgibt; eine erste Radnabe (16), die von der Spindel getragen wird und die mit der genannten Achswelle verbunden ist, um in Drehung um die genannte Drehachse versetzt zu werden; eine zweite Radnabe (18), die benachbart zur ersten Radnabe angeordnet ist, wobei die genannte zweite Radnabe um die genannte Drehachse drehbar ist; und ein Differentialgetriebe (30), das genannte erste Radnabe und zweite Radnabe verbindet, um eine relative Drehung zwischen den genannten Radnaben zu gestatten, wenn sich das Fahrzeug entlang einer gekrümmten Bahn bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Achswelle ein Antriebsritzel (15) aufweist und durch ein Untersetzungsgetriebe (20), das das genannte Differentialgetriebe und das genannte Antriebsritzel verbindet, um eine Drehmomentsteigerung auf die genannten Radnaben beim Antrieb durch die genannte Achswelle bereitzustellen.
Anordnung gemäß Anspruch 1, worin das Untersetzungsgetriebe ferner ein Planetengetriebe umfasst, das das genannte Antriebsritzel (15) und das genannte Differentialgetriebe verbindet.
Anordnung gemäß Anspruch 2, worin das genannte Planetengetriebe Planetenräder (22) beinhaltet, die zwischen dem genannten Antriebsritzel und einem Ringrad (21) angeordnet sind und damit in Eingriff stehen.
Anordnung gemäß Anspruch 3, worin die genannten Planetenräder von einem Planetensteg (24) gehalten werden.
Anordnung gemäß Anspruch 4, worin das genannte Differentialgetriebe ein Differentialrad beinhaltet, das quer zur genannten Drehachse auf dem genannten Planetensteg gehalten wird, und worin die Radnaben Zähne (38) für den Eingriff mit dem genannten Differentialrad aufweisen.
Anordnung gemäß Anspruch 5, worin das genannte Differentialrad ein Kegelrad (32) aufweist.
Anordnung gemäß Anspruch 1, worin das genannte Untersetzungsgetriebe Planetenräder beinhaltet, die von einem Planetensteg gehalten werden, und worin das genannte Differentialgetriebe ein Differentialrad beinhaltet, das auf dem genannten Planetensteg gehalten wird.
Anordnung gemäß Anspruch 7, worin die genannten Planetenräder auf dem genannten Planetensteg um eine Achse (B) gehalten werden, und worin das genannte Differentialrad auf dem genannten Planetensteg um die Achse (C) gehalten wird, die quer zur Achse (B) verläuft.