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Lagerung der Getriebeausgangswelle und der Gelenkwelle für den Achsantrieb
eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung bezieht sich auf die Lagerung der Getriebeausgangswelle
und der Gelenkwelle für den Achsantrieb eines Kraftfahrzeuges, bei welchem der Antrieb
vom Wechselgetriebe aus über eine Gelenkwelle zur Treibachse erfolgt. Bei derartigen
Anordnungen ist es unzweckmäßig, zu lange Gelenkwellen zu verwenden. Man verlängert
daher die Ausgangswelle des Getriebes so weit wie möglich, so daß sie weit aus dem
Getriebegehäuse heraussteht und an ihrem Ende ein drittes Mal, und zwar in einem
sogenannten Verlängerungsstück des Getriebegehäuses, gelagert ist. Motor, Kupplung,
Getriebe einschließlich Verlängerungsstück bilden dadurch eine Antriebseinheit;
sie ist gewöhnlich als Ganzes elastisch im Fahrzeug gelagert.
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Eine solche Lagerung der Antriebseinheit im Fahrzeug geschieht beispielsweise
in der Weise, daß der Motor am vorderen Ende über zwei Dämpfungsblöcke auf einem
Vorderradträger liegt und hinten das Verlängerungsstück des Getriebes elastisch
am Rahmen des Fahrzeuges aufgehängt ist. Auch kann die Antriebseinheit als geschlossenes
Ganzes in einem sogenannten Hilfsrahmen elastisch gelagert sein. Die verlängerte
Getriebeausgangswelle besitzt an ihrem Ende eine Keil-Nut-Verzahnung, auf der ein
Schiebestück der Gelenkwelle
sitzt. Das Schiebestück ist gewöhnlich
von einem normalen Gleitlager umgeben, welches starr am' Ende des Verlängerungsstückes
des Getriebegehäuses sitzt.
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An Fahrzeugen mit größerem Radstand, z. B. Lastwagen, bei welchen
die Kraftübertagung bis zur Achse über zwei oder mehrere Gelenkwellen erfolgt, ist
es bekanntgeworden, die Zwischenlager dieser Gelenkwellen elastisch am Fahrzeugrahmen
zu lagern. Hierdurch werden Unwuchtschwingungen und Stöße der Gelenkwellen gegenüber
dem Fahrzeug gedämpft. Bei :schweren Fahrzeugen, z. B: Lastwagen od. dgl., sind
diese Maßnahmen ausreichend und auch wirtschaftlich. Jedoch bei Fahrzeugen mit kürzerem
Radstand, deren verlängerte Getriebeausgaugswelle dreifach gelagert ist, treten
folgende Nachteile auf: Durch die verhältnismäßig große Länge zwischen den vorderen
und hinteren Lagerstellen der Antriebseinheit wirken sich die statischen Kräfte
(d. h. die Gewichtslasten) und die dynamischen Kräfte (nämlich die Kräfte, die durch
die oszillierenden und rotierenden Massen im Motor, ferner durch die Zahnkräfte
im Getriebe hervorgerufen werden) besonders stark aus.
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Es .entstehen elastische Verformungen, die sich an dem obenerwähnten
Verlängerungsstück des Getriebegehäuses besonders stark auswirken und die dreifach
gelagerte und verlängerte Getriebeausgangswell.e mitverbiegen. Die hierdurch entstehenden
Biegewechselspannungen zusammen mit den Schwingungen der Gelenkwelle erzeugen an
der hinteren Lagerung der Antriebswelle Kräfte, die je nach den Antriebs- und Fahrverhältnissen
(d. h. Drehzahl und Drehmoment des Motors); ferner Geschwindigkeit des Wagens und
den Fahrbahnverhältnissen mit verschiedener Stärke und Frequenz wirken. Sie können
von .dem hinteren Lager der Antriebseinheit nicht allein wirksam gedämpft werden
und gelangen dadurch in den Fahrzeugaufbau, wo sie von din Fahrgästen unangenehm
empfunden werden.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Lagerungen von Antriebswellen
ist der, daß die erwähnten Verformungen einer langen Getriebeausgangswelle das hintere
Gleitlager zusätzlich belasten und seine Lebensdauer herabsetzen. Durch Verkantungen
.der Welle z. B. trägt das Lager nicht auf seiner ganzen Fläche und kann sich stark
erwärmen. Schließlich stellt sich nach einem größeren Verschleiß ein zu weites Spiel
ein, wodurch die Antriebswelle an die Innenwandung des Lagers schlägt und zusätzliche
Geräusche erzeugt.
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Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, das verlängerte Ende einer
Kurbelwelle innerhalb des Kupplungsgehäuses elastisch zu lagern, um Verschiebungen
beim Zusammenbau zu überbrücken. Maßnahmen zur Verkürzung der Gelenkwelle und Lagerung
ihres Schiebestückes werden dadurch nicht berührt, so daß diese Konstruktion keinerlei
Anregung in vorliegendem Falle gelben konnte.
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Die Erfindung hart sich die Aufgabe gestellt, die genannten Nachteile
der vorstehend umrissenen Konstruktionen zu beseitigen, und schlägt vor, die Getriebeausgangswelle
in dem Verlängerungsstück des Getriebes elastisch zu lagern.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen,
das Verlängerungsstück des Getriebes zweiteilig auszubilden und unter Zwischenschaltung
elastischer Mittel miteinander zu verbinden.
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Durch diese Maßnahme wird ermöglicht, die Getriebewelle einerseits
in gewissen Grenzen frei schwingen lassen zu können, wobei sich aber diese Schwingungen
nicht auf Rahmen oder Karosserieteile übertragen, sondern wirksam gedämpft werden.
Zusätzliche Biegebeanspruchungen und Verkantungen in dar Lagerung werden vermieden.
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In Verbindung mit der elastischen Lagerung werden ferner Vorschläge
gemacht, um unzulässige Lagererwärmungen zu vermeiden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung an Hand einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung stellt dar Fig.
i die Seitenansicht der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus Motor,
Kupplung und Getriebe mit Getriebeverlängerungsstück, Fig. 2 ein vergrößerter Längsschnitt
durch die Lagerung der Getriebeausgangswelle an der Stelle A der Fig. I nach der
Erfindung, Fig.3 einen Schnitt durch das Verlängerungsstück des Getriebegehäuses
entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig.4 bis 7 weitere, abgeänderte Ausführungsbeispiele
für die Lagerung der Getriebeausgangswelle an :der Stelle A der Fig. I nach der
Erfindung, Fig. 8 und g Schnitte entlang der Linien 8-8, 9-9 der Fig. 7, Fig. Io
eine weiteres abgeändertes Ausführungsbeispiel für die Lagerung :einer Antriebswelle
nach der Erfindung, wobei das Getriebeverlängerungsstück zweiteilig ausgebildet
ist.
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Die im der Übersichtsfig. I gezeigte Antriebseinheit besteht in üblicher
Weise aus Motor II, Kupplung 12 und Getriebe 13 sowie einem Verlängerungsstück 14
des Getriebegehäuses. Diese so gebildete Einheit kann z. B. in bekannter Weise in
drei Punkten elastisch gelagert sein, und zwar an ihrem vorderen Ende über Böckchen
15, welche auf jeder Motorseite vorgesehen sind, und am hinteren Ende auf einem
in Fig. I nicht dargestellten Querträger des Fahrzeugrahmens. Der Antrieb erfolgt
vom Motor II her über Kupplung 12 und Getriebe 13 auf die Getriebeausgangswelle
16, welche in einem Schiebestück 17 der Gelenkwelle 18 endet, und wobei dies Schiebestück
17 zugleich die eine Gabel I9 des vorderen Kreuzgelenkes 2o der Gelenkwelle 18 ist
(Fig. I und 2).
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Die nachfolgenden Figuren zeigen Möglichkeiten für die Lagerung der
Getriebeausgangswelle 16 bzw. des Schiebestückes 17 im Bereich des kreises A der
Fig. i.
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Das Gehäuse 21 (Fig. 2) des Verlängerungsstückes 14 :hat an seiner
Unterseite ein Auge 22, in dessen Bohrung 23 ein Bolzen 24 .so weit eingeschraubt
Ist, bis die A!bstandhülse 25 festsitzt. In diesem Zustand ist der Motorquerträger
26 des
Fahrzeugrahmens zwischen zwei Gummipufffer 27, 28 ünd Teller
29, 30 eingespannt. Das Verlängerungsstück I4 und damit das hintere Ende der Antriebseinheit
ist somit elastisch im Fahrzeug gelagert. An das Ende der Getriebeausgangswelle
I6 ist eine Keil-Nut-Verzahnnng 3I für das Schiebestück I7 der Gelenkwelle I8 geschnitten.
Innerhalb des Verlängerungsstückes I4 ist eine längs verlaufende Rinne 32 (.s. auch
Fig. 3) eingegossen, die in Richtung auf das Lager zu ein geringes Gefälle hat.
Durch diese Rinne 32 wird in bekannter Weise Schmieröl aus dem Getriebe I3 nach
hinten zum Lager gefördert. Ferner sind innerhalb des Verlängerungsstückes I4 und
im Bereich des Schiebestückes I7 zwei Querrippen 33 und 34 eingegossen.
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In Fig. 2 und 3 besteht das Lager aus einer dickwandigen Stahlhülse
35, in welche die Gleitlagerhülse 36 für das Schiebestück I7 eingepreßt ist. Die
Stahlhülse 35 ist von einem Gummi-Metall-Bauteil mit den konzentrisch angeordneten
Büchsen 37 und 38 umgeben. Der Gummi 39 ist an: den Büchsen 37, 38 fest anvulkanisiert
und kann in bekannter Weise Aussparungen zur Erzielung einer progressiven Federung
besitzen. Die äußere Büchse 37 sitzt in einer Auf weitung 4o des Verlängerungsstückes
I4, während die innere, stärker gehaltene Büchse 38 über die Stahlhülse 35 und die
Gleitlagerbüchse 36 hinaus verlängert ist und eine Wellendichtung bekannter Bauart
in sich aufnimmt.
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Die zwischen der inneren Büchse 38 und dem Schiebestück I7 angeordnete
Wellendichtung 4I schützt das Lager vor Verunreinigungen von außen und verhindert
den Verlust von Schmieröl. Das Öl, welches über die Rinne 32 dem Lager zugeführt
wird, fließt durch eine Aussparung 42 (Fig. 3) am äußeren Umfang der Stahlhülse
35 in den Raum zwischen Lager und Wellendichtung 4I und kann von hier aus durch
eine zweite, unten angeordnete Aussparung 43 in das Verlängerungsstück I4 und damit
zum Getriebe I3 zurückfließen. Auf diese Weise wird die Wellendichtung 4I mit Öl
versorgt und gleichzeitig die Reibungswärme des Lagers an das Öl abgegeben, bevor
die Wärme an den Gummi 39 gelangen kann.
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Durch die besonders große Wandstärke der Stahlhülse 35 wird ihr Wärmespeichervermögen
vergrößert und der Wärmefluß zum Öl erleichtert. Zum Schutz des Lagers gegen Steinschlag
od. dgl. sind zwei ineinanderragende Schutzbleche vorgesehen, von denen das eine,
glockenförmig ausgebildete Blech 44 auf einem Bund 45 des Schiebestükkes I7 und
das andere, 46, auf eine Andrehung 47 des Gehäuses 2I gezogen ist.
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Fig. 4 zeigt eine etwas platzspasrendere und billigere Ausführungsform.
Das Gummi-Metall-Bauteil besteht aus zwei konzentrischen Büchsen So, 5I mit dazwischen
anvulkanisiertem Gummi 53. Die innere Büchse 5I ist mit einer dünnen Schicht Lagermetall
54 ausgegossen. Die innere Büchse 5I trägt ferner auf ihrem verlängerten Ende ein
Blechprägeteil 55, in welchem eine Wellendichtung 56 sitzt. Das Lager und die Wellendichtung
56 werden wie folgt mit Öl versorgt: Das Öl tropft von der Rinne 32 im Verlängerungsstück
2I auf die Schmiernuten 57 des Schiebestückes I7. Durch die hin- und hergehenden
Bewegungen des Schiebestückes I7 während der Fahrt gelangt das Öl durch das Lager
hindurch bis zur Wellendichtung 56. Zuviel gefördertes Öl kann durch die untenliegende
Längsnut 58 in das Gehäuse 2I des Verlängerungsstückes I4 bzw. zum Getriebe I3 zurückfließen.
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In Fig. 5 besteht das Gummi-Metall-Bauteil aus einer inneren, das
Gleitlager 6o aufnehmenden Büchse 6I, die an ihrem einen Ende eine Aufweitung 62
für die Wellendichtung 63 besitzt. Die äußere Büchse 64 ist in das Verlängerungsstück
2I eingepaßt. Der zwischen den beiden konzentrischen Büchsen 6I und 64 anvulkanisierte
Gummi 65 besitzt oben und unten Durchlässe 66, 67. In diesem Ausführungsbeispiel
gelangt das Öl von der Rinne 32 des Gehäuses 2I in den oberen Durchlaß 66 und von
dort durch ein Loch 68 der inneren. Büchse 6I in den Raum. zwischen der Wellendichtung
63 und dem Gleitlager. Von hier kann es durch das Loch 69 der inneren Büchse 6I
und den unteren Durchlaß 67 zum Gehäuse 2I und von dort zum Getriebe I3 zurückfließen.
Die äußere Büchse 64 des Gummi-Metall-Bauteites ist über seine Sitzfläche hinaus
nach hinten verlängert und dient als Schutzblech 7o, das mit Abstand das glockenförmig
ausgebildete Blech 44 umgibt.
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Fig. 6 zeigt eine Lagerung, bei welcher die Wellendichtung 7I, im
Gegensatz zu den übrigen Ausführungen, am Gehäuse 2I des Verlängerungsstückes I4
angebracht ist. Der andern Käfig 72 der Wellendichtung 7I vulkanisierte Gummi 73
ist in Achsenrichtung bis zu einem in das Gehäuse 2I des Verlängerungsstückes I4
eingepreßten Ring 74 verlängert und ebenfalls an diesem anvulkanisiert. Der verlängerte
Gummi 73 der Wellendichtung 7I hat ferner an seinem äußeren Umfang eine Ringkerbe
75. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der erforderliche, stramme Sitz der
Ringlippe 76 auf dem Schiebestück I7 auch während der schwingenden Bewegungen der
Antriebswelle erhalten bleibt. Durch die direkte Lagerung der Wellendichtung 7I
am Gehäuse 2I des Verlängerungsstückes I4 wird ferner erreicht, daß bei eventueller
Zerstörung des Gummis 77 kein Öl nach außen fließen kann. In einem solchen Fall
würde lediglich die Antriebswelle umgedämpft, .d. h. frei schwingen und bei größeren
S:chwingungsaussch'lägen an die Querrippen 33, 34 (Fig.6 und 3) schlagen, was vom
Fahrer bald bemerkt wird. Die innere Büchse 78 kann aus Sinterbronze und die äußere
Büchse 79 aus Stahl bestehen; zwischen beiden Büchsen ist Gummi 77 einvulkanisiert.
In die äußere Büchse 79 sind mehrere längs verlaufende Sickeni 8o eingeprägt, die
in Verbindung mit :dem Gehäuse 2i des Verlängerungsstückes 14 Kanäle für das Schmieröl
bilden.
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Die Fig. 7 ,bis 9 zeigen eine Lagerung, die, ähnlich wie dlie .in
Fig. 2 gezeigte Ausführung, vornehmlich in solchen Fällen,verwendet wird, wo mit
einer besonders großem Wärmeentwicklung am Lager gerechnet wird. Das Lager besteht
aus einer
relativ dickwandigen Stahlbüchse 8I, in welche die Gleitlagerbüchse
82 für das Schiebestück 17 enngepreßt ist. Die Stahlbüchse 8I ist über die Gleitlagerbüchse
82 hinaus verlängert und trägt im Bereich dieser Verlängerung 83 Kühlrippen 84.
In die Innenbohrung der Verlängerung 83 ist eine Wellendichtung 85 bekannter Bauart
eingepreßt. Zwischen der Stahlbüchse 81 und der äußeren, im Gehäuse 21 des Verlängerungsstückes
14 festsitzenden Büchse 86 ist Gummi 87 einvulikanisiert. In das Gehäuse 2I des
Verlängerungsstückes 14 ist ferner ein rundes und im Querschnitt U-förmiges Blechprägeteil
88 eingepreßt, dessen Innenflansch 89 im oberen :und unteren Bereich des Lagers
einen geradlinig verlaufenden Flansch 9o und 9I besitzt (vgl. Fig. 7 und 8). Diese
Anordnung und Ausbildung des Blechprägeteiles 88 gewährleistet, daß nach einer eventuellen
Zerstörung des Gummis 87 der Ölstand nicht unter den Flansch 9I, d. h. unter die
Niveaulinie g2 sinken kann. Bei Zerstörung des Gummis 87 werden somit Schäden vermieden,
die durch Ölverlust eintreten könnten.
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Die auf dem Bund 45 des Schiebestückes 17 sitzende Glocke 93 dient
als Ventilator, wie insbesondere aus Fig. g hervorgeht. Zu diesem Zweck sind Flügel
94 aus ihrem Mantel 95 gestanzt und nach innen umgebogen. Hierdurch wird die Luft
etwa in Richtung des Pfeiles 96 gefördert und ihre Geschwindigkeit im Bereich der
Kühlrippen 84 erhöht. Durch diese zusätzliche Maßnahme wird eine sichere und zuverlässige
Abfuhr der Lagerwärme erzielt. Der Transport des Öles zum Lager und zur Wellendichtung
85 erfolgt in gleicher Weise, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig.4 bereits beschrieben.
Das öl. tropft von der Rinne 32 im Gehäuse 2I auf die Schiebehülse 17, und diese
fördert während ihrer hin- und hergehenden Bewegung das 01 über Schmiernuten. 57
bis zur Wellendichtung 85. Zuviel gefördertes 01 kann durch die Nut 97 in der Stahlbüchse
81 in das Gehäuse 21 zurückfließen.
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Fig. IO zeigt eine Lagerung der Antriebswelle, wobei das Verlängerungsstück
14 ,der Fig. I aus einem vorderen, am Getriebegehäuse 13 befestigten Abschnitt
IOO und einem, hinteren, das Lager für die Gelenkwelle 18 bzw. der Getriebeausgangswelle
16 enthaltenden Abschnitt IOI besteht. Der vordere Abschnitt IOO endet in einem
Flansch IO2, an welchem der Flansch 103 des hinteren, aus Blech geprägten Abschnittes
IOI mittels einer Anzahl Schrauben 104 befestigt ist. Die Schrauben 104 werden bei
der Montage so weit in den Flansch 102 eingeschraubt, bis die Abstandshülsen 105
festsitzen. Alsdann ist der Flansch 103 zwischen den Gummiblocks oder Gummiringen
IO6, IO7 eingeklemmt und befestigt den hinteren rohrförmigen Abschnit IOI. Im Bereich
der Flanschverbindung zwischen den Abschnitten IOO und IOI des Verängerungsstückes
14 ist ein Schlauch IO8 od. dgl. angeordnet, um den Austritt des Öles zu verhindern.
Er ist so eingebaut, daß er sich gegen. die Innenflächen der Abschnitte IOO und
IOI preßt und kann aus Gummi od. dgl. gefertigt sein. In dem Schlauch IO8 ist ein
Kanal IO9 so eingegossen, daß er eine Fortsetzung der Rinne 32 bildet. Das Öl kann
hierdurch aus der Rinne 32 durch den Kanal IO9 fließen und in üblicher Weise das
Gleitlager IIO, die Keil-Nut-Verzahnung 3I und die Wellendichtung III mit Schmierstoff
versorgen. Das Gleitlager IIO ist in dem rohrförmigen Teil II2 des hinteren Abschnittes
IOI eingepreßt. In einer anschließenden Abkröpfung 113 sitzt eine Wellendichtung
III. Am äußeren Umfang des rohrförmigen Teiles 112 können Kühlrippen 114 zur Abführung
der Lagerwärme befestigt sein. Die beschriebene Konstruktion nach Fig. IO hat den
Vorteil, daß die elastischen Mittel zur Lagerung der Antriebswelle räumlich vom
eigentlichen Lager der Welle getrennt sind.