WO2001094135A1

WO2001094135A1 - Portalachse

Info

Publication number: WO2001094135A1
Application number: PCT/EP2001/006315
Authority: WO
Inventors: Paul Lenz; Alfred Junk
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2001-06-02
Publication date: 2001-12-13
Also published as: DE10028278B4; DE10028278A1; JP2003535744A; US20030137121A1; HUP0303362A2; CA2409322A1; EP1286844A1

Abstract

Die Portalachse für Omnibusse weist ein Gehäuse auf, in dem ein Differenzial angeordnet ist, das mit zwei Achswellen verbunden ist, sowie eine Aufhängung zur Verbindung des Gehäuses mit dem Fahrzeug, die ein- oder mehrteilige Federträger aufweist. Die Federträger bestehen aus kernlos voll gegossenem Metall, wobei im Bereich der Krümmung zwischen Federelement und Gehäuse die Festigkeit erhöhende Höcker vorgesehen sein können.

Description

Portalachse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Portalachse für Kraftfahrzeuge, insbesondere Omnibusse, mit einem Gehäuse, in dem ein Differenzial angeordnet ist, das mit zwei Achswellen verbunden ist und mit einer Aufhängung zur Verbindung des Gehäuses mit dem Fahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Portalachsen für Omnibusse sind lange bekannt. Durch diese soll eine möglichst tiefliegende Ladefläche bzw. Flurhöhe unmittelbar zwischen den angetriebenen Rädern geschaffen werden. So beschreibt die DE A 22 56 121 eine Achsanordnung für Omnibusse, bei welcher mittels Gelenkwellen das Differenzial einer Omnibusachse tiefer als die eigentlichen Radantriebswellen gelegt wird. Dadurch können den Rädern separate Untersetzungsgetriebe vorgeordnet werden.

Da es für Omnibusse im Stadtverkehr als optimal angesehen wird, wenn die Möglichkeit geschaffen wird, den Laufgang von normalspurigen Fahrgestellen auch zwischen den Rädern in gleicher Breite wie auf der gesamten Länge des Omnibusses in derjenigen Höhe über der Fahrbahn anzuordnen, welche mit maximal einer Trittstufe vom Gehweg aus erreichbar ist, wurde in der DE 3027806 der Anmelderin eine Triebachse mit um einen Portalabstand tiefer als die Radantriebswellen angeordneter Vorgelegewelle zwischen den bei- derseitigen Stirnrad-Vorgelegegetrieben vorgeschlagen, die im wesentlichen aus einer in einem Portalachsgehäuse gelagerten Vorgelegewelle besteht, welche die beiden in unmittelbarer Nähe der Räder angeordneten Stirnrad- Vorgelegegetriebe miteinander verbindet und aus einem Kegelradgetriebe mit Differenzial besteht, dessen Abtriebskegelrad mit der Vorgelegewelle drehfest verbunden ist und dessen Antriebskegelrad über eine Kardanwelle mit dem Schaltgetriebe bzw. dem Antriebsmotor des Omnibusses verbunden ist; die beiden Stirnradvorgelegegetriebe sind dabei als Doppel-Vorgelegegetriebe mit Leistungsverzweigung über zwei ständig mit dem Abtriebsrad in Eingriff stehende Zwischenräder ausgebildet, wobei eines der Stirnrad- Vorgelegegetriebe mit dem Kegelgetriebe und dem Differenzial in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefaßt ist und wobei beide Gehäuse Befestigungspunkte für die Fahrgestellab- stützung aufweisen. Ferner sind beide Gehäuse durch ein im Bereich der Fahrzeugmitte die geringste Bauhöhe aufweisen- des Achsgehäuse miteinander verbunden, in welchem eine

Steckwelle als der längere Teil der Vorgelegewelle ungeteilt eingebaut ist.

Dadurch werden günstige Übersetzungsstufen, verbesser- te Laufruhe und schmalere Zahnräder ermöglicht, wobei die Höhe des Portalabstandes auf die in der Praxis erforderliche Größenordnung für eine optimale Einstiegshöhe bei voller Laufgangbreite gebracht werden kann.

Aus der EP B 599 293 ist eine angetriebene Achsanordnung für Fahrzeuge bekannt, mit einem zentralen Gehäuse, mit Aufhängungselementen, die das zentrale Gehäuse mit dem Fahrzeug verbinden, mit einem Hauptantrieb, der im zentralen Gehäuse angeordnet ist und der eine Differenzialgetrie- beeinheit aufweist, mit seitlichen Antrieben, die an den äußeren Enden des zentralen Gehäuses angeordnet sind, mit Radnabeneinheiten, die jeweils mit den seitlichen Antrieben verbunden sind, wobei ein Portalabstand zwischen einer Mit- telachse, einer Differenzialgetriebeeinheit, die im zentralen Gehäuse angeordnet ist und einer Längsachse der Radnabeneinheiten vorgesehen ist, wobei die Aufhängungselemente, die das zentrale Gehäuse mit dem Fahrzeug verbinden an Ge- hausen der seitlichen Antriebe in integrierter Weise befestigt sind und wobei die Gehäuse der seitlichen Antriebe, das zentrale Gehäuse und die Aufhängungselemente als eine kompakte Einheit ausgebildet sind, mit Aufhängungselementen, die im wesentlichen C-förmige Arme ebenso wie Verbin- dungspunkte zur Befestigung der Achsanordnung am Fahrzeug aufweisen.

Die Aufhängungselemente und die Gehäuse der seitlichen Antriebe sind also bei dieser bekannten Portalachse einstü- ckig ausgebildet, wobei die im wesentlichen C-förmigen Arme aus einem geschlossenen Profil hergestellt werden, die an den Enden der Arme, die vom zentralen Gehäuse entfernt sind, Luftfedern und Stoßdämpfer tragende Dämfungselemente aufweisen.

Schließlich beschreibt die DE 196 04 730 der Anmelderin eine Portalachse für Niederflur-Stadtomnibusse, mit einem Ausgleichsgetriebe, dessen Achswellen jeweils in ein Antriebsritzel eines Portalgetriebes mit Untersetzungswir- kung eingesteckt sind, das frei schwimmend und selbst zentrierend zwischen zwei Zwischenritzeln angebracht ist, die jeweils die halbe Antriebsleistung auf ein Stirnrad zum Radantrieb übertragen, wobei die Achswellen, bedingt durch die beiden Portaltriebe um die Portaltiefe niedriger liegen als die Radachsen. Um Scheibenbremsen in das Portalachssystem integrieren zu können, ohne dabei die Durchgangsbreite des Flurs im Fahrzeug im Bereich der Achse zu verringern und um bei verringerter Portaltiefe eine niedrige Flurhöhe zu erzielen, sind die Achswellen außermittig am oberen Rand des Innenraums des Achsbrückengehäuses angeordnet.

Diesen bekannten Portalachsen ist gemeinsam, dass die dabei verwendeten einteiligen oder mehrteiligen Federträger als gegossene Bauteile mit einem Innenkern und mit Kernstützen hergestellt werden. Diese Federträger bzw. Federträgerhälften sind daher relativ groß im Volumen, da sie einen Innenkern aufweisen. Zusätzlich werden die Federträ- ger durch die erforderlichen Kernstützen in den kritischen Bereichen geschwächt. Aus gießtechnischer Sicht können die Kernstützen nicht entfallen. Aufgrund der großen Bauweise sind diese Federträger damit relativ schwer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Federträger bzw. Federträgerhälften für die Portalachsen von insbesondere Omnibussen derart auszugestalten, dass zum einen eine Gewichtsersparnis erzielt und zum anderen eine Kostenreduzierung bei der Herstellung ermöglicht wird.

Ausgehend von einer Portalachse der eingangs näher genannten Art, erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmal; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass die Federträger aus kernlos voll gegossenem Metall bestehen. Dadurch können der bisher erforderliche Innenkern und die ebenfalls bisher erforderlichen Kernstützen entfallen. Festigkeitskritisch ist in der Regel der Krümmungsbereich zwischen der Luftfeder und dem Portalgehäuse. In diesem Bereich werden erfindungsgemäß wahlweise oben oder unten Höcker angebracht, die den Federträger in diesem Be- reich stabilisieren.

Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Federträger wird eine Gewichtsersparnis von ca. 20 % pro Träger bzw. pro Trägerteil erzielt. Die Kostenreduzierung beruht auf dem Entfall des Innenkerns und der Kernstützen. Zugleich wird eine Verbesserung des Flächenträgheitsmomentes erreicht.

Eine optimale Gestaltung des erfindungsgemäßen Feder- trägers ist gegeben, wenn dieser nach oben hin, d. h. in

Richtung zur Fahrzeugunterseite gekrümmt ausgestaltet ist.

Im Bereich zwischen der Anbindung an das Stirnrad- Vorgelegegetriebe und der ersten Auflage, z. B. für die Luftfeder, ist es vorteilhaft, wenn der Federtrager möglichst geradlinig ausgebildet ist. Die ist verständlicherweise nur innerhalb der Grenzen möglich, welche durch den Reifenfreigang vorgegeben sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Federträger, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Federträgers,

Fig. 3 verschiedene perspektivische Ansichten bis 7 von erfindungsgemäßen Federträgern und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines einstückigen Federträgers für einen Reisebus.

Portalachsen für Kraftfahrzeuge und insbesondere Omnibusse sind dem Fachmann gut bekannt, sodass in den Figuren nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile dargestellt sind. Üblicherweise weisen die Portalachsen ein Gehäuse auf, in dem ein Differenzial angeordnet ist, das mit zwei Achswellen verbunden ist, sowie eine Aufhängung zur Verbindung des Gehäuses mit dem Fahrzeug, die ein- oder mehrteilige Federträger aufweist, die einerseits am Gehäuse und andererseits über Dämpfungselemente bzw. Federungselemente am Fahrzeug befestigt sind.

Ein Teil eines zweiteiligen Federträgers ist in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt, wobei dieser Federträger in herkömmlicher Weise einen (zeichnerisch nicht dargestellten) Innenkern, sowie zwei Kernstützen 1, 2 auf- weist. Ein derartiger Federträger ist großvolumig, da er einen Innenkern aufweist. Zusätzlich wird der Träger durch die eingesetzten Kernstützen 1, 2 in seinen kritischen Bereichen geschwächt. Aus gießtechnischer Sicht können diese Kernstützen nicht entfallen. Aufgrund seiner Bauweise ist ein derartiger Federträger relativ schwer.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines kernlos voll gegossenen erfindungsgemäßen Federträgers. Dabei entfällt der bisher erforderliche Innenkern mit seinen Kernstützen. Fertigkeitskritisch ist in der Regel der Krümmungsbereich 3 zwischen der Luftfeder und dem Portalgehäuse. In diesem Bereich werden nun wahlweise unten oder oben Höcker 4 angeordnet, die das Bauteil in diesem Bereich stabilisieren. Gemäß Fig. 2 ist der Höcker 4 auf der Unterseite angedeutet.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Seiten- darstellung eines erfindungsgemäßen Federträger und Fig. 4 eine Draufsicht. Fig. 5 zeigt eine Stirnansicht des erfindungsgemäßen Federträgers und Fig. 6 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht. Fig. 7 zeigt eine Darstellung, ähnlich derjenigen in Fig. 2 und Fig. 8 zeigt einen einstü- ckigen Federträger gemäß der Erfindung, d. h. als kernlos voll gegossenes Bauteil ohne Innenkern und ohne Kernstützen, der sich insbesondere zum Einsatz für Reisebusse eignet.

Wie bereits erwähnt, weist ein kernlos voll gegossener Federträger für die Portalachsen von Omnibussen eine Gewichtsersparnis von ca. 20 % pro Träger auf, wobei durch den Entfall von Innenkern und Kernstützen eine billigere Herstellung möglich ist. Gleichzeitig wird der Vorteil ei- nes verbesserten Flächenträgheitsmomentes erzielt. Bezugszeichen

1 Kernstütze

2 Kernstütze

3 Bereich

4 Höcker

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Portalachse für Kraftfahrzeuge, insbesondere Omni- busse, mit einem Gehäuse, in dem ein Differenzial angeordnet ist, das mit zwei Achswellen verbunden ist und mit einer Aufhängung zur Verbindung des Gehäuses mit dem Fahrzeug, die ein- oder mehrteilige Federträger aufweist, die einerseits am Gehäuse und andererseits über Federungs- und/oder Dämfungselemente am Fahrzeug befestigt sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Federträger aus kernlos voll gegossenem Metall bestehen.

2. Portalachse nach Anspruch 1, dadurch g e - k e n n z e i c h n e t , dass im Bereich der Krümmung (3) zwischen Federelement und Gehäuse die Festigkeit erhöhende Höcker (4) vorgesehen sind.

3. Portalachse nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Federträger in Richtung zur Fahrzeugunterseite hin gekrümmt sind.

4. Portalachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Federträger im Bereich zwischen seiner Anbindung an das Gehäuse und seiner ersten Auflage, vorzugsweise für ein Federelement, nahezu geradlinig ausgebildet ist.