WO2008077603A1 - Tandemachse mit antreibbarer liftachse - Google Patents

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WO2008077603A1
WO2008077603A1 PCT/EP2007/011320 EP2007011320W WO2008077603A1 WO 2008077603 A1 WO2008077603 A1 WO 2008077603A1 EP 2007011320 W EP2007011320 W EP 2007011320W WO 2008077603 A1 WO2008077603 A1 WO 2008077603A1
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WO
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axle
drive
shaft
drive shaft
tandem axle
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/011320
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English (en)
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Matthias Claus
Uwe Mierisch
Ferdinand Mulzer
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D61/00—Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern
    • B62D61/12—Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern with variable number of ground engaging wheels, e.g. with some wheels arranged higher than others, or with retractable wheels
    • B62D61/125—Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern with variable number of ground engaging wheels, e.g. with some wheels arranged higher than others, or with retractable wheels the retractable wheel being a part of a set of tandem wheels
    • 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
    • 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
    • B60K23/00—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/08—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles

Definitions

  • the invention relates to a tandem axle with two drivable axles, each axle comprising a differential gear with a drive gear drivable via a shaft as a differential gear input and two drive half-shafts driving the wheels of this axle.
  • 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, on the one hand to reduce the vehicle fuel consumption and on the other to reduce the axle-side tire wear.
  • an axle by means of at least one lifting device - for raising and lowering this axis - supported on the vehicle body.
  • the wheels of the single axle are permanently positively coupled with the corresponding drive gears.
  • the drive gear of the non-liftable axle has a drive shaft on which sits a distributor wheel.
  • the distributor wheel meshes with a through-drive shaft wheel which is arranged torsionally rigid on a drive shaft.
  • the output of the drive shaft is coupled to the input side drive gear of the liftable axle via a propeller shaft.
  • a device for engaging and disengaging is arranged between the drive shaft of the non-liftable axle and the drive gear of the raisable and lowerable axle.
  • the detachable from the power flow axis is equipped with at least one lifting device.
  • the latter raises the opposite to the vehicle body, for example, to handlebar or suspension components.
  • the lifting mechanism is independent of the type of the respective wheel and / or axle suspension. He let Among other things, realize both conventional leaf springs as well as pneumatic suspensions.
  • the second axis is designed liftable only by way of example.
  • the lifting device can also be arranged on the front, first axis. The drive of the front axle would then be e.g. via the rear, second axis.
  • Figure 1 drive train of a tandem axle, both axles are driven
  • Figure 2 Section of Figure 1, the second axis is disconnected from the drive train;
  • Figure 3 multiply offset cross section through the axle body in the amount of the differential
  • Figure 4 Section of Figure 3 with variants
  • FIG. 1 tandem axle in the side view
  • Figure 6 as Figure 5, but with raised lift axle.
  • FIG. 1 shows the rear part of the drive train of a tandem axle of a semitrailer tractor in FIG 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 rear axle is a lift axle, which can be raised by means of a device (120) as required, cf. FIG. 6.
  • the axle drive (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) as its transmission input, whose center line (15) extends at least approximately parallel to the direction of travel (9).
  • the latter meshes with a ring gear (102), which is arranged on a differential housing (103) and whose center line is the Radcardachse (3).
  • the differential housing (103) are several
  • Compensated bevel gears (105) stored. 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 Radcardachse (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 by universal joints (17, 117) of propeller shafts (16, 116, 118).
  • the differential housing (12) of the front axle (10) is formed enlarged.
  • this housing (12) is an engageable drive shaft (90) in addition stored.
  • the housing (12) in two bearing points (31, 32) mounted drive shaft (14) of the drive bevel gear (13) running extended. Between the two bearing points (31) and (32) sits on the drive shaft (14) has a mechanical coupling (40) and a distributor wheel (70).
  • the distributor wheel (70) is e.g. a helical spur gear which meshes continuously with a drive shaft (95) rigidly arranged on the drive shaft (90).
  • To the left of the distributor wheel (70) is the externally connected, positive coupling (40), cf. Figures 1 and 2.
  • the clutch (40) consists of a, via a shift fork (47) longitudinally driven, shift sleeve (43).
  • the shift sleeve (43) sits on a positive shaft-hub connection (44) between the two bearing points (31) and (32).
  • the shaft-hub connection (44) is, for example, a spring, a splined shaft or a splined shaft connection.
  • the shift sleeve (43) engages - in the coupled state, see.
  • FIG. 1 - with an internal toothing (45) in a lateral on the distributor wheel (70) arranged external toothing (71).
  • the shift sleeve (43) To the left of the internal toothing (45), the shift sleeve (43) has a shift groove (46) into which engages a shift fork (47) driven by an actuator (48), cf. also FIG. 2.
  • the shift sleeve (43) can only be engaged when the clutch parts (43) / distributor wheel (70) are at a standstill or when the clutch parts are synchronized.
  • the actuator (48) may be, for example, an electromechanical, electromagnetic, hydraulic or pneumatic drive.
  • the drive shaft (90) is mounted in the differential housing (12) e.g. in two bearings (96) and (97, 98) arranged roller bearings.
  • the shaft end (93) projects into the open in the area of the rear end face of the differential housing (12).
  • the shaft end (93) or the output of the drive shaft (90) and the front shaft end of the drive shaft (114) of the second axis (110) are interconnected via intermediate links.
  • These intermediate links are a propeller shaft (116, 118), two universal joints (18, 117) a sliding joint (115, 118).
  • the propeller shaft (116, 118) is located together with the universal joints (18, 117) in the Z-arrangement.
  • FIG. 2 shows only the differential housing (12) of the front or first axle (10) of the tandem axle.
  • the shift sleeve (43) does not engage in the distributor wheel (70). Consequently, the drive shaft (14) does not transmit torque to the distributor wheel (70).
  • the drive shaft (90) and the second axle (110) shown in reduced line thickness are not driven.
  • FIG. 3 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).
  • To the rear, the boiler (22) is closed over the welded-on boiler lid (23).
  • the lubricating oil level (39) is just above the center line (15) of the drive shaft (14).
  • the drive shaft (14) with the integrally formed drive bevel gear (13) sits on the tapered roller bearings (31, 32) in the front housing part (21).
  • the front tapered roller bearing (31) is arranged in a flange cover (24).
  • the drive bevel gear (13) meshes with the ring gear (102).
  • the latter carries the differential housing (103).
  • Compensation housing (103) extends the drive shaft (90), for. parallel to the drive shaft (14).
  • drive shaft (90) is mounted with its front end in a screw-in (25).
  • the screw-in cover (25) sits on a fine thread (26) in the front housing part (21). He wears a tapered roller bearing (96), in the inner ring, the front end of the drive shaft (90) is inserted.
  • the rear end of the shaft (93) of the drive shaft (90) sits over two - the fixed bearing forming - aligned in X-arrangement tapered roller bearing (97, 98) in a bearing bush (28). The latter is welded into the tank lid (23). On this shaft end (93) is fixed a flange (94) for receiving a shaft joint (18).
  • the drive shaft (90) can be designed as a hollow shaft.
  • the drive shaft gear (95) is disposed on the front shaft end between a shaft collar (91) and the front tapered roller bearing (96). It is there fixed in rotation on the drive shaft (90) via a splined connection (92). Alternatively, the fürtriebswellenrad (95) may also be formed on the drive shaft (90).
  • the fürtriebswellenrad (95) meshes with the on the drive shaft (90) mounted distributor wheel (70), see. FIG. 4.
  • the distributor wheel (70) with its combined needle / ball bearing (72), a frictional clutch (40) and an oil pump (80) are arranged.
  • 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 multi-disc clutch (40), which can be engaged and disengaged under load.
  • the outer ring (51) of this coupling (40) is screwed to the distributor wheel (70). He stored the outer plates (52) rotatably, 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) performs a hydraulic operable ring piston (62). He has, for example, a plurality of radial bores (64), the
  • Cylinder chamber (63) with the bore (66) of the clutch hub (41) connect hydraulically.
  • the annular piston (62) acts on the plate pack (52, 54) via pressure plates (55).
  • the oil pump (80) is arranged between the clutch (40) and the tapered roller bearing (31).
  • the pump is, for example, a sickle-cell pump (80) 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 unnecessary amount of oil flows e.g. back into the sump via a valve.
  • 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 comparable to that of Figure 4, would then be used to release the clutch (40). In this case, when starting the commercial vehicle initially both axes (10, 110) are always available.
  • tandem axle is shown schematically in a side view.
  • the wheels and the suspension of the left side of the vehicle are omitted.
  • both axles or their wheels (1) and (2) rest on the road surface.
  • both axles are driven.
  • the axle suspensions are shown here by way of example only.
  • leaf springs (131, 141) so-called Halbelliptikfedern used.
  • the leaf springs (131, 141) are in their central region, for example via Federbriden - not shown here - attached to the axle bodies (11, 111).
  • leaf spring bearings (132, 133, 142, 143) On the vehicle body they are articulated with their spring eyes on leaf spring bearings (132, 133, 142, 143).
  • the rear spring eye of the front leaf spring (131) is additionally fixed to the rear leaf spring bearing (133) via a tab suspension.
  • the rear leaf spring bearing (143) of the lifting axle (110) is articulated on the telescopic arm (126) of a lifting cylinder (125) of the lifting device (120), cf. also Figure 6.
  • the lifting cylinder (125) is attached to the vehicle body via a pivot bearing (121).
  • the pneumatically and / or hydraulically actuated telescopic arm (126) is retracted.
  • the telescopic arm (126) is fixed in the retracted position, at least as long as resting on the lift axle even the lowest axle load.
  • the Liftachsenantriebsstrang (90, 116, 118, 106) by means of the coupling (40), see. Figure 2, decoupled from the drive train of the first axis (10). Then the lift axle (110) is extended by the extension of e.g. raised telescopic arm (126). This usually happens when the vehicle is parked. The axle (110) remains in the raised position without rotating wheels (2).
  • the axle (110) pivots about its front leaf spring bearing (142), ie the front leaf spring eyes of the lift axle (110) pivot about an at least approximately horizontal axis oriented transverse to the vehicle longitudinal direction (9) is.
  • the rear propshaft portion (118) very far - to the hub (H) minus (h) - from the sliding joint sleeve (115) pulled out.
  • the stroke (H) minus (h) is greater than any stroke that can result from extreme rocking or compression.
  • This lift stroke is dependent inter alia on the distance between the front leaf spring bearing (142) and a plane which is spanned by the axial center lines represented in FIGS. 1 and 5. The larger the distance above this level, the larger the difference (H) - (h).
  • the drive train of the lift axle (110) can be uncoupled via the lift stroke in the region of the sliding sleeve (115). This happens independently of the clutch (40). The latter can even be omitted here.
  • the sliding sleeve (115) and the part of the articulated shaft section (118) inserted in the sliding sleeve (115) are coupled torsionally rigidly via a splined shaft profile or the like.
  • the length of the respective splined shaft profiles can be dimensioned in the parts (115, 118) so that the profile areas responsible for a torque transmission are disengaged with a defined lifting of the axle (11) by means of the lifting device (120) and thus the sliding sleeve (115). on the propeller shaft portion (118) can rotate freely.
  • the disengaged splines have on the facing end faces a switching toothing, ie the individual teeth end there wedge-shaped or pointed, so that the profiles in a telescoping - ie when lowering the lift axle (110) - engage each other automatically. Consequently, by simply lowering the lift axle (110), the drive of the lift axle can be switched on.
  • the connection of the drive of the lowered lift axle (110) can - in the variant shown in the figures - be triggered directly by the driver by pressing a control element on the one hand. On the other hand, however, it is also possible to regulate the connection of the axle (110) 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 clutch. 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 lift axle (110) is activated, as long as the loading condition of the vehicle requires it.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tandemachse mit zwei antreibbaren Achsen, wobei jede Achse ein Ausgleichsgetriebe (12, 112) mit einem über eine Welle antreibbaren Antriebszahnrad als Ausgleichsgetriebeeingang und zwei die Räder dieser Achse antreibende Antriebshalbwellen umf asst. Dabei ist eine Achse mittels mindestens einer Hubvorrichtung (120) - zum Anheben und zum Absenken dieser Achse - am Fahrzeugaufbau abgestützt. Die Räder der einzelnen Achse sind mit den entsprechenden Antriebszahnrädern dauernd zwangsgekoppelt. Zwischen der Antriebswelle der nicht anhebbaren Achse und dem Antriebszahnrad der anheb- und absenkbaren Achse ist eine Vorrichtung zum Ein- und Auskuppeln des entsprechenden Antriebsstrangs angeordnet. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Tandemachse entwickelt, die u.a. den fahrzeugseitigen Kraftstoffbedarf und den achsseitigen Reifenverschleiß verringert.

Description

Tandemachse mit antreibbarer Liftachse
Die Erfindung betrifft eine Tandemachse mit zwei antreibbaren Achsen, wobei jede Achse ein Ausgleichsgetriebe mit einem über eine Welle antreibbaren Antriebszahnrad als Ausgleichsgetriebeeingang und zwei die Räder dieser Achse 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 zum einen den fahrzeugseitigen Kraftstoffbedarf zu verringern und zum anderen den achsseitigen Reifenverschleiß zu reduzieren.
aεSTRTlGUNGSKOPlE Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist eine Achse mittels mindestens einer Hubvorrichtung - zum Anheben- und Absenken dieser Achse - am Fahrzeugaufbau abgestützt. Die Räder der einzelnen Achse sind mit den entsprechenden Antriebszahnrädern dauernd zwangsgekoppelt. Das Antriebszahnrad der nicht anhebbaren Achse hat eine Antriebswelle, auf der ein Verteilerrad sitzt. Das Verteilerrad kämmt mit einem auf einer Durchtriebswelle drehsteif angeordneten Durchtriebswellenrad. Der Ausgang der Durchtriebswelle ist mit dem eingangsseitigen Antriebszahnrad der anhebbaren Achse über eine Gelenkwelle gekoppelt. Zwischen der Antriebswelle der nicht anhebbaren Achse und dem Antriebszahnrad der anheb- und absenkbaren Achse ist eine Vorrichtung zum Ein- und Auskuppeln angeordnet .
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 beispielsweise nur über die erste der beiden Achsen zu leiten. Um für diese Situationen das gesamte Drehmoment bereit zu stellen, kann eine z.B. automatisch schaltbare Kupplung die Trennung und Wiederherstellung des Kraftflusses zwischen der ersten und der zweiten Achse steuern oder regeln.
Zudem ist die vom Kraftfluss abtrennbare Achse mit mindestens einer Hubvorrichtung ausgestattet. Letztere hebt die gegenüber dem Fahrzeugaufbau beispielsweise an Lenker- oder Federungsbauteilen an. Der Hubmechanismus ist unabhängig von der Art der jeweiligen Rad- und/oder Achsfederung. Er lässt sich u.a. sowohl an konventionellen Blattfederungen als auch an pneumatischen Federungen realisieren.
Durch das bedarfsweise Abschalten und Anheben einer kompletten Achse wird eine messbare
Verbrauchskosteneinsparung erzielt. Durch das Anheben der zweiten Achse wird der Kraftstoffverbrauch und der Reifenverschleiß sowie der mechanische Verschleiß aller am Vortrieb dieser Achse beteiligten Zahnräder und Gelenke reduziert .
Im Ausführungsbeispiel wird nur beispielhaft die zweite Achse anhebbar gestaltet. Selbstverständlich kann die Hubvorrichtung auch an der vorderen, ersten Achse angeordnet sein. Der Antrieb der vorderen Achse würde dann z.B. über die hintere, zweite Achse erfolgen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform:
Figur 1: Antriebsstrang einer Tandemachse, beide Achsen sind angetrieben;
Figur 2: Ausschnitt aus Figur 1, die zweite Achse ist vom Antriebsstrang abgekuppelt;
Figur 3: mehrfach versetzter Querschnitt durch den Achskörper in der Höhe des Differentials;
Figur 4: Ausschnitt aus Figur 3 mit Varianten;
Figur 5: Tandemachse in der Seitenansicht;
Figur 6: wie Figur 5, jedoch mit angehobener Liftachse.
Die Figur 1 zeigt den hinteren Teil des 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. Die hintere Achse ist eine Liftachse, die mittels einer Vorrichtung (120) - bei Bedarf - angehoben werden kann, vgl. Figur 6.
Der Achsantrieb (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), dessen Mittellinie (15) zumindest annähernd parallel zur Fahrtrichtung (9) verläuft. Letzteres 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 Wellengelenke (17, 117) von Gelenkwellen (16, 116, 118) angetrieben.
Nach Figur 1 ist das Differentialgehäuse (12) der vorderen Achse (10) vergrößert ausgebildet. In diesem Gehäuse (12) wird eine zuschaltbare Durchtriebswelle (90) zusätzlich gelagert. Dazu ist die im Gehäuse (12) in zwei Lagerstellen (31, 32) gelagerte Antriebswelle (14) des Antriebskegelrades (13) verlängert ausgeführt. Zwischen den beiden Lagerstellen (31) und (32) sitzt auf der Antriebswelle (14) eine mechanische Kupplung (40) und ein Verteilerrad (70) .
Das Verteilerrad (70) ist z.B. ein schrägverzahntes Stirnrad, das dauernd mit einem auf der Durchtriebswelle (90) starr angeordneten Durchtriebswellenrad (95) kämmt. Links neben dem Verteilerrad (70) befindet sich die fremdgeschaltete, formschlüssige Kupplung (40), vgl. Figuren 1 und 2. Die Kupplung (40) besteht aus einer, über eine Schaltgabel (47) längsverschieblich antreibbaren, Schaltmuffe (43) . Die Schaltmuffe (43) sitzt über eine formschlüssige Wellen-Naben- Verbindung (44) zwischen den beiden Lagerstellen (31) und (32) . Die Wellen-Naben-Verbindung (44) ist beispielsweise eine Feder-, eine Keilwellen- oder eine Zahnwellenverbindung. Die Schaltmuffe (43) greift - im gekuppelten Zustand, vgl. Figur 1, - mit einer Innenverzahnung (45) in eine seitliche am Verteilerrad (70) angeordnete Außenverzahnung (71) ein. Links neben der Innenverzahnung (45) hat die Schaltmuffe (43) eine Schaltnut (46) , in die eine von einem Stellglied (48) angetriebene Schaltgabel (47) eingreift, vgl. auch Figur 2.
Die Schaltmuffe (43) ist nach den Figuren 1 und 2 nur bei Stillstand oder bei Synchronlauf der Kupplungsteile Schalt - muffe (43) /Verteilerrad (70) schaltbar. Um bei fahrendem Nutzfahrzeug einen Synchronlauf zu erzwingen, kann zwischen die Schaltmuffe (43) und das Verteilerrad (70) z.B. eine Borg-Warner- oder eine Porsche-Sperrsynchronisiereinrichtung geschaltet werden. Das Stellglied (48) kann beispielsweise ein elektromechani- scher, elektromagnetischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein.
Die Durchtriebswelle (90) ist im Differentialgehäuse (12) z.B. in zwei Lagerstellen (96) und (97, 98) wälzgelagert angeordnet. Das Wellenende (93) ragt im Bereich der hinteren Stirnseite des Differentialgehäuses (12) ins Freie. Das Wellenende (93) bzw. der Ausgang der Durchtriebswelle (90) und das vordere Wellenende der Antriebswelle (114) der zweiten Achse (110) sind über Zwischenglieder miteinander verbunden. Diese Zwischenglieder sind eine Gelenkwelle (116, 118), zwei Kardangelenke (18, 117) ein Schiebegelenk (115, 118) . Die Gelenkwelle (116, 118) 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.
Figur 2 zeigt von der Tandemachse nur das Differential - gehäuse (12) der vorderen, bzw. ersten Achse (10) . Hier greift die Schaltmuffe (43) nicht in das Verteilerrad (70) ein. Folglich überträgt die Antriebswelle (14) kein Drehmoment auf das Verteilerrad (70) . Somit wird die - in verringerter Strichstärke dargestellte - Durchtriebswelle (90) und die zweite Achse (110) nicht angetrieben.
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 3 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 angeschweißten Kesseldeckel (23) verschlossen. Der Schmierölstand (39) liegt knapp oberhalb der Mittellinie (15) der Antriebswelle (14).
Die Antriebswelle (14) mit dem angeformten Antriebskegelrad (13) sitzt über die Kegelrollenlager (31, 32) im vorderen Gehäuseteil (21) . Das vordere Kegelrollenlager (31) ist dazu in einem Flanschdeckel (24) angeordnet. Das Antriebskegelrad (13) kämmt mit dem Tellerrad (102) . Letzteres trägt das Ausgleichsgehäuse (103) . Oberhalb des
Ausgleichsgehäuses (103) verläuft die Durchtriebswelle (90) z.B. parallel zur Antriebswelle (14). Die
Durchtriebswelle (90) ist mit ihrem vorderen Ende in einem Einschraubdeckel (25) gelagert. Der Einschraubdeckel (25) sitzt über ein Feingewinde (26) im vorderen Gehäuseteil (21) . Er trägt ein Kegelrollenlager (96), in dessen Innenring das vordere Ende der Durchtriebswelle (90) eingesteckt ist.
Das hintere Wellenende (93) der Durchtriebswelle (90) sitzt über zwei - das Festlager bildende - in X-Anordnung ausgerichtete Kegelrollenlager (97, 98) in einer Lagerbuchse (28). Letztere ist in den Kesseldeckel (23) eingeschweißt. Auf diesem Wellenende (93) ist ein Flansch (94) zur Aufnahme eines Wellengelenkes (18) befestigt. Die Durchtriebswelle (90) kann als Hohlwelle ausgeführt sein. Das Durchtriebswellenrad (95) ist auf dem vorderen Wellenende zwischen einem Wellenbund (91) und dem vorderen Kegelrollenlager (96) angeordnet. Es ist dort über eine Keilwellenverbindung (92) drehfest auf der Durchtriebswelle (90) fixiert. Alternativ kann das Durchtriebswellenrad (95) auch an der Durchtriebswelle (90) angeformt sein.
Das Durchtriebswellenrad (95) kämmt mit dem auf der Antriebswelle (90) gelagerten Verteilerrad (70), vgl. Figur 4.
Zwischen den Kegelrollenlagern (31, 32) der Antriebswelle (14) sind das Verteilerrad (70) mit seinem kombinierten Nadel/Kugellager (72), eine reibschlüssige Schaltkupplung (40) und eine Ölpumpe (80) angeordnet. Dazu sitzen verspannt zwischen den Innenringen der Lager (31, 32) eine Kupplungsnabe (41), der Innenring (73) des Wälzlagers (72) und eine Einstellscheibe (33) . Letztere dient der Einstellung des Lagerspiels der Kegelrollenlager (31, 32) in Kombination mit einer zusätzlich den Antriebsflansch (34) fixierenden Wellenmutter (35) .
Auf dem Innenring (73) ist das Verteilerrad (70) direkt gelagert. Links neben dem Verteilerrad (70) befindet sich die tauchgeschmierte Lamellenkupplung (40), die bei Last ein- und ausgerückt werden kann. Der Außenring (51) dieser 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).
Die schlupffähige Lamellenkupplung (40) ersetzt bei dem gezeigten Tandemachsenantriebsstrang ein Ausgleichsgetriebe zwischen der ersten und der zweiten Achse.
Zwischen der Kupplung (40) und dem Kegelrollenlager (31) ist die Ölpumpe (80) angeordnet. Die Pumpe ist beispielsweise eine Sichelzellenpumpe (80), 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 zweite 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, vergleichbar mit der aus Figur 4, würde dann zum Lösen der Kupplung (40) benutzt werden. In diesem Fall stehen beim Anfahren des Nutzfahrzeuges zunächst immer beide Achsen (10, 110) zur Verfügung.
In den Figuren 5 und 6 wird die Tandemachse schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Hierbei sind die Räder und die Federung der linken Fahrzeugseite weggelassen.
Bei der Tandemachse nach Figur 5 liegen beide Achsen bzw. deren Räder (1) und (2) auf der Fahrbahnoberfläche auf. Zudem sind beide Achsen angetrieben. Neben den Teilen des Antriebs- Strangs sind hier nur beispielhaft die Achsfederungen eingezeichnet. Als Federungselemente werden hier Blattfedern (131, 141), sogenannte Halbelliptikfedern, verwendet. Die Blattfedern (131, 141) sind in ihrem mittleren Bereich z.B. über Federbriden - hier nicht dargestellt - an den Achskörpern (11, 111) befestigt. Am Fahrzeugaufbau sind sie mit ihren Federaugen an Blattfederlager (132, 133; 142, 143) gelenkig gelagert . Das hintere Federauge der vorderen Blattfeder (131) ist am hinteren Blattfederlager (133) zusätzlich über eine Laschenaufhängung fixiert. Das hintere Blattfederlager (143) der Liftachse (110) stützt sich gelenkig am Teleskoparm (126) eines Hubzylinders (125) der Hubvorrichtung (120) ab, vgl. auch Figur 6. Der Hubzylinder (125) ist am Fahrzeugaufbau über eine Schwenklagerung (121) befestigt. Nach Figur 5 ist der pneumatisch und/oder hydraulisch betätigbare Teleskoparm (126) eingefahren. Der Teleskoparm (126) ist in der eingefahrenen Position fixiert, zumindest solange, wie auf der Liftachse eine noch so geringe Achslast ruht.
Wird die Liftachse (110) z.B. für eine Leerfahrt nicht benötigt, wird der Liftachsenantriebsstrang (90, 116, 118, 106) mit Hilfe der Kupplung (40), vgl. Figur 2, vom Antriebsstrang der ersten Achse (10) abgekoppelt. Dann wird die Liftachse (110) durch das Ausfahren des z.B. mehrgliedrigen Teleskoparms (126) angehoben. In der Regel geschieht dies bei abgestelltem Fahrzeug. Die Achse (110) verharrt ohne rotierende Räder (2) in der angehobenen Position.
Zum Absenken der Liftachse (110) wird das Fahrzeug angehalten und der Teleskoparm (126) eingefahren. Die Räder (2) setzen auf der Fahrbahn auf und die Achse (110) übernimmt einen Teil der Tandemachslast. Nach dem Blockieren des
Teleskoparms (126) in seiner eingefahren Position wird ggf. die Kupplung (40), vgl. Figur 2, betätigt, um den Antrieb der Liftachse (110) zuzuschalten.
Bei einem Anheben einer Liftachse (110) des dargestellten Typs schwenkt die Achse (110) um ihr vorderes Blattfederlager (142), d.h. die vorderen Blattfederaugen der Liftachse (110) schwenken um eine zumindest annähernd horizontale Achse, die quer zur Fahrzeuglängsrichtung (9) orientiert ist. Dabei wird der hintere Gelenkwellenabschnitt (118) sehr weit - um den Hub (H) minus (h) - aus der Schiebegelenkhülse (115) herausgezogen. Der Hub (H) minus (h) ist größer als jeder Hub, der durch extreme Aus- oder Einfederbewegungen entstehen kann. Dieser Lifthub ist u.a. von dem Abstand zwischen dem vorderen Blattfederlager (142) und einer Ebene abhängig, die durch die in Figur 1 und 5 darstellten Achsmittellinien aufgespannt wird. Je größer der Abstand oberhalb dieser Ebene ist, desto größer ist auch die Differenz (H) - (h) .
In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante kann daher der Antriebsstrang der Liftachse (110) über den Lifthub im Bereich der Schiebehülse (115) abgekuppelt werden. Dies geschieht unabhängig von der Kupplung (40) . Letztere kann hier sogar entfallen.
Zum Übertragen vom Drehmoment sind die Schiebehülse (115) und der in der Schiebehülse (115) eingesteckte Teil des Gelenkwellenabschnitts (118) über ein Keilwellenprofil oder dergleichen drehsteif gekuppelt. Die Länge der jeweiligen Keilwellenprofile kann in den Teilen (115, 118) so dimensioniert sein, dass die für eine Drehmomentübertragung zuständigen Profilbereiche bei einem definierten Anheben der Achse (11) mittels der Hubvorrichtung (120) außer Eingriff kommen und so die Schiebehülse (115) auf dem Gelenkwellenabschnitt (118) frei drehen kann.
Die außer Eingriff kommenden Keilwellenverzahnungen haben an den einander zugewandten Stirnflächen eine Schaltverzahnung, d.h. die einzelnen Zähne enden dort keilförmig bzw. spitz, so dass die Profile bei einem Ineinanderschieben - also beim Absenken der Liftachse (110) - sich gegenseitig selbsttätig einspuren. Folglich kann durch einfaches Absenken der Liftachse (110) der Antrieb der Liftachse zugeschaltet werden. Das Zuschalten des Antriebs der abgesenkten Liftachse (110) kann - bei der in den Figuren dargestellten Variante - zum einen vom Fahrer durch das Betätigen eines Bedienelements direkt ausgelöst werden. Zum anderen ist jedoch auch möglich, das Zuschalten der Achse (110) 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 Kupplung. 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 Liftachse (110) zugeschaltet.
Bezugszeichenliste
1 Räder der ersten Achse
2 Räder der zweiten Achse
3 Raddrehachse, Achsmittellinie 5 Fahrzeugaufbau
9 Fahrtrichtung, Fahrzeuglängsrichtung
10 erste Achse, vorn
11 Achskörper
12 Differentialgehäuse, Gehäuse
13 Antriebskegelrad, Antriebszahnrad
14 Antriebswelle
15 Mittellinie
16 Gelenkwelle, Zwischenglied
17 Wellengelenk, vorn; Kardangelenk
18 Wellengelenk, hinten, Zwischenglied,
Kreuzgelenk
21 Gehäuseteil, vorn
22 Kessel
23 Kesseldeckel
24 Flanschdeckel
25 Einschraubdeckel
26 Feingewinde
27 Aufdrehsicherung 28 Lagerbuchse 31, 32 Lagerstellen, Kegelrollenlager
33 Einstellscheibe
34 Antriebsflansch
35 Wellenmutter
39 Schmierölstand
40 Kupplung, Synchronisiereinrichtung 41 Kupplungsnabe
42 Nabenbohrung
43 Schaltmuffe
44 Wellen-Naben-Verbindung
45 Schaltmuffenverzahnung, Innenverzahnung
46 Schaltnut
47 Schaltgabel
48 Stellglied
51 Außenring
52 Außenlamellen, Teile des Lamellenpakets
54 Innenlamellen, Teile des Lamellenpakets
55 Druckplatten
61 Ringzylinder
62 Ringkolben
63 Zylinderraum
64 Bohrungen, radial
65 Ringkanal
66 Radialbohrung
70 Verteilerrad
71 Schaltverzahnung, Außenverzahnung
72 Wälzlager, kombiniertes Nadel/Kugellager
73 Innenring
80 Ölpumpe, Sichelzellenpumpe 81 Innenrad
82 Außenrad
83 Saugbohrung
84 Bohrung, radial
85 Ringkanal
86 Radialbohrung 88 Deckel
90 Durchtriebswelle
91 Wellenbund, vorn
92 Keilwellenverbindung
93 Wellenende, Ausgang
94 Flansch
95 Durchtriebswellenrad
96, 97, 98 Lagerstellen, Kegelrollenlager
101 Ausgleichsgetriebe, Achsantrieb, Differential
102 Tellerrad
103 Ausgleichsgehäuse, Käfig
104 Achswellenräder
105 Ausgleichskegelräder
106 Antriebshalbwellen
110 zweite Achse, hinten; Liftachse
111 Achskörper
112 Differentialgehäuse
113 Antriebskegelrad, Antriebszahnrad
114 Antriebswellen
115 Schiebegelenkhülse,- Schiebegelenk
116 Gelenkwellenabschnitt, vorn
117 Wellengelenk, vorn, Zwischenglied, Kreuzgelenk
118 Gelenkwellenabschnitt, hinten; Schiebegelenk
120 Hubvorrichtung 121 Lagerung der Hubvorrichtung
125 Teleskopzylinder
126 Teleskoparm
131 Blattfedern, erste Achse
132 Blattfederlager, vorn
133 Blattfederlager, hinten
141 Blattfedern, zweite Achse
142 Blattfederlager, vorn
143 Blattfederlaqer , hinten

Claims

Patentansprüche
1. Tandemachse mit zwei antreibbaren Achsen (10, 110), wobei jede Achse (10, 110) ein Ausgleichsgetriebe (101) mit einem über eine Welle (16, 116, 118) antreibbaren
Antriebszahnrad (13, 113) als Ausgleichsgetriebeeingang und zwei die Räder (1, 2) dieser Achse (10, 110) antreibende Antriebshalbwellen (106) umfasst,
- wobei eine Achse (110) mittels mindestens einer Hubvorrichtung (120) - zum Anheben- und Absenken dieser Achse (110) - am Fahrzeugaufbau (5) abgestützt ist,
- wobei die Räder (1,2) der einzelnen Achse (10, 110) mit den entsprechenden Antriebszahnrädern (13, 113) dauernd zwangsgekoppelt sind,
- wobei das Antriebszahnrad (13) der nicht anhebbaren Achse (10) eine Antriebswelle (14) hat, auf der ein Verteilerrad (70) sitzt,
- wobei das Verteilerrad (70) mit einem auf einer Durchtriebswelle (90) drehsteif angeordneten Durchtriebswellenrad (95) kämmt,
- wobei der Ausgang (93) der Durchtriebswelle (90) mit dem eingangsseitigen Antriebszahnrad (113) der anhebbaren Achse (110) über eine Gelenkwelle (116, 118) gekoppelt ist und
- wobei zwischen der Antriebswelle (14) und dem Antriebszahnrad (113) der anheb- und absenkbaren Achse (110) eine Vorrichtung zum Ein- und Auskuppeln (40, 115, 118) angeordnet ist.
2. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an- und absenkbare Achse (110) an mindestens einem Bauteil (141) längsgeführt ist, wobei an diesem Bauteil (141! auch die Hubvorrichtung (120) angelenkt ist.
3. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtriebswelle (90) im Differentialgehäuse (12) der ersten Achse (10) gelagert ist.
4. Tandemachse gemäß dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtriebswelle (90) im Differentialgehäuse (12) oberhalb der Antriebswelle (14) angeordnet ist.
5. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrad (70) im Differentialgehäuse (12) der ersten Achse (10) gelagert ist.
6. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrad (70) mit der Antriebswelle (14) über eine elektromechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kupplung (40) verbunden ist.
7. Tandemachse gemäß dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (40) eine hydraulisch betätigte flüssigkeitsgeschmierte Reibkupplung ist.
8. Tandemachse gemäß dem Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Kupplung (40) über elektromechanisch oder -magnetisch betätigbare Ventile steuerbar ist.
9. Tandemachse gemäß dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile der Kupplung (40) über einen Rechner angesteuert werden, wobei der Rechner aus fahrdynamischen und fahrbahnseitigen Daten das Ein- und Auskuppeln regelt.
10. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkwelle (116, 118) ein Schubgelenk (115, 118) umfasst .
11. Tandemachse gemäß dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubgelenk (115, 118) in Kombination mit der Hubvorrichtung (120) eine Kupplung zur An- und Abkupplung des Antriebsstranges der anhebbaren Achse (110) ist.
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