WO2008019779A2 - Tandemachse mit einer wahlweise zugeschalteten ersten achse - Google Patents

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WO2008019779A2
WO2008019779A2 PCT/EP2007/006950 EP2007006950W WO2008019779A2 WO 2008019779 A2 WO2008019779 A2 WO 2008019779A2 EP 2007006950 W EP2007006950 W EP 2007006950W WO 2008019779 A2 WO2008019779 A2 WO 2008019779A2
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WO
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drive
shaft
differential
axle
tandem axle
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Application number
PCT/EP2007/006950
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ferdinand Mulzer
Klaus Schütz
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/36—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving tandem wheels

Definitions

  • the invention relates to a tandem axle having two axles drivable via a longitudinal differential, each axle comprising a differential with a drive gear drivable via a cardan shaft as a differential input and two half-shafts driving the half-wheels of the wheels driving half-shafts.
  • a vehicle four-wheel drive is known, the drive system has a drive motor, a manual transmission, two of this directly driven front wheels and two shiftable rear wheels. Between the rear wheels and the manual transmission is a drive train of a cardan shaft, a differential and two
  • the rear wheels are each driven by a freewheel, provided that when connected propeller shaft between the respective freewheel and the driving half-drives arranged clutch is closed.
  • the present invention is based on the problem to develop a equipped with two drivable axles tandem axle, which makes a contribution to reduce the vehicle-side fuel requirements with improved driving dynamics and higher efficiency on the one hand and on the other to reduce the axle-side tire wear.
  • This problem is solved with the features of claim 1.
  • the longitudinal differential is arranged between the drive gears of the first and the second axis.
  • the driving PTO shaft drives the differential housing bearing the differential gears.
  • the differential housing of the longitudinal differential can be coupled with one of the axle-shaft gears by means of a first, externally operable clutch. Between the axle and the drive gear, a second, externally operable clutch is arranged, via which the first axis of the drive train is separable.
  • This has, among other things, the technical advantage that just the axis is driven, the at each by Gascreate caused load change or load change briefly has a higher dynamic axle load.
  • the rear axle in these cases regularly has a higher traction than the front axle.
  • the proposed construction is very interesting. Because all clutches and additional control and regulating devices are arranged exclusively on the front axle. Consequently, the rear axle may be a standard series rear axle.
  • Figure 1 drive train of a tandem axle, both axles are driven
  • Figure 2 as Figure 1, but the second axis is disconnected from the drive train.
  • the front axle differential does not rotate;
  • Figure 3 front axle of a tandem axle, wherein the drive wheel is designed as a hollow shaft. Both axles are driven;
  • Figure 4 as Figure 3, but with the front axle off;
  • Figure 5 multiply offset cross section through the axle body in the height of the differential. Clutches are designed as jaw clutches;
  • FIG. 6 section of FIG. 5, but with a different coupling arrangement
  • Figure 7 Section of Figure 5, but with a multi-plate clutch
  • FIG. 8 a partial dimetric section through an axle differential with detachable axle-shaft wheels.
  • Figures 1 and 2 show the rear part of a drive train of a tandem axle of a semi-trailer tractor in symbol representation from above.
  • the tandem axle has a first, front axle (10) and a second, rear axle (110). Both axes (10, 110) are shown here by way of example only as rigid axles.
  • the axle drive (7, 101) of the individual axle (10, 110) is in each case mounted in an axle body (11, 111).
  • a differential housing (12, 112) In the central region of the axle body (11, 111) to a differential housing (12, 112) is arranged.
  • the single differential housing (12, 112) has a drive bevel gear (13, 113), the center line (15), see FIG. Figure 5, at least approximately parallel to the direction of travel (9).
  • the bevel gear (13, 113) meshes with a ring gear (102), which is arranged on a differential housing (103) and whose Center line is the wheel rotation axis (3).
  • a plurality of bevel gears (105) are mounted in the differential housing (103) . Their center lines lie in a plane which is oriented normal to the wheel rotation axis (3).
  • the center lines of the bevel gears (105) intersect on the RadFEachse (3).
  • the differential bevel gears (105) are in engagement with the axle shaft gears (104) mounted in the axle body (11, 111) in a rotationally fixed manner to the drive half shafts (106).
  • the drive half-shafts (106) drive the wheels (1,2).
  • the drive bevel gears (13, 113) of the individual axles (10, 110) are driven via a longitudinal differential (201) of drive shafts (16, 116).
  • the differential housing (12) of the front axle (10) is inter alia. formed enlarged for receiving the longitudinal differential (201).
  • the longitudinal balancing drive shafts (206, 207) and a first and a second clutch (240, 40) are also stored.
  • the longitudinal differential (201) is driven via its differential housing (202), cf. FIGS. 5 and 7.
  • a cage drive shaft (14) driven via an external propeller shaft (16) and a universal joint (17) acts on a web (212) on which the differential bevel gears (204) are mounted.
  • the cage drive shaft (14) is supported in the housing (12) in the bearing points (31, 32).
  • the distributor wheel (70), the longitudinal compensation shaft (206) and the longitudinal compensation shaft wheel (203) are connected to one another in a torsionally rigid manner. They are freely rotatably mounted as a combination component on the cage drive shaft (14).
  • the distributor wheel (70) is e.g. a helical-toothed spur gear which constantly meshes with a sprocket wheel (95) arranged rigidly on the auxiliary shaft (90).
  • To the left of the distributor wheel (70) is the first, externally connected, form-fitting coupling (240) acting as a differential lock, cf. Figures 1 and 2.
  • the first shown in Figure 2 closed first clutch (240) consists of a, via a shift fork (247) longitudinally driven, shift sleeve (243).
  • the shift sleeve (243) sits on a positive shaft-hub connection (244) between the bearing point (31) and the longitudinal balance shaft (206).
  • the shaft-hub connection (244) is, for example, a spring, a splined or a splined shaft connection.
  • the shift sleeve (243) engages - in the coupled state, see. Figure 2, - with an internal toothing (245) in a lateral on the distributor wheel (70) arranged external toothing (71). To the left of the internal toothing (245) has the shift sleeve (243) has a shift groove (246), in which a of an actuator (248) driven shift fork (247) engages.
  • the actuator (248) may be, for example, an electromechanical, electromagnetic, hydraulic or pneumatic drive.
  • the secondary shaft (90) is arranged in the differential housing (12), for example in a bearing (96) directly and in a bearing (97) indirectly roller bearings.
  • the second bearing point (97) lies in an end bore of the drive bevel gear (13) of the front axle differential.
  • the second clutch (40) is arranged.
  • This clutch (40) has, for example, a comparable structure as the first clutch (240).
  • the auxiliary shaft (90) is connected to the drive bevel gear (13).
  • the second longitudinally compensating propeller shaft (207) has a shaft end, which protrudes into the area in the region of the rear end side of the differential housing (12).
  • the shaft end or the output of the longitudinally compensating propeller shaft (207) and the front end of the shaft of the input shaft (114) of the second axis (110) are interconnected via intermediate links.
  • These intermediate links are a cardan shaft (116) and two cardan joints (18, 117).
  • the propeller shaft (116) is located together with the universal joints (18, 117) in the Z-arrangement.
  • the second clutch (40) is opened. Consequently, the secondary shaft (90) transmits no torque to the drive bevel gear (13).
  • the driveline of the first axle (10) shown in reduced line thickness, is not driven.
  • extended clutches (140) disengaged actuated.
  • the clutches (140) seated between the wheels (1) and the axle sprockets (4) are, for example, comparable to the second clutch (40) in terms of structure and function.
  • the shift sleeves (143) are via a positive shaft hub connection (144) on the respective
  • the respective wheel-side section of the drive half-shaft (6, 106) is guided via needle bearings in an end bore (8) of the differential-side section of the drive half-shaft (6, 106).
  • two actuators (148) are arranged here in the axle body (111). Each of these further couplings (140) requires at least one actuator (148). Possibly. Both couplings can be actuated via an actuator.
  • the actuators act via shift forks (147) on the shift sleeves (143).
  • the shift forks (147) engage in the shift grooves (146) of the shift sleeves (143).
  • the two other couplings (140) of the axle (10) can be designed identical. By disengaging the other clutches (140) of the drive train part, which consists of the drive shaft (14) and the differential of the first axis (10), completely separated from the rotational movement of the non-rolling wheels (1), so that he inter alia the flow resistance of the sump lubrication quickly stops.
  • Figures 3 and 4 show a variant in which the center lines of the drive shaft (14) of the first axis (10) and the center lines of the L Lucassausreteswellenwellen (207) are congruent or aligned.
  • This requires a staggered final drive for the first axle, e.g. a hypoid drive as a pair of helical bevel gears.
  • the axial offset of the second - not shown here - axis (110) leading longitudinal balance shaft (207) relative to the to be crossed half-shaft (6) of the first axis (10) is at least the sum of the radii of the two shafts (6, 207) plus a minimum distance in the millimeter range together.
  • the propeller shaft (16) is attached directly to the differential housing (202) of the longitudinal differential gear (201).
  • the left-hand longitudinal balancer shaft gear (204) drives the longitudinal balancer drive shaft (207) leading to the second axle (110).
  • the other to the axis (10) leading L jossaus GmbHsgelenkwelle (206) is mounted.
  • the differential housing (202) sits as a differential lock, for example, the hydraulically or mechanically actuated, first friction or Claw coupling (240).
  • the drive for the disengaging is, for example, a mechanical return spring or a system of at least two springs.
  • the first clutch (240) is disengaged. Consequently, a longitudinal compensation takes place between the two driven axles (10, 110).
  • the second clutch (40) which is rotationally fixed on the longitudinally compensating universal joint shaft (207), connects the latter to the drive bevel gear (13).
  • the first clutch (240) is closed, while the second clutch (40) is opened, see. FIG. 4.
  • FIG. 5 shows a multiply offset longitudinal section through the differential housing (12) of the axle body of the front axle (10).
  • the differential housing (12) consists in the embodiment of a front housing part (21), a boiler (22) and a boiler cover (23).
  • the example cast housing part (21) is screwed to the welded boiler (22).
  • the boiler (22) is above the Welded boiler lid (23) closed.
  • the lubricating oil level ⁇ (39) is located just below the drive half-shaft (6).
  • the drive bevel gear (13) with the integrally formed drive shaft (14) sits, for example, in the upper region of the front housing part (21) in the tapered roller bearings (36, 37) positioned in the x arrangement.
  • the drive bevel gear (13) meshes with the ring gear (102).
  • the latter carries the differential housing (103).
  • the second clutch (40) and a Mauwellenrad (95) is arranged on the left shaft end of the drive shaft (14).
  • the spline section of the coupling is mounted on this shaft end e.g. screwed. He also braces the inner rings of the tapered roller bearings (36, 37) on the inner ring of the Mauwellenrad (95) overlapping combination bearing (19).
  • the second clutch (40) When the second clutch (40) is open, the auxiliary shaft gear (95) rotates freely on the drive shaft (14).
  • the second clutch (40) is closed, the drive shaft (14) can be driven by the distributor gear (70) from the cage drive shaft (211).
  • the cage drive shaft (211) is mounted on the one hand on the tapered roller bearing (31) in the housing part (21). On the other hand, it is slidably mounted in an end bore (208) of the Lssensaus somnsgelenkwelle (207).
  • the shaft (211) has a spline toothing (244) on which the shift sleeve (245) is guided.
  • the bridge (212) sits with his example three to six differential bevel gears (205) via a spline on the cage drive shaft (211).
  • annular cage (202) is disposed around the web (212).
  • the resting on the curved end surfaces of the web (212) with little play cage (202) is in the region of the web end faces and the
  • Compensating bevel gears (205) spherically curved. To the seated on the longitudinal balance propeller shaft (207)
  • Longitudinal balance shaft (204) towards the cage is at least partially extended cylindrical tube.
  • the inner wall of this area is - to guide - sliding on the sprocket edge of the balance shaft gear (204).
  • the latter sits non-rotatably on the longitudinal compensation universal joint shaft (207) via a shaft-hub connection.
  • the Lteilsausticiansgelenkwelle (207) is mounted in the housing part (21) in the tapered roller bearing (32) and in the housing part (23) in the bearings (38).
  • the tapered roller bearings (38) are seated in a bearing bush (28) welded in the housing part (23) in an O arrangement.
  • a flange (94) for receiving a shaft joint (18) is fastened.
  • FIG. 6 shows an alternative arrangement for the second (40) and first (240) couplings.
  • the web (212) is rotatably mounted on the cage drive shaft (211).
  • the cage (202) carries at its left edge a plurality of shift dogs (215).
  • the shaft (206) To the left of the web (212) is the hollow, longitudinally compensating, joint shaft (206), e.g. by needle bearing on the Kafigan- drive shaft (211) stored.
  • the shaft (211) carries at its right end the longitudinally compensated shaft (203). It is for example formed on the shaft (206).
  • the distributor wheel (70) At the left free end of the shaft (206) sits the distributor wheel (70) via a combination bearing (72) comprising a ball and a row of pins. According to FIG. 6, the distributor wheel (70) can rotate freely on the shaft (206).
  • the distributor wheel (70) has switching claws on its right front side.
  • spline profiles (44, 244) or the like.
  • spline profiles (44, 244) store slow-moving shift sleeves (43, 243), which can be moved via shift forks, not shown.
  • the left shift sleeve (43) engages when engaging in the shift dogs of the distributor wheel (70), while the right shift sleeve (243) engages in the jaws of the cage (202).
  • Both couplings (40, 240) have a common splined shaft profile. Also, both shift sleeves (43, 243) can be combined into one. Alternatively, the second clutch (40) may be disposed on the other side of the distributor wheel (70).
  • the shift sleeve (43) is, for example, according to Figure 6 only at standstill or synchronous operation of the coupling parts shift sleeve (43) / Mauwellenrad (95) switchable.
  • To drive the vehicle To force a synchronous operation, between the shift sleeve (43) and the coupling parts shift sleeve (43) / Mauwellenrad (95), for example, a Borg-Warner or a Porsche Sperrsynchronisier might be switched.
  • the actuators (48) may be, for example, an electromechanical, electromagnetic, hydraulic or pneumatic drive.
  • the slip-able multi-plate clutch (40) replaced in the tandem axle drive train shown a differential between the first and the second axis. This applies to all exemplary embodiments.
  • Figure 7 shows a Kafigantriebswelle (211) with a friction clutch.
  • a friction clutch for this purpose, between the tapered roller bearings (31, 32) of the Kafigantriebswelle (211) the Verteilerrad (70) with its combined needle / ball bearing (72) and the molded Langs- compensating shaft (203), a reib gleichige, second clutch (40) and an oil pump (80) arranged.
  • a coupling hub (41), the inner ring (73) of the roller bearing (72) and a shim (33) are clamped between the inner ring of the bearing (31) and the web (212).
  • the distributor wheel (70) On the inner ring (73) the distributor wheel (70) is mounted directly. To the left of the distributor wheel (70) is the dip-lubricated, second multi-disc clutch (40), which can be engaged and disengaged under load.
  • the outer ring (51) of this second clutch (40) is screwed to the distributor wheel (70). He outsides the outer disks (52), but axially movable. Between the outer plates (52) are, for example, sinusoidally corrugated inner plates (54). The latter are rotatably mounted and axially movable on the clutch hub (41).
  • On the outer ring (51) On the outer ring (51) a ring cylinder (61) is attached.
  • the ring cylinder (61) carries a hydraulically actuated annular piston (62). He has, for example, a plurality of radial bores (64) which connect the cylinder chamber (63) with the bore (66) of the clutch hub (41) hydraulically.
  • the annular piston (62) acts on the plate pack (52,
  • the pump is for example a sickle-cell pump whose inner wheel (81) is non-rotatably mounted on the rotating clutch hub (41).
  • the inner wheel (81) drives the outer wheel (82) designed as a ring gear.
  • the latter is in the flange (24), which is also used here as a pump housing stored.
  • the oil sucked in by the pump (80) via the suction bore (83) is conveyed via a bore (84) into an annular channel (85).
  • the bore (84) and the annular channel (85) are located in the cover (88) of the pump (80).
  • the annular channel (85) is connected to the hub bore (42) via at least one radial bore (86).
  • the pressurized oil reaches the annular channel (65) via further radial bores (66). Via this annular channel (65), the oil flows into the cylinder chamber (63). The unused amount of oil flows back into the sump, for example via a valve. If the first axis to be separated from the power flow of the drive train, the pressure side of the pump (80) is relieved via a then actuated valve in the oil sump.
  • the cylinder chamber (63) can also be fed via a separate - not shown here - hydraulic line with pressure oil from another source. This would allow immediate clutch shifting even before the powertrain is set in motion.
  • An alternative variant provides to keep the clutch closed under the load of a mechanical or pneumatic spring or a corresponding spring system.
  • a hydraulic ring cylinder-piston unit would then be used to release the second clutch (40).
  • both axes (10, 110) are always available.
  • the housing part (21) of the differential housing (12) of the first axis (10) is shown dimetrically.
  • the housing part (21) has two housing inner webs (122) projecting into the boiler (not shown here). Both housing inner webs (122) have mutually aligned bores (123) for receiving flange bearing supports (124).
  • the center lines of the holes (123) lie for example on the wheel axis (3).
  • the latter store a combination component, which consists of the with the differential housing (133) screwed ring gear (132).
  • the combination component (132/133) has two mutually opposite aligned holes (126) whose center lines are also, for example, on the Radcardachse (3). In these bores (126) the axle-shaft wheels (4) are arranged slide-mounted.
  • the bevel gears, cf. Figure 1, and the bearing pin are not shown here.
  • the axle-shaft gears (4) each have central bores (8). Between the walls of the holes (8) and the at least partially cylindrical end of the drive half-shafts (6) needle roller bearings (127) are installed, so that at this point the Achswellentate (4) no rotationally fixed connection to the corresponding half-shafts (6).
  • the rotationally fixed connection is realized according to Figure 8 per axle via a switchable, further dog clutch (140).
  • a shift sleeve (143) per axle side sits via a shaft-hub connection (144) on the drive half-shaft (6) in the immediate vicinity of the nearest axle shaft gear (4).
  • the juxtaposed components (4) and (143) have mutually facing end faces equipped with switching claws (145).
  • the shift sleeve (143) has a shift groove (146) into which a shift fork (147) engages. The latter is driven by an actuator, not shown. Upon actuation of the further coupling (140), the switching claws (145) of the components (4) and (143) lock into one another. The traction between the drive half-shaft (6) and the axle shaft (4) is made via the shaft-hub connection (144), the shift sleeve (143) and the shift dogs (145).
  • the connection of the first axle (10) with the additional uncoupling of the front differential gear can be triggered directly by the driver by pressing a control element. On the other hand, however, it is also possible to regulate the connection of the axle (10) automatically.
  • a control eg vehicle dynamics and roadside information such as vehicle speed, vehicle acceleration, engine speed, accelerator pedal position, road gradient and load condition are supplied.
  • An evaluation of this information then controls the actuation of the clutches (40, 240) and (140). If it is possible to determine from this information, for example, a start-up, an uphill journey or the initiation of a positive acceleration, the first axis (10) is activated, as long as the loading state of the vehicle requires it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tandemachse mit zwei über ein Längsdifferential antreibbaren Achsen, wobei jede Achse ein Ausgleichsgetriebe mit einem über eine Gelenkwelle antreibbaren Antriebszahnrad als Ausgleichsgetriebeeingang und zwei die Räder dieser Achse über Achswellenräder antreibende Antriebshalbwellen umfasst. Zwischen den Antriebszahnrädern der ersten und der zweiten Achse ist das Längsdifferential angeordnet. Die antreibende Gelenkwelle treibt das die Ausgleichsräder tragende Ausgleichsgehäuse des Längsdifferentials an. Das Ausgleichsgehäuse des Längsdifferentials ist mit einem der Achswellenräder mittels einer fremdbetätigbaren, ersten Kupplung kuppelbar. Zwischen dem Achswellenrad und dem Antriebszahnrad ist eine fremdbetätigbare, zweite Kupplung angeordnet, über die die erste Achse vom Antriebsstrang trennbar ist. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Tandemachse entwickelt, die u.a. den fahrzeugseitigen Kraftstoffbedarf und den achsseitigen Reifenverschleiß verringert.

Description

Tandemachse mit einer wahlweise zugeschalteten ersten Achse
Die Erfindung betrifft eine Tandemachse mit zwei über ein Längsdifferential antreibbaren Achsen, wobei jede Achse ein Ausgleichsgetriebe mit einem über eine Gelenkwelle antreibbaren Antriebszahnrad als Ausgleichsgetriebeeingang und zwei die Räder dieser Achse über Achswellenräder antreibende Antriebshalbwellen umfasst.
Aus der DE 39 12 172 Al ist ein Fahrzeugvierradantrieb bekannt, dessen Antriebssystem einen Antriebsmotor, ein Schaltgetriebe, zwei von diesem direkt angetriebene Vorderräder und zwei zuschaltbare Hinterräder aufweist. Zwischen den Hinterrädern und dem Schaltgetriebe ist ein Antriebsstrang aus einer Kardanwelle, einem Differential und zwei
Antriebshalbwellen angeordnet. Die Hinterräder werden jeweils über einen Freilauf angetrieben, sofern bei zugeschalteter Kardanwelle die zwischen dem jeweiligen Freilauf und der antreibenden Antriebshalbwellen angeordnete Kupplung geschlossen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine mit zwei antreibbaren Achsen ausgestattete Tandemachse zu entwickeln, die einen Beitrag leistet, um bei verbesserter Fahrdynamik und höherer Wirtschaftlichkeit zum einen den fahrzeugseitigen Kraftstoffbedarf zu verringern und zum anderen den achsseitigen Reifenverschleiß zu reduzieren. Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist zwischen den Antriebszahnrädern der ersten und der zweiten Achse das Längsdifferential angeordnet. Die antreibende Gelenkwelle treibt das die Ausgleichsräder tragende Ausgleichsgehäuse des Längsdifferentials an. Das Ausgleichsgehäuse des Längsdifferentials ist mit einem der Achswellenräder mittels einer ersten, fremdbetätigbaren Kupplung kuppelbar. Zwischen dem Achswellenrad und dem Antriebszahnrad ist eine zweite, fremdbetätigbare Kupplung angeordnet, über die die erste Achse vom Antriebsstrang trennbar ist.
Bei konventionellen Tandemachsen wird das gesamte vom Antrieb zur Verfügung gestellte Drehmoment über zwei Achsen auf die Fahrbahn übertragen, unabhängig davon, ob das Drehmoment benötigt wird oder nicht. Oft braucht man das gesamte Drehmoment nur beim Anfahren oder bei Bergfahrten. Außerhalb der letztgenannten Betriebszustände genügt es in der Regel, ein geringeres Drehmoment über nur eine der beiden Achsen zu leiten. Um für diese Situationen das gesamte Drehmoment bereit zu stellen, können z.B. automatisch schaltbare Kupplungen die Trennung und Wiederherstellung des Kraftflusses zwischen der ersten und der zweiten Achse steuern oder regeln.
Bei der vorliegenden Erfindung wird durch eine entsprechende Kupplungsbetätigung von Kupplungen, die im
Differentialgehäuse und/oder im Achskörper der ersten Achse untergebracht sind, die erste, also in Fahrtrichtung vorn liegende Achse - der Tandemachse - wahlweise zu- oder abgeschaltet. Diese hat u.a. den technischen Vorteil, dass gerade die Achse angetrieben wird, die bei jedem durch Gasgeben bedingten Lastwechsel oder Laständerung kurzzeitig eine höhere dynamische Achslast aufweist. Die hintere Achse hat in diesen Fällen regelmäßig eine höhere Traktion als die vordere Achse.
Auch wirtschaftlich ist die vorgestellte Konstruktion sehr interessant. Denn alle Kupplungen und zusätzlichen Steuer- und Regelvorrichtungen sind ausschließlich an der vorderen Achse angeordnet. Folglich kann die hintere Achse eine übliche Serienhinterachse sein.
Durch das bedarfsweise Abschalten einer kompletten Achse, einschließlich des Stillsetzens der nicht benötigten Antriebsstrangabschnitte, wird zusätzlich eine messbare Verbrauchskosteneinsparung erzielt. Durch das Schleppen der ersten Achse wird der Kraftstoffverbrauch und der Reifenverschleiß sowie der mechanische Verschleiß aller am Vortrieb dieser Achse beteiligten Zahnräder und Gelenke reduziert. Zusätzlich gibt es keine Planschverluste im Ausgleichsgetriebe der ersten Achse.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungen schematisch dargestellter Ausführungsformen:
Figur 1: Antriebsstrang einer Tandemachse, beide Achsen sind angetrieben;
Figur 2: wie Figur 1, jedoch ist die zweite Achse vom Antriebsstrang abgekuppelt. Das vordere Achsdifferential rotiert nicht; Figur 3: vordere Achse einer Tandemachse, wobei das Antriebsrad als Hohlwelle ausgelegt ist. Beide Achsen sind angetrieben;
Figur 4 : wie Figur 3, jedoch mit abgeschalteter vorderer Achse;
Figur 5 : mehrfach versetzter Querschnitt durch den Achskörper in der Höhe des Differentials. Kupplungen sind als Klauenkupplungen gestaltet;
Figur 6: Ausschnitt aus Figur 5, jedoch mit einer anderen Kupplungsanordnung;
Figur 7 : Ausschnitt aus Figur 5, jedoch mit einer Lamellenkupplung;
Figur 8: dimetrischer Teilschnitt durch ein Achsdifferential mit abkuppelbaren Achswellenrädern.
Die Figuren 1 und 2 zeigen den hinteren Teil eines Antriebsstranges einer Tandemachse einer Sattelschlepperzugmaschine in Symboldarstellung von oben. Die Tandemachse hat eine erste, vordere Achse (10) und eine zweite, hintere Achse (110) . Beide Achsen (10, 110) sind hier nur beispielhaft als Starrachsen dargestellt.
Der Achsantrieb (7, 101) der einzelnen Achse (10, 110) ist jeweils in einem Achskörper (11, 111) gelagert. Im mittleren Bereich des Achskörpers (11, 111) ist dazu ein Differentialgehäuse (12, 112) angeordnet. Das einzelne Differentialgehäuse (12, 112) hat als Getriebeeingang ein Antriebskegelrad (13, 113), dessen Mittellinie (15), vgl. Figur 5, zumindest annähernd parallel zur Fahrtrichtung (9) verläuft. Das Kegelrad (13, 113) kämmt mit einem Tellerrad (102), das an einem Ausgleichsgehäuse (103) angeordnet ist und dessen Mittellinie die Raddrehachse (3) ist. Im Ausgleichsgehäuse (103) sind mehrere Ausgleichskegelräder (105) gelagert. Ihre Mittellinien liegen in einer Ebene, die normal zur Raddrehachse (3) orientiert ist. Die Mittellinien der Ausgleichskegelräder (105) schneiden sich auf der Raddrehachse (3) . Die Ausgleichskegelräder (105) stehen mit den - im Achskörper (11, 111) gelagerten - an den Antriebshalbwellen (106) drehfest befestigten Achswellenrädern (104) im Eingriff. Die Antriebshalbwellen (106) treiben die Räder (1,2) an.
Die Antriebskegelräder (13, 113) der einzelnen Achsen (10, 110) werden über ein Längsdifferential (201) von Gelenkwellen (16, 116) angetrieben.
Nach den Figuren 1 und 2 ist das Differentialgehäuse (12) der vorderen Achse (10) u.a. zur Aufnahme des Längsdifferentials (201) vergrößert ausgebildet. In diesem Gehäuse (12) werden ferner die Längsausgleichsgelenkwellen (206, 207) und eine erste und eine zweite Kupplung (240, 40) gelagert.
Das Längsdifferential (201) wird über sein Ausgleichsgehäuse (202) angetrieben, vgl. Figur 5 und 7. Dazu wirkt nach den Figuren 1 und 2 eine über eine externe Gelenkwelle (16) und ein Kardangelenk (17) angetriebene Käfigantriebswelle (14) auf einen Steg (212), auf dem die Ausgleichskegelräder (204) gelagert sind. Die Käfigantriebswelle (14) ist im Gehäuse (12) in den Lagerstellen (31, 32) abgestützt.
Zwischen den beiden Lagerstellen (31) und (32) sitzt auf der Käfigantriebswelle (14) die erste mechanische Kupplung (240), ein Verteilerrad (70) , eine Längsausgleichswelle (206) und ein Längsausgleichswellenrad (203) . Das Verteilerrad (70) , die Längsausgleichswelle (206) und das Längsausgleichswellenrad (203) sind drehstarr miteinander verbunden. Sie sind als Kombinationsbauteil frei drehbar auf der Käfigantriebswelle (14) gelagert.
Das Verteilerrad (70) ist z.B. ein schrägverzahntes Stirnrad, das dauernd mit einem auf der Nebenwelle (90) starr angeordneten Nebenwellenrad (95) kämmt. Links neben dem Verteilerrad (70) befindet sich die erste, fremdgeschaltete, formschlüssige, als Differentialsperre wirkende Kupplung (240), vgl. Figuren 1 und 2. Die in Figur 2 geschlossen dargestellte erste Kupplung (240) besteht aus einer, über eine Schaltgabel (247) längsverschieblich antreibbaren, Schaltmuffe (243) . Die Schaltmuffe (243) sitzt über eine formschlüssige Wellen-Naben-Verbindung (244) zwischen der Lagerstelle (31) und der Längsausgleichswelle (206). Die Wellen-Naben-Verbindung (244) ist beispielsweise eine Feder-, eine Keilwellen- oder eine Zahnwellenverbindung. Die Schaltmuffe (243) greift - im gekuppelten Zustand, vgl. Figur 2, - mit einer Innenverzahnung (245) in eine seitliche am Verteilerrad (70) angeordnete Außenverzahnung (71) ein. Links neben der Innenverzahnung (245) hat die Schaltmuffe (243) eine Schaltnut (246), in die eine von einem Stellglied (248) angetriebene Schaltgabel (247) eingreift .
Das Stellglied (248) kann beispielsweise ein elektromechani- scher, elektromagnetischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein. Die Nebenwelle (90) ist im Differentialgehäuse (12) z.B. in einer Lagerstelle (96) direkt und in einer Lagerstelle (97) indirekt wälzgelagert angeordnet. Die zweite Lagerstelle (97) liegt in einer Stirnbohrung des Antriebskegelrades (13) des vorderen Achsdifferentials. Rechts neben dem Nebenwellenrad (95) ist die zweite Kupplung (40) angeordnet. Diese Kupplung (40) hat beispielsweise einen vergleichbaren Aufbau wie die erste Kupplung (240) . Bei einer Betätigung wird die Nebenwelle (90) mit dem Antriebskegelrad (13) verbunden.
Die zweite Längsausgleichsgelenkwelle (207) hat ein Wellenende, das im Bereich der hinteren Stirnseite des Differentialgehäuses (12) ins Freie ragt. Das Wellenende bzw. der Ausgang der Längsausgleichsgelenkwelle (207) und das vordere Wellenende der Antriebswelle (114) der zweiten Achse (110) sind über Zwischenglieder miteinander verbunden. Diese Zwischenglieder sind eine Gelenkwelle (116) und zwei Kardangelenke (18, 117) . Die Gelenkwelle (116) befindet sich zusammen mit den Kreuzgelenken (18, 117) in der Z-Anordnung.
In Figur 1 ist der gesamte drehmomentbelastete Antriebsstrang mit vergrößerter Strichstärke dargestellt. Danach sind hier die Räder (1, 2) beider Achsen (10, 110) angetrieben, sofern die zweite Kupplung (40) geschlossen und die erste Kupplung (240) geöffnet ist.
Nach Figur 2 ist die zweite Kupplung (40) geöffnet. Folglich überträgt die Nebenwelle (90) kein Drehmoment auf das Antriebskegelrad (13). Somit wird der - in verringerter Strichstärke dargestellte - Antriebsstrang der ersten Achse (10) nicht angetrieben. Zeitgleich oder zeitlich versetzt werden die in der ersten Achse (10) angeordneten weiterten Kupplungen (140) auskuppelnd betätigt. Die zwischen den Rädern (1) und den Achswellenrädern (4) sitzenden Kupplungen (140) sind bezüglich des Aufbaus und der Funktion beispielsweise vergleichbar mit der zweiten Kupplung (40). Die Schaltmuffen (143) sind über eine formschlüssige Wellen- Naben-Verbindung (144) auf den jeweiligen
Antriebshalbwellen (6) gelagert. Die Schaltmuffen (143) greifen im gekuppelten Zustand, vgl. auch Figur 1, in die Verzahnungen (145) ein. Letztere sitzen z.B. angeformt auf den Abschnitten der Antriebshalbwellen (6), die die Achswellenräder (4) drehsteif tragen.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 ist der jeweilige radseitige Abschnitt der Antriebshalbwelle (6, 106) über Nadellager in einer stirnseitigen Bohrung (8) des diffe- rentialseitigen Abschnitts der Antriebshalbwelle (6, 106) geführt.
Zum Schalten der weiteren Kupplungen (140) sind hier im Achskörper (111) zwei Stellglieder (148) angeordnet. Jede dieser weiteren Kupplung (140) benötigt mindestens ein Stellglied (148) . Ggf. können auch beide Kupplungen über ein Stellglied betätigt werden.
Die Stellglieder wirken über Schaltgabeln (147) auf die Schaltmuffen (143) . Dazu greifen die Schaltgabeln (147) in die Schaltnuten (146) der Schaltmuffen (143) ein. Bezüglich der Synchronisation wird auf die Ausführungen zur ersten Kupplung (40) verwiesen, vgl. hierzu Beschreibung zu Figur 6.
Die beiden weiteren Kupplungen (140) der Achse (10) können baugleich gestaltet werden. Durch das auskuppelnde Betätigen der weiteren Kupplungen (140) wird der Antriebsstrangteil, der aus der Antriebswelle (14) und dem Differential der ersten Achse (10) besteht, vollständig von der Rotationsbewegung der antriebslos rollenden Räder (1) getrennt, so dass er u.a. durch die Strömungswiderstände der ÖlsumpfSchmierung schnell zum Stillstand kommt.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Variante, bei der die Mittellinien der Antriebswelle (14) der ersten Achse (10) und die Mittellinien der Längsausgleichsgelenkwellen (207) deckungsgleich sind bzw. miteinander fluchten. Dies erfordert für die erste Achse einen versetzten Achsantrieb, z.B. einen Hypoid- antrieb als Kegelrad-Schraubräderpaar. Der Achsversatz der zur zweiten - hier nicht dargestellten - Achse (110) führenden Längsausgleichswelle (207) gegenüber der zu kreuzenden Antriebshalbwelle (6) der ersten Achse (10) setzt sich mindestens aus der Summe der Radien der beiden Wellen (6, 207) zuzüglich eines Mindestabstandes im Millimeterbereich zusammen.
Bei dieser Variante ist die Gelenkwelle (16) direkt am Ausgleichsgehäuse (202) des Längsausgleichsgetriebes (201) befestigt. Nach Figur 3 und 4 treibt das links sitzende Längsausgleichswellenrad (204) die zur zweiten Achse (110) führende Längsausgleichsgelenkwelle (207) an. Auf dieser Welle (207) ist die andere zur Achse (10) führende Längsausgleichsgelenkwelle (206) gelagert.
Im Ausgleichsgehäuse (202) sitzt als Differentialsperre z.B. die hydraulisch oder mechanisch betätigbare, erste Reib- oder Klauenkupplung (240) . Der Antrieb für den Auskuppelvorgang ist beispielsweise eine mechanische Rückholfeder oder ein System aus mindestens zwei Federn. Nach Figur 3 ist die erste Kupplung (240) ausgekuppelt. Folglich findet zwischen den beiden angetriebenen Achsen (10, 110) ein Längsausgleich statt. Die zweite Kupplung (40), die auf der Längsausgleichsgelenkwelle (207) drehstarr angeordnet ist, verbindet letztere mit dem Antriebskegelrad (13).
Zum Trennen der ersten Achse (10) vom Antriebsstrang wird die erste Kupplung (240) geschlossen, während die zweite Kupplung (40) geöffnet wird, vgl. Figur 4.
Selbstverständlich können bei den Varianten nach den Figuren 1 bis 4 die weiteren Kupplungen (140) auch weggelassen werden, so dass die Antriebshalbwellen der ersten Achse das entsprechende Differential nahezu momentenfrei in Rotation versetzen.
Alle Lagerstellen für die in den Achsantrieben verwendeten Wellen und Zahnräder sind nur aus Vereinfachungsgründen symbolisch als Gleitlager dargestellt. Selbstverständlich sind die meisten Lagerstellen in den regulären Ausführungen als Wälzlager ausgebildet.
Figur 5 zeigt einen mehrfach versetzten Längsschnitt durch das Differentialgehäuse (12) des Achskörpers der vorderen Achse (10). Das Differentialgehäuse (12) besteht im Ausführungsbeispiel aus einem vorderen Gehäuseteil (21) , einem Kessel (22) und einem Kesseldeckel (23). Das z.B. gegossene Gehäuseteil (21) ist an dem geschweißten Kessel (22) angeschraubt. Nach hinten ist der Kessel (22) über den ange- schweißten Kesseldeckel (23) verschlossen. Der Schmier¬ ölstand (39) liegt knapp unterhalb der Antriebshalbwelle (6).
Das Antriebskegelrad (13) mit der angeformten Antriebswelle (14) sitzt beispielsweise im oberen Bereich des vorderen Gehäuseteils (21) in den in x-Anordnung positionierten Kegelrollenlagern (36, 37) . Das Antriebskegelrad (13) kämmt mit dem Tellerrad (102) . Letzteres trägt das Ausgleichsgehäuse (103). Auf dem linken Wellenende der Antriebswelle (14) ist die zweite Kupplung (40) und ein Nebenwellenrad (95) angeordnet. Der Keilwellenprofilabschnitt der Kupplung ist auf dieses Wellenende z.B. aufgeschraubt. Er verspannt dabei auch die Innenringe der Kegelrollenlager (36, 37) über den Innenring eines das Nebenwellenrad (95) lagernden Kombilagers (19). Bei geöffneter, zweiter Kupplung (40) dreht sich das Nebenwellenrad (95) frei auf der Antriebswelle (14). Ist die zweite Kupplung (40) geschlossen, so kann die Antriebswelle (14) über das Verteilerrad (70) von der Käfigantriebswelle (211) angetrieben werden.
Die Käfigantriebswelle (211) ist zum einen über das Kegelrollenlager (31) im Gehäuseteil (21) gelagert. Zum anderen sitzt sie gleitgelagert in einer Stirnbohrung (208) der Längsausgleichsgelenkwelle (207) .
Auf der Käfigantriebswelle (211) sind die erste Kupplung (240), das Verteilerrad (70), das
Längsausgleichswellenrad (203) und der Steg (212) angeordnet. Für die erste Kupplung (240) hat die Welle (211) z.B. eine Keilwellenverzahnung (244), auf der die Schaltmuffe (245) geführt ist. Auch der Steg (212) sitzt mit seinen z.B. drei bis sechs Ausgleichskegelrädern (205) über eine Keilwellenverzahnung auf der Käfigantriebswelle (211) .
Um den Steg (212) herum ist ein ringförmiger Käfig (202) angeordnet. Der auf den gewölbten Stirnflächen des Stegs (212) mit geringem Spiel aufliegende Käfig (202) ist im Bereich der Stegstirnflächen und der
Ausgleichskegelräder (205) sphärisch gewölbt. Zu dem auf der Längsausgleichsgelenkwelle (207) sitzenden
Längsausgleichswellenrad (204) hin ist der Käfig zumindest bereichsweise zylinderrohrförmig verlängert. Die Innenwandung dieses Bereiches liegt - zur Führung - gleitend auf dem Zahnkranzrand des Ausgleichswellenrades (204) auf. Letzteres sitzt über eine Wellen-Naben-Verbindung drehfest auf der Längsausgleichsgelenkwelle (207) .
Die Längsausgleichsgelenkwelle (207) ist im Gehäuseteil (21) in dem Kegelrollenlager (32) und im Gehäuseteil (23) in den Lagern (38) gelagert. Die Kegelrollenlager (38) sitzen in einer im Gehäuseteil (23) eingeschweißten Lagerbuchse (28) in O-Anordnung.
Auf dem aus dem Gehäuseteil (21) herausragenden Wellenende ist ein Flansch (94) zur Aufnahme eines Wellengelenkes (18) befestigt. Die Längsausgleichsgelenkwelle (207) kann beispielsweise als Hohlwelle ausgeführt sein.
Die Figur 6 zeigt eine alternative Anordnung für die zweite (40) und die erste Kupplung (240) . Hier ist auf der Käfigantriebswelle (211) nur der Steg (212) drehfest angeordnet. Auf den gewölbten Stirnseiten des Steges (212) ist der Käfig beispielsweise ohne Spiel befestigt. Zudem tragt der Käfig (202) an seinem linken Rand eine Vielzahl von Schaltklauen (215) .
Links neben dem Steg (212) ist die hohle Langsausgleichs- gelenkwelle (206) z.B. mittels Nadellager auf der Kafigan- triebswelle (211) gelagert. Die Welle (211) tragt an ihrem rechten Ende das Langsausgleichswellenrad (203). Es ist beispielsweise an der Welle (206) angeformt. Am linken freien Ende der Welle (206) sitzt das Verteilerrad (70) über ein Kombilager (72), das eine Kugel- und eine Nadelreihe umfasst. Nach Figur 6 kann sich das Verteilerrad (70) auf der Welle (206) frei drehen. Das Verteilerrad (70) weist an seiner rechten Stirnseite Schaltklauen auf.
Zwischen dem Kombilager (72) und dem Langsausgleichswellenrad (203) befinden sich auf der Welle (206) zwei Keilwellenprofile (44, 244) oder dergleichen. Auf den Keilwellenprofilen (44, 244) lagern langsverschiebbare Schaltmuffen (43, 243) , die über nicht dargestellte Schaltgabeln bewegt werden können. Die linke Schaltmuffe (43) greift beim Einkuppeln in die Schaltklauen des Verteilerrades (70), wahrend die rechte Schaltmuffe (243) in die Klauen des Käfigs (202) eingreift.
Ggf. haben beide Kupplungen (40, 240) ein gemeinsames Keilwellenprofil. Auch können beide Schaltmuffen (43, 243) zu einer zusammengefasst sein. Alternativ kann ferner die zweite Kupplung (40) auf der anderen Seite des Verteilerrades (70) angeordnet werden.
Die Schaltmuffe (43) ist z.B. nach Figur 6 nur bei Stillstand oder bei Synchronlauf der Kupplungsteile Schaltmuffe (43)/ Nebenwellenrad (95) schaltbar. Um bei fahrendem Nutzfahrzeug einen Synchronlauf zu erzwingen, kann zwischen die Schaltmuffe (43) und das der Kupplungsteile Schaltmuffe (43)/ Nebenwellenrad (95) z.B. eine Borg-Warner- oder eine Porsche- Sperrsynchronisiereinrichtung geschaltet werden. Auch das Stellglieder (48) kann beispielsweise ein elektromechanischer, elektromagnetischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein.
Vergleichbares gilt in Figur 6 für die Kupplungsteile Schaltmuffe (43) /Verteilerrad (70).
Die schlupffähige Lamellenkupplung (40) ersetzt bei dem gezeigten Tandemachsenantriebsstrang ein Ausgleichsgetriebe zwischen der ersten und der zweiten Achse. Dies gilt für alle Ausfuhrungsbeispiele .
Figur 7 zeigt eine Kafigantriebswelle (211) mit einer Reibkupplung. Dazu sind zwischen den Kegelrollenlagern (31, 32) der Kafigantriebswelle (211) das Verteilerrad (70) mit seinem kombinierten Nadel/Kugellager (72) und dem angeformten Langs- ausgleichswellenrad (203), eine reibschlussige, zweite Schaltkupplung (40) und eine Olpumpe (80) angeordnet. Dazu sitzen verspannt zwischen dem Innenring des Lagers (31) und dem Steg (212) eine Kupplungsnabe (41), der Innenring (73) des Walzlagers (72) und eine Einstellscheibe (33) .
Auf dem Innenring (73) ist das Verteilerrad (70) direkt gelagert. Links neben dem Verteilerrad (70) befindet sich die tauchgeschmierte, zweite Lamellenkupplung (40) , die bei Last ein- und ausgeruckt werden kann. Der Außenring (51) dieser zweiten Kupplung (40) ist mit dem Verteilerrad (70) verschraubt. Er lagert die Außenlamellen (52) drehfest, aber axial beweglich. Zwischen den Außenlamellen (52) liegen die beispielsweise sinusförmig gewellten Innenlamellen (54). Letztere sind drehfest und axial beweglich auf der Kupplungsnabe (41) gelagert. Am Außenring (51) ist ein Ringzylinder (61) befestigt. Der Ringzylinder (61) führt einen hydraulisch betätigbaren Ringkolben (62). Er hat beispielsweise eine Vielzahl von radialen Bohrungen (64), die den Zylinderraum (63) mit der Bohrung (66) der Kupplungsnabe (41) hydraulisch verbinden. Der Ringkolben (62) wirkt über Druckplatten (55) auf das Lamellenpaket (52, 54).
Zwischen der zweiten Kupplung (40) und dem
Kegelrollenlager (31) ist die Ölpumpe (80) angeordnet. Die Pumpe ist beispielsweise eine Sichelzellenpumpe, deren Innenrad (81) drehfest auf der rotierenden Kupplungsnabe (41) sitzt. Das Innenrad (81) treibt das als Hohlrad ausgeführte Außenrad (82) an. Letzteres ist im Flanschdeckel (24), der hier auch als Pumpengehäuse benutzt wird, gelagert. Das von der Pumpe (80) über die Saugbohrung (83) angesaugte Öl wird über eine Bohrung (84) in einen Ringkanal (85) gefördert. Die Bohrung (84) und der Ringkanal (85) befinden sich im Deckel (88) der Pumpe (80) . Der Ringkanal (85) ist mit der Nabenbohrung (42) über mindestens eine Radialbohrung (86) verbunden. Über die Montagefuge der dortigen Wellen-Naben- Verbindung (44), oder über zusätzliche Längskanäle, gelangt das druckbeaufschlagte Öl über weitere Radialbohrungen (66) in den Ringkanal (65) . Über diesen Ringkanal (65) strömt das Öl in den Zylinderraum (63). Die nicht benötigte Ölmenge fließt z.B. über ein Ventil in den Sumpf zurück. Soll die erste Achse vom Kraftfluss des Antriebsstrangs getrennt werden, wird die Druckseite der Pumpe (80) über ein dann zu betätigendes Ventil in den Ölsumpf entlastet.
Der Zylinderraum (63) kann zusätzlich auch über eine separate - hier nicht dargestellte - Hydraulikleitung mit Drucköl aus einer anderen Quelle gespeist werden. Dies würde ein sofortiges Schalten der Kupplung ermöglichen, noch bevor der Antriebsstrang in Bewegung versetzt wird.
Eine alternative Variante sieht vor, die Kupplung unter der Last einer mechanischen oder pneumatischen Feder oder einem entsprechenden Federsystem geschlossen zu halten. Eine hydraulische Ringzylinder-Kolben-Einheit würde dann zum Lösen der zweiten Kupplung (40) benutzt werden. In diesem Fall stehen beim Anfahren des Nutzfahrzeuges zunächst immer beide Achsen (10, 110) zur Verfügung.
In der Figur 8 ist der Gehäuseteil (21) des Differentialgehäuses (12) der ersten Achse (10) dimetrisch dargestellt. Das Gehäuseteil (21) weist zwei, in den hier nicht dargestellten Kessel hineinragende, Gehäuseinnenstege (122) auf. Beide Gehäuseinnenstege (122) haben zueinander fluchtende Bohrungen (123) zur Aufnahme von flanschartigen Lagerträgern (124). Die Mittellinien der Bohrungen (123) liegen z.B. auf der Raddrehachse (3). Auf den rohrförmigen Abschnitten der Lagerträger (124) sitzen in O-Anordnung eingesetzte Kegelrollenlager (125). Letztere lagern ein Kombinationsbauteil, das aus dem mit dem Ausgleichsgehäuse (133) verschraubten Tellerrad (132) besteht . Das Kombinationsbauteil (132/133) weist zwei einander gegenüberliegende fluchtende Bohrungen (126) auf, deren Mittellinien ebenfalls beispielsweise auf der Raddrehachse (3) liegen. In diesen Bohrungen (126) sind die Achswellenräder (4) gleitgelagert angeordnet. Die Ausgleichskegelräder, vgl. Figur 1, und deren Lagerbolzen sind hier nicht dargestellt.
Die Achswellenräder (4) haben jeweils zentrale Bohrungen (8) . Zwischen den Wandungen der Bohrungen (8) und dem zumindest abschnittsweise zylindrischen Ende der Antriebshalbwellen (6) sind Nadellager (127) eingebaut, so dass an dieser Stelle die Achswellenräder (4) keine drehfeste Verbindung zu den entsprechenden Antriebshalbwellen (6) haben.
Die drehfeste Verbindung wird nach Figur 8 pro Achsseite über eine schaltbare, weitere Klauenkupplung (140) realisiert. Dazu sitzt pro Achsseite eine Schaltmuffe (143) über eine Wellen-Naben-Verbindung (144) auf der Antriebshalbwelle (6) in unmittelbarer Nähe zu dem nächstgelegenen Achswellenrad (4). Die nebeneinander liegenden Bauteile (4) und (143) haben einander zugewandte, mit Schaltklauen (145) ausgestattete Stirnseiten.
Die Schaltmuffe (143) hat eine Schaltnut (146), in die eine Schaltgabel (147) eingreift. Letztere wird durch ein nicht dargestelltes Stellglied angetrieben. Bei einem Betätigen der weiteren Kupplung (140) verrasten die Schaltklauen (145) der Bauteile (4) und (143) ineinander. Der Kraftschluss zwischen der Antriebshalbwelle (6) und dem Achswellenrad (4) ist über die Wellen-Naben-Verbindung (144), die Schaltmuffe (143) und die Schaltklauen (145) hergestellt. Das Zuschalten der ersten Achse (10) mit dem zusätzlichen Abkuppeln des vorderen Ausgleichsgetriebes kann zum einen vom Fahrer durch das Betätigen eines Bedienelements direkt ausgelöst werden. Zum anderen ist jedoch auch möglich, das Zuschalten der Achse (10) automatisch zu regeln. Dazu werden einer Steuerung z.B. fahrdynamische und fahrbahnseitige Informationen wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeugbeschleunigung, Motordrehzahl, Gaspedalstellung, Fahrbahnsteigung und Beladungszustand zugeführt. Eine Auswertung dieser Informationen steuert dann das Betätigen der Kupplungen (40, 240) und (140) . Lassen sich aus diesen Informationen beispielsweise ein Anfahren, eine Bergfahrt oder das Einleiten einer positiven Beschleunigung ermitteln, so wird, sofern der Beladungszustand des Fahrzeugs diese erfordert, die erste Achse (10) zugeschaltet.

Claims

Patentansprüche
1. Tandemachse mit zwei über ein Längsdifferential (201) antreibbaren Achsen (10, 110),
- wobei jede Achse (10, 110) ein Ausgleichsgetriebe (7, 101) mit einem über eine Gelenkwelle (16, 116) antreibbaren Antriebszahnrad (13, 113) als Ausgleichsgetriebeeingang und zwei die Räder (1, 2) dieser Achse (10, 110) über Achswellenräder (104) antreibende Antriebshalbwellen (106) umfasst,
- wobei zwischen den Antriebszahnrädern (13, 113) der ersten (10) und der zweiten Achse (110) das Längsdifferential (201) angeordnet ist,
- wobei die antreibende Gelenkwelle (16) das die Ausgleichsräder (205) tragende Ausgleichsgehäuse (202) des Längsdifferentials (201) antreibt,
- wobei das Ausgleichsgehäuse (202) mit einem der Längsausgleichswellenräder (204) mittels einer fremdbetätigbaren, ersten Kupplung (240) kuppelbar ist und
- wobei zwischen dem Längsausgleichswellenrad (204) und dem Antriebszahnrad (13) eine fremdbetätigbare, zweite Kupplung (40) angeordnet ist, über die die erste
Achse (10) vom Antriebsstrang trennbar ist.
2. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (2) der zweiten Achse (110) mit dem Antriebszahnrad (113) dauernd zwangsgekoppelt sind.
3. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Achse (10) zwischen den Achswellenrädern (4) und deren benachbarten Rädern (1) weitere, schaltbare Kupplungen (140) angeordnet sind.
4. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe (7) der ersten Achse (10) einen versetzten Achsantrieb aufweist.
5. Tandemachse gemäß dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einen versetzten Achsantrieb ein Hypoidantrieb ist.
6. Tandemachse gemäß dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Antriebshalbwelle (6) kreuzende Längsausgleichsgelenkwelle (207) oberhalb der Antriebshalbwelle (6) angeordnet ist.
7. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsausgleichsgelenkwelle (207) im Differentialgehäuse (12) der ersten Achse (10) gelagert ist.
8. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kuppelbare Verteilerrad (70) im Differentialgehäuse (12) der ersten Achse (10) gelagert ist.
9. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrad (70) mit der Käfigantriebswelle (211) über eine erste, elektromechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kupplung (240) verbunden ist.
10. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenwelle (90) mit der Antriebswelle (14) über eine zweite, elektromechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kupplung (40) verbunden ist.
11. Tandemachse gemäß mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (40, 240) eine hydraulisch betätigte tauchgeschmierte Reibkupplung ist.
12. Tandemachse gemäß dem Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (240) als Hydraulikdruckerzeuger eine Ölpumpe (80) aufweist, die direkt von der Käfigantriebswelle (211) der ersten Achse (10) angetrieben wird.
13. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kupplungen (140) fremdgeschaltete, formschlüssige Kupplungen sind.
14. Tandemachse gemäß dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Kupplungen (140) zwischen den jeweiligen Antriebshalbwellen (106) und den Achswellenrädern (104) angeordnet sind.
15. Tandemachse nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der zweiten und/oder der weiteren Kupplungen (40, 140) über elektromechanisch oder -magnetisch betätigbare Ventile steuerbar sind.
16. Tandemachse gemäß dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile der zweiten und/oder der weiteren Kupplungen (40, 140) über einen Rechner angesteuert werden, wobei der Rechner aus fahrdynamischen und fahrbahnseitigen Daten das Ein- und Auskuppeln regelt.
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