WO2008113484A1

WO2008113484A1 - Tandemachse mit einer wahlweise zugeschalteten ersten achse

Info

Publication number: WO2008113484A1
Application number: PCT/EP2008/001823
Authority: WO
Inventors: Ferdinand Mulzer; Rudolf Glassner
Original assignee: Daimler Ag
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2008-09-25
Also published as: DE102007013258A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tandemachse mit zwei über ein Längsdifferenzialgetriebe (201) antreibbaren Achsen (10, 110), wobei jede Achse ein Ausgleichsgetriebe (7, 101) mit einem über eine Gelenkwelle antreibbaren Antriebszahnrad (13, 113) als Ausgleichsgetriebeeingang und zwei die Räder (1, 2) dieser Achse über Achswellenräder (4, 104) antreibende Antriebshalbwellen (6, 106) umfasst. Zwischen den Antriebszahnrädern der ersten und der zweiten Achse ist das Längsdifferenzialgetriebe angeordnet, das eine Längsdifferenzialantriebswelle (211) und zwei mit den Antriebszahnrädern der Ausgleichsgetriebe gekoppelte Längsdifferenzialwellen (206, 207) aufweist. Sobald beide Achsen angetrieben sind verteilt das Längsdifferenzialgetriebe das an der Eingangswelle (211) des Differentials anliegende Drehmoment belastungsgerecht auf die beiden Achsen. Über eine fremdbetätigbare Längsdifferenzialsperre (240) ist das Längsdifferenzialgetriebe verblockbar. Weiter ist zwischen dem Antriebszahnrad der ersten Achse und der damit gekoppelten Ausgangswelle (206) eine fremdbetätigbare Kupplung (40) angeordnet, über die die erste Achse vom Antriebsstrang trennbar ist.

Description

Tandemachse mit einer wahlweise zugeschalteten ersten Achse

Die Erfindung betrifft eine Tandemachse mit zwei über ein Längsdifferenzialgetriebe 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 Differenzial 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, den fahrzeugseitigen Kraftstoffbedarf zu verringern, den achsseitigen Reifenverschleiß zu reduzieren und zugleich die Herstellungskosten zu minimieren.

Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist zwischen den Antriebszahnrädern der ersten und der zweiten Achse das Längsdifferenzialgetriebe angeordnet. Die antreibende Gelenkwelle treibt über eine Antriebswelle das Längsdifferenzialgetriebe an. Zwei Längsdifferenzialwellen sind mit den Antriebszahnrädern des ersten und zweiten Achsausgleichsgetriebes gekoppelt. Die Antriebswelle des Längsdifferenzialgetriebes ist mit einem der Längsdifferenzialwellenräder mittels einer fremdbetätigbaren Kupplung kuppelbar. Zwischen dem Antriebszahnrad der ersten Achse und der damit verbundenen Längsdifferenzialwelle ist eine 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 zwei Achsen für die Drehmomentübertragung benötigt werden oder nicht. Oft braucht man das gesamte Drehmoment, also ein Antrieb über zwei Achsen, 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 z.B. für die Anfahrsituation das gesamte Drehmoment zu übertragen, 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

Differenzialgehäuse 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. Dadurch, dass die abschaltbare Achse eine im Vergleich zur dauerhaft angetriebenen Achse geringere Laufleistung erfährt, können deren Antriebsteile kleiner dimensioniert sein. Um dennoch einer Bauteilbeschädigung aufgrund Überlast vorzubeugen, wird das gesamte Eingangsdrehmoment, welches normalerweise 50:50 an die vordere und hintere Achse verteilt wird, mit einem übersetzten Längsdifferenzialgetriebe, in einem bauteilkonformen Verhältnis ungleich auf die vordere und hintere Achse verteilt.

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. Durch die Abschaltung einer Achse, deren Antriebsmoment nicht benotigt wird, wird die Bauteilbeanspruchung alle abgeschalteten Komponenten reduziert. Diese Minderbeanspruchung erlaubt es, kleiner dimensionierte Bauteile einzusetzen. Diese schwächeren Komponenten werden jedoch dem maximalen Drehmoment im zugeschalteten Modus nicht standhalten.

Erfindungsgemaß wird daher die schwacher ausgelegte Achse über ein übersetzendes Langsdifferenzialgetriebe mit einem gegenüber dem ursprunglich 50%igen Eingangsdrehmoment reduziertem Drehmoment beaufschlagt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen und den nachfolgenden Beschreibungen schematisch dargestellter Ausfuhrungsformen:

Figur 1: schematischer Antriebsstrang einer Tandemachse; Figur 2: Schnittdarstellung einer Ausfuhrungsform eines

Achskorpers aus Fig. 1, Kupplungen sind als

Klauenkupplungen gestaltet; Figur 3: Ausschnitt aus Figur 2, jedoch mit einer anderen

Kupplungsanordnung; Figur 4: Ausschnitt aus Figur 2, jedoch mit einer

Lamellenkupplung .

Die Figur 1 zeigt 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 Differenzialgehäuse (12, 112) angeordnet. Das einzelne Differenzialgehäuse (12, 112) hat als Getriebeeingang ein Antriebskegelrad (13, 113), dessen Mittellinie (15), vgl. Figur 2, 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 (5, 105) gelagert. Ihre Mittellinien liegen in einer Ebene, die normal zur Raddrehachse (3) orientiert ist. Die Mittellinien der Ausgleichskegelräder (5, 105) schneiden sich auf der Raddrehachse (3). Die Ausgleichskegelräder (5, 105) stehen mit den - im Achskörper (11, 111) gelagerten - an den Antriebshalbwellen (106) drehfest befestigten Achswellenrädern (4, 104) im Eingriff. Die Antriebshalbwellen (6, 106) treiben die Räder (1,2) an.

Die Antriebskegelräder (13, 113) der einzelnen Achsen (10, 110) werden über ein Längsdifferenzialgetriebe (201) von Gelenkwellen (16, 116) angetrieben.

Nach der Figur 1 ist das Differenzialgehäuse (12) der vorderen Achse (10) u.a. zur Aufnahme des

Längsdifferenzialgetriebes (201) vergrößert ausgebildet. In diesem Gehäuse (12) werden ferner die

Längsdifferenzialwellen (206, 207), eine Kupplung (40) und eine Längsdifferenzialsperre (240) gelagert.

Das Längsdifferenzialgetriebe (201) wird über eine Antriebswelle (211) angetrieben. Dazu wirkt eine externe Gelenkwelle (16) über ein Kardangelenk (17) auf die Antriebswelle (211), die mit einem Steg (212) gekoppelt ist, auf dem die Längsdifferenzialkegelräder (205) gelagert sind. Die Längsdifferenzialantriebswelle (211) ist im Gehäuse (12) in den Lagerstellen (31, 32) abgestützt.

Zwischen den beiden Lagerstellen (31) und (32) sitzt auf der

Antriebswelle (211) eine als Differenzialsperre ausgeführte mechanische Kupplung (240), ein Verteilerrad (70), eine

Längsdifferenzialwelle (206) und ein

Längsdifferenzialwellenrad (203). Das Verteilerrad (70), die

Längsdifferenzialwelle (206) und das

Längsdifferenzialwellenrad (203) sind drehstarr miteinander verbunden. Sie sind als Kombinationsbauteil frei drehbar auf der Antriebswelle (211) 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 fremdgeschaltete, formschlüssige, als Längsdifferenzialsperre wirkende Kupplung (240) . Die 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 in eine seitliche am Verteilerrad (70) angeordnete Außenverzahnung ein. Links neben der Innenverzahnung hat die Schaltmuffe eine Schaltnut, in die eine von einem Stellglied (248) angetriebene Schaltgabel (247) eingreift. Die Schaltmuffe (243) ist nur bei Stillstand oder bei Synchronlauf der Kupplungsteile

Schaltmuffe (243) /Verteilerrad (70) schaltbar. Um bei fahrendem Nutzfahrzeug einen Synchronlauf zu erzwingen, kann zwischen die Schaltmuffe (243) und das Verteilerrad (70) eine Synchronisiereinrichtung z.B. mit Sperrverzahnung nach dem System Borg-Warner oder Porsche geschaltet werden.

Das Stellglied (248) kann beispielsweise ein elektromechanischer, elektromagnetischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein.

Die Nebenwelle (90) ist im Differenzialgehäuse (12) in einer Lagerstelle (96) und in einer Lagerstelle (97) wälzgelagert angeordnet. Rechts neben dem Nebenwellenrad (95) ist eine weitere Kupplung (40) angeordnet. Die Kupplung (40) hat beispielsweise einen vergleichbaren Aufbau wie die Längsdifferenzialsperre (240). Bei einer Betätigung wird die Nebenwelle (90) mit dem Antriebskegelrad (13) verbunden.

Die zweite Längsdifferenzialwelle (207) hat ein Wellenende, das im Bereich der hinteren Stirnseite des

Differenzialgehäuses (12) ins Freie ragt. Das Wellenende bzw. der Ausgang der Längsdifferenzialwelle (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.

Ist die Kupplung (40) geöffnet, überträgt die

Nebenwelle (90) kein Drehmoment auf das

Antriebskegelrad (13) . Somit wird der Antriebsstrang der ersten Achse (10) nicht angetrieben. Zeitgleich oder zeitlich versetzt werden die in der ersten Achse (10) angeordneten 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 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, 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 Figur 1 ist der jeweilige radseitige Abschnitt der Antriebshalbwelle (6) über Nadellager in einer stirnseitigen Bohrung (8) des differenzialseitigen Abschnitts der Antriebshalbwelle (6, 106) geführt.

Zum Schalten der Kupplungen (140) sind hier im Achskörper (11) zwei Stellglieder (148) angeordnet. Jede 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 zu Kupplung (240) verwiesen.

Die beiden Kupplungen (140) der Achse (10) können baugleich gestaltet werden. Durch das auskuppelnde Betätigen der Kupplungen (140) wird der Antriebsstrangteil, der aus der Antriebswelle (14) und dem Differenzial 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.

Selbstverständlich kann die Kupplungen (140) auch weggelassen werden, so dass die Antriebshalbwellen der ersten Achse das entsprechende Differenzial nahezu momentenfrei in Rotation versetzen .

Alle Lagerstellen für die in den Achsantrieben verwendeten Wellen und Zahnräder sind nur aus Vereinfachungsgrϋnden symbolisch als Gleitlager dargestellt. Selbstverständlich sind die meisten Lagerstellen in den regulären Ausführungen als Wälzlager ausgebildet.

Figur 2 zeigt einen mehrfach versetzten Längsschnitt durch das Differenzialgehäuse (12) des Achskörpers der vorderen Achse (10). Das Differenzialgehäuse (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 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 eine 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 Kupplung (40) dreht sich das Nebenwellenrad (95) frei auf der Antriebswelle (14). Ist die Kupplung (40) geschlossen, so kann die Antriebswelle (14) über das Verteilerrad (70) von der Längsdifferenzialantriebswelle (211) angetrieben werden. Auf der Längsdifferenzialantriebswelle (211) sind die Kupplung (240), das Verteilerrad (70), das Längsdifferenzialwellenrad (203) und der Steg (212) angeordnet. Für die Kupplung (240) hat die Welle (211) z.B. eine Keilwellenverzahnung, auf der die Schaltmuffe (243) geführt ist. Auch der Steg (212) sitzt mit seinen z.B. zwei bis sechs Längsdifferenzialkegelrädern (205) über eine Keilwellenverzahnung auf der Längsdifferenzialantriebswelle (211) .

Die Längsdifferenzialwelle (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 X-Anordnung.

Auf dem aus dem Gehäuseteil (22) herausragenden Wellenende ist ein Flansch (94) zur Aufnahme eines Wellengelenkes (18) befestigt. Die Längsdifferenzialwelle (207) kann beispielsweise als Hohlwelle ausgeführt sein.

Die Figur 3 zeigt eine alternative Anordnung für die Kupplungen (40) und (240) . Hier ist auf der Längsdifferenzialantriebswelle (211) nur der Steg (212) drehfest angeordnet. Auf den gewölbten Stirnseiten des Steges (212) ist ein Käfig (202) beispielsweise ohne Spiel befestigt. Zudem trägt der Käfig (202) an seinem linken Rand eine Vielzahl von Schaltklauen (215) .

Links neben dem Steg (212) ist die hohle

Längsdifferenzialwelle (206) z.B. mittels Nadellager auf der Längsdifferenzialantriebswelle (211) gelagert. Das Längsdiffernzialwellenrad (203) ist beispielsweise an der Längsdifferenzialwelle (206) angeformt. Am linken freien Ende der Längsdifferenzialwelle (206) sitzt das Verteilerrad (70) über ein Kombilager (72), das eine Kugel- und eine Nadelreihe umfasst. Nach Figur 3 kann sich das Verteilerrad (70) auf der Längsausgleichswelle (206) frei drehen. Das Verteilerrad (70) weist an seiner rechten Stirnseite Schaltklauen auf.

Zwischen dem Kombilager (72) und dem

Längsdifferenzialwellenrad (203) befinden sich auf der Längsdifferenzialwelle (206) zwei Keilwellenprofile (44, 244) oder dergleichen. Auf den Keilwellenprofilen (44, 244) lagern längsverschiebbare Schaltmuffen (43, 243), die über nicht dargestellte Schaltgabeln bewegt werden können. Die linke Schaltmuffe (43) greift beim Einkuppeln in die Schaltklauen des Verteilerrades (70), während 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 Kupplung (40) auf der anderen Seite des Verteilerrades (70) angeordnet werden. Figur 4 zeigt eine Längsdifferenzialantriebswelle (211) mit einer Reibkupplung. Dazu sind zwischen den Kegelrollenlagern (31, 32) der

Längsdifferenzialantriebswelle (211) das Verteilerrad (70) mit seinem kombinierten Nadel/Kugellager (72) und dem angeformten Längsdifferenzialwellenrad (203) , eine reibschlüssige Schaltkupplung (40) und eine Ölpumpe (80) angeordnet. Dazu sitzen verspannt zwischen dem Innenring des Lagers (31) und dem Steg (212) eine Kupplungsnabe (41), der Innenring (73) des Wälzlagers (72) und eine Einstellscheibe (33).

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) .

Zwischen der 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 Kupplung (40) benutzt werden. In diesem Fall stehen beim

Anfahren des Nutzfahrzeuges zunächst immer beide Achsen (10, 110) zur Verfügung.

Bei den Differenzialen der Ausführungsformen der Figuren 1 bis 4 sind die Längsdifferenzialwellenräder (203, 204), die mit den Längsdifferenzialwellen (206, 207) verbunden sind, unterschiedlich groß. Damit wird erzielt, dass das an der Längsdifferenzialantriebswelle (211) eingespeiste Eingangsdrehmoment auf die vordere Achse (10) und die hintere Achse (110) ungleichmäßig verteilt wird.

Die Funktion des übersetzten Längsdifferenzialgetriebes (201) ist in den Ausführungsformen der Fig. 1-4 gleich, beispielhaft sei die Funktion an der Figur 1 erklärt.

Die Anordnung der Fig. 1 bietet wie bereits vorab beschrieben die Möglichkeit, die vordere Achse (10) vom Kraftfluss abzutrennen. Wird die vordere Achse (10) in großen Weganteilstrecken abgeschaltet, so ist die Bauteilbeanspruchung aller abgeschalteten Komponenten reduziert. Die Weganteile, bei denen die Achse abgeschaltet ist bewegen sich in einer Größenordnung von 90%-95%. Diese Minderbeanspruchung erlaubt es, kleiner dimensionierte Bauteile, zum Beispiel aus einer vorhandenen, kleineren Achsbaureihe einzusetzen. Diese schwächer dimensionierten Komponenten werden jedoch der Hälfte des maximalen Eingangsdrehmomentes nicht standhalten. Durch unterschiedlich große Längsdifferenzialswellenräder (203, 204) ist eine von einer 50:50 Verteilung abweichende Verteilung des Eingangsdrehmomentes auf die vordere Achse (10) und die hintere Achse (110) erzielbar. Die Längsachse der die Längsdifferenzialkegelräder (205) lagernden Stege (212) nehmen dabei einen von 90° abweichenden Winkel zur Längsachse der Längsdifferenzialantriebswelle (211) ein. Die abschaltbare vordere Achse (110) wird dann beispielsweise nur mit 70% des Eingangsdrehmomentes belastet. Beispielsweise ist das ertragbare Drehmoment der dauerhaft angetriebenen hinteren Achse (110) 11000Nm, das ertragbare Drehmoment der vorderen abschaltbaren und kleiner dimensionierten Achse 8000Nm.

Das Eingangsdrehmoment an der Gelenkwelle (16) sollte daher 19000Nm nicht überschreiten, gegebenenfalls ist das Eingangsdrehmoment durch einen elektronischen Motoreingriff auf diesen maximalen Wert begrenzt werden. Über die Übersetzung verteilt das Längsdifferenzialgetriebe (201) dann das Eingangmoment angepasst auf die Leistungsfähigkeit der vorderen und hinteren Achse (10, 110) .

Selbstverständlich kann die belastungsgerechte Verteilung des

Eingangsdrehmomentes auf die vordere und hintere

Achse (10,110) über ein Planetengetriebe erfolgen. Dabei ist beispielsweise der Steg des Planetengetriebes mit der

Längsdifferenzialantriebswelle (211), die Sonne mit der mit der ersten Achse (10) gekoppelten

Längsdifferenzialwelle (206) und das Hohlrad mit der mit der zweiten Achse (110) gekoppelten

Längsausgleichsgelenkwelle (207) verbunden.

Bezugszeichenliste

1 Räder der ersten Achse

2 Räder der zweiten Achse

3 Raddrehachse, Achsmittellinie

4 Achswellenräder

5 Ausgleichskegelräder

6 Antriebshalbwellen

7 Ausgleichsgetriebe von (10)

8 Bohrung in (4)

9 Fahrtrichtung

10 erste Achse, vorn

11 Achskörper

12 Differenzialgehäuse, Gehäuse

13 Antriebskegelrad, Antriebszahnrad

14 Antriebswelle

15 Mittellinie

16 Gelenkwelle, Zwischenglied

17 Wellengelenk, vorn; Kardangelenk

18 Wellengelenk, hinten; Zwischenglied,

Kreuzgelenk, Kardangelenk

19 Kombilager

21 Gehäuseteil, vorn

22 Kessel

23 Kesseldeckel Flanschdeckel Lagerbuchse , 32 Lagerstellen, Kegelrollenlager Einstellscheibe , 37 Lagerstellen, Kegelrollenlager Lagerstelle Schmierölstand

Kupplung, Synchronisiereinrichtung Kupplungsnabe Nabenbohrung Schaltmuffe, Schiebemuffe Wellen-Naben-Verbindung Außenring Außenlamellen, Teile des Lamellenpakets Innenlamellen, Teile des Lamellenpakets Druckplatten

Ringzylinder Ringkolben Zylinderraum Bohrungen, radial Ringkanal Radialbohrung

Verteilerrad Wälzlager, kombiniertes Nadel/Kugellager Innenring

Ölpumpe, Sichelzellenpumpe Innenrad Außenrad 83 Saugbohrung

84 Bohrung, radial

85 Ringkanal

86 Radialbohrung 88 Deckel

90 Nebenwelle

95 Nebenwellenrad

94 Flansch

96, 97 Lagerstellen, Kegelrollenlager

101 Ausgleichsgetriebe, Achsantrieb, Differenzial

102 Tellerrad

103 Ausgleichsgehäuse, Käfig

104 Achswellenräder

105 Ausgleichskegelräder

106 Antriebshalbwellen

110 zweite Achse, hinten

111 Achskörper

112 Differenzialgehäuse

113 Antriebskegelrad, Antriebszahnrad

114 Antriebswellen

116 Gelenkwelle

117 Wellengelenk, vorn, Zwischenglied, Kreuzgelenk

Kardangelenk

140 Kupplung, Synchronisiereinrichtung

143 Schaltmuffe, Schiebemuffe

144 Wellen-Naben-Verbindung

145 Schaltmuffenverzahnung, Innenverzahnung,

Schaltklauen

146 Schaltnut 147 Schaltgabel

148 Stellglied

201 Längsdifferenzialgetriebe,

Längsausgleichsgetriebe, Achsantrieb, Differenzial,

202 Ausgleichsgehäuse, Käfig

203 Längsdifferenzialwellenrad an Ausgangswelle zu

Längsausgleichswelle 206

204 Längsdifferenzialwellenrad an Ausgangswelle zu

Längsausgleichswelle 207

205 Längsdifferenzialausgleichskegelräder

206 Längsdifferenzialwelle zu (10)

207 Längsdifferenzialwelle zu (110),

Durchtriebswelle, Zwischenglied

211 LängsdifferenzialantriebswelIe

212 Steg

215 Schaltklauen

240 Kupplung, Längsdifferenzialsperre

243 Schaltmuffe, Schiebemuffe

244 Wellen-Naben-Verbindung

247 Schaltgabel

248 Stellglied

Claims

Patentansprüche

1. Tandemachse mit zwei über ein Längsdifferenzialgetriebe (201) antreibbaren Achsen (10, 110),

- wobei jede Achse (10, 110) ein Ausgleichsgetriebe (7, 101) mit einem Antriebszahnrad (13, 113) als

Ausgleichsgetriebeeingang und zwei die Räder (1, 2) dieser Achse (10, 110) über Achswellenräder (4, 104) antreibende Antriebshalbwellen (6, 106) umfasst,

- wobei zwischen den Antriebszahnrädern (13, 113) der ersten (10) und der zweiten Achse (110) das

Längsdifferenzialgetriebe (201) angeordnet ist, das eine Längsdifferenzialantriebswelle (211) und zwei mit den Antriebszahnrädern (13,113) gekoppelte Längsdifferenzialwellen (206,207) aufweist,

- wobei das Längsdifferenzialgetriebe (201) derartig ausgelegt ist, dass sich ein an der

Längsdifferenzialantriebswelle (211) anstehendes

Drehmoment ungleich auf die

Längsdifferenzialwellen (206,207) verteilt,

- wobei über eine fremdbetätigbare Längsdifferenzialsperre

(240) das Längsdifferenzialgetriebe (201) verblockbar ist und zwischen der mit dem Antriebszahnrad (13) der ersten Achse (10) und der damit gekoppelten Längsdifferenzialwelle (206) eine fremdbetätigbare Kupplung (40) angeordnet ist, über die die erste Achse (10) vom Antriebsstrang trennbar ist.

2. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsdifferenzialgetriebe (201) zwei auf einem Steg (212) gelagerte Längsdifferenzialkegelräder (205) und zwei Längsdifferenzialwellenräder (203,204) mit unterschiedlicher Zähnezahl umfassen.

3. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsdifferenzialgetriebe (201) als ein Hohlrad, eine Sonne und einen Steg umfassendes Planetengetriebe ausgeführt ist.

4. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsdifferenzialantriebswelle (211) den Steg (212) des Längsdifferenzialgetriebes (201) antreibt.

5. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (2) der zweiten Achse (110) mit dem Antriebszahnrad (113) dauernd zwangsgekoppelt sind.

6. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Achse (10) zwischen den Achswellenrädern (4) und deren benachbarten Rädern (1) schaltbare Kupplungen (140) angeordnet sind.

7. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe (7) der ersten Achse (10) einen versetzten Achsantrieb aufweist.

8. Tandemachse gemäß dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der versetzte Achsantrieb ein Hypoidantrieb ist.

9. Tandemachse gemäß dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die Antriebshalbwelle (6) kreuzende Längsdifferenzialwelle (207) oberhalb oder unterhalb der Antriebshalbwelle (6) angeordnet ist.

10. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsdifferenzialwelle (207) im

Differenzialgehäuse (12) der ersten Achse (10) gelagert ist.

11. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kuppelbare Verteilerrad (70) im

Differenzialgehäuse (12) der ersten Achse (10) gelagert ist.

12. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerrad (70) mit der

Längsdifferenzialantriebswelle (211) über eine elektromechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kupplung (240) verbunden ist.

13. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenwelle (90) mit der Antriebswelle (14) über eine elektromechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kupplung (40) verbunden ist.

14. Tandemachse gemäß mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (40, 240) eine hydraulisch betätigte tauchgeschmierte Reibkupplung ist.

15. Tandemachse gemäß dem Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (240) als

Hydraulikdruckerzeuger eine Ölpumpe (80) aufweist, die direkt von der Längsdifferenzialantriebswelle (211) der ersten Achse (10) angetrieben wird.

16. Tandemachse gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (140) fremdgeschaltete, formschlüssige Kupplungen sind.

17. Tandemachse gemäß dem Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (140) zwischen den jeweiligen Antriebshalbwellen (106) und den Achswellenrädern (104) angeordnet sind.

18. Tandemachse nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Kupplungen (40, 140) über elektromechanisch oder -magnetisch betätigbare Ventile steuerbar sind.

19. Tandemachse gemäß dem Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile der Kupplungen (40, 140) über einen Rechner angesteuert werden, wobei der Rechner aus fahrdynamischen und fahrbahnseitigen Daten das Ein- und Auskuppeln regelt.