DE102004003649A1

DE102004003649A1 - Portaltrieb

Info

Publication number: DE102004003649A1
Application number: DE200410003649
Authority: DE
Inventors: Detlef Dipl.-Ing. Baasch; Paul Dipl.-Ing. Lenz; Stefan Dipl.-Ing. Häußler; Ulrich Dipl.-Ing. Mair
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2004-01-24
Filing date: 2004-01-24
Publication date: 2005-08-11

Abstract

Es wird ein Portaltrieb für eine Portalachse eines Fahrzeuges vorgeschlagen, umfassend einen Planetensatz (1) mit einem außen- und innenverzahnten Hohlrad (2), einem Sonnenrad (3) und feststehenden, um die Planetenradachse drehbaren Planeten (4) und ein Abtriebsrad (5), bei dem der Antrieb über das mit der Achswelle (7) des Ausgleichsgetriebes der Portalachse verbundene Sonnenrad (3) erfolgt, wobei die Außenverzahnung des Hohlrades (2) mit dem Abtriebsrad (5) zur Kraftübertragung kämmt und wobei durch die Planeten (4) und das Hohlrad (2) eine Übersetzung erzielt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Portaltrieb bzw. ein Portalgetriebe für eine Portalachse eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Portalachsen werden üblicherweise bei Nahverkehrs- und Stadtbusachsen (Niederflurachsen) eingesetzt, um den Freiraum des Ganges im Bus möglichst groß zu gestalten. Insbesondere bei Nahverkehrsbussen sowie Stadtbussen ist zudem eine möglichst niedrige Flurhöhe wünschenswert, um den Fahrgästen ein bequemes und zügiges Ein- und Aussteigen zu ermöglichen. Hierfür werden Portalachsen eingesetzt, bei welchen die Achswellen gegenüber den Radachsen um einen bestimmten Abstand, der sogenannten Portaltiefe, versetzt sind; hierbei werden die Achsbrücke und das Differential im Mittelteil der Achse abgesenkt. Dieser Achsversatz wird durch jeweils ein Zwischengetriebe bzw. eine Übersetzungsstufe unmittelbar am Radantrieb, dem sogenannten Portaltrieb, ermöglicht.
Nach dem Stand der Technik wird der Portaltrieb mit einer Achswelle von einem Ausgleichsgetriebe bzw. Differential angetrieben. Üblicherweise ist das Abtriebsrad des Portalgetriebes über zwei Zwischenräder mit dem Antriebsrad in Wirkverbindung, wobei die Drehachsen der Zwischenräder und des Antriebsrades in einer Ebene liegen, die parallel zur Fahrbahnebene ist. Durch die Verwendung von zwei Zwischenrädern kommt es zu einer Leistungsverzweigung am Antriebsrad.
Bei dem genannten Stand der Technik kann der Portalabstand bzw. der Achsversatz zwischen Antriebsrad und Abtriebrad nicht vergrößert werden, da hierfür eine weitere Durchmesservergrößerung der Zwischenräder notwendig wäre, was eine Federträgeranbindung nach dem Stand der Technik in nachteiliger Weise nicht ermöglicht.
Die Bodenfreiheit einer Niederflurachse wird durch die Lage der Drehachse und den Durchmesser des Tellerrades des Kegeltriebes am Ausgleichgetriebe bzw. Differential bestimmt; die Ausbuchtung für das Tellerrad ist der niedrigste Punkt der Achse. Durch eine größere Übersetzung des Portaltriebes kann der Außendurchmesser des Tellerrades verkleinert werden, so dass durch eine gleichzeitige Absenkung der Drehachse des Tellerrades trotz Beibehaltung der Bodenfreiheit der Mittelgang des Fahrzeuges weiter abgesenkt werden kann. Nach dem Stand der Technik ist eine größere Übersetzung des Portaltriebes nur durch Vergrößerung des Abtriebrades oder Verkleinerung des Antriebrades möglich. Eine Vergrößerung des Abtriebrades hätte eine Kollidierung mit der Bremse zur Folge; eine Verkleinerung des Antriebrades ist aus Festigkeitsgründen nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Portaltrieb für eine Portalachse anzugeben, welcher einen großen Achsversatz bei einer möglichst großen Übersetzung und geringem Bauraum ermöglicht. Durch die große Übersetzung kann das Differential und das Tellerrad in vorteilhafter Weise kleiner dimensioniert werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein Portaltrieb vorgeschlagen, welcher einen Planetensatz mit einem außen- und innenverzahnten Hohlrad, einem Sonnenrad und feststehende Planeten umfasst, wobei die Außenverzahnung des Hohlrades mit dem Abtriebrad des Portaltriebes zur Kraftübertragung kämmt und wobei der Antrieb des Planetensatzes über das mit der Achswelle des Ausgleichgetriebes fest verbundene Sonnenrad erfolgt.

Vorzugsweise liegt die Drehachse eines Planetenrades in der Ebene, die durch die Achsen des Abtriebrades und des Hohlrades definiert wird.

Gemäß einer Variante der vorliegenden Erfindung können die Planetenräder unterschiedlich dimensioniert sein, wodurch die Drehachse des Hohlrades nicht koaxial mit der Achse des Antriebsrades bzw. Sonnenrades ist.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption kann zwischen Antriebs- und Abtriebsrad ein horizontaler Portalversatz realisiert werden, was beispielsweise einen Versatz der Achsbrücke in Fahrtrichtung ermöglichen kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es stellen dar:
1 Eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Portaltriebs; und
2 Eine schematische Teilansicht einer einen erfindungsgemäßen Portaltrieb umfassenden Portalachse.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein erfindungsgemäßer Portaltrieb einen Planetensatz 1 mit einem außen- und innenverzahnten Hohlrad 2, einem Sonnenrad 3 und feststehenden aber um die Planetenradachse drehbaren Planeten 4, wobei die Außenverzahnung des Hohlrades 2 mit einem Abtriebrad 5 des Portaltriebes zur Kraftübertragung kämmt. Hierbei erfolgt der Antrieb des Planetensatzes über das mit der Achswelle des Ausgleichgetriebes der Portal achse fest verbundene Sonnenrad 3. Die Drehachse des Sonnenrades 3 (Antriebsrad) ist unterhalb der Drehachse des Abtriebsrades 5 in Richtung Fahrbahnebene angeordnet, wobei ein horizontaler Versatz möglich ist.
Wie in der Figur gezeigt, weist der Planetensatz vorzugsweise drei Planeten 4 auf, die einerseits mit der Innenverzahnung des Hohlrades 2 und andererseits mit dem Sonnenrad kämmen. Bei Lastaufteilung durch mehrere Planeten 4 kann der Durchmesser des Sonnenrades 3 klein dimensioniert werden. Die Übersetzung wird durch die Planeten 4 und das Hohlrad 2 realisiert.
Gemäß der Erfindung können die Zahnräder schrägverzahnt ausgebildet sein; vorzugsweise weisen alle Verzahnungen denselben Schrägungswinkel in die gleiche Richtung auf, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Axialkräfte am Hohlrad 2 aufheben. Zudem kann das Hohlrad 2 direkt im Portalgehäuse gelagert sein und einteilig ausgeführt werden; es ist jedoch auch möglich, Außen- und Innenverzahnung durch geeignete Verbindungselemente fest miteinander zu verbinden. Die Außen- und Innenverzahnung des Hohlrades 2 weisen dieselbe Drehachse auf, können aber in Axialrichtung zueinander versetzt sein, so dass der Planetentrieb (Planetenräder, Sonnen- bzw. Abtriebsrad, Innenverzahnung Hohlrad) und die gemeinsam mit dem Abtriebsrad 5 als Vorgelegegetriebe fungierende Außenverzahnung des Hohlrades in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein können. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist zwischen Antriebs- und Abtriebsrad ein horizontaler Portalversatz c realisiert worden.
In 2 ist sind weitere Komponenten der Portalachse gezeigt; Hierbei ist der Achsversatz zwischen der Radachse 6 und der Achswelle 7 (Portalversatz) mit a bezeichnet. Durch die vorliegende Erfindung wird ein größerer Portalversatz bei gleichzeitig größerer Übersetzung im Portaltrieb bei gleichzeitiger Beibehaltung einer herkömmlichen Anbindung 8 für die Federträger 9 sowie einer herkömmlichen Bremsanlage (der Bremszylinder ist mit 10 bezeichnet) bei ausreichender Bodenfreiheit b ermöglicht.

1: Planetensatz
2: Hohlrad
3: Sonnenrad, Antriebsrad
4: Planetenrad
5: Abtriebsrad
6: Radachse
7: Achswelle
8: Federträgeranbindung
9: Federträger
10: Bremszylinder
a: vertikaler Achsversatz, Portalversatz
b: Bodenfreiheit
c: horizontaler Portalversatz

Claims

Portaltrieb für eine Portalachse eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Planetensatz (1) mit einem außen- und innenverzahnten Hohlrad (2), einem Sonnenrad (3) und feststehenden, um die Planetenradachse drehbaren Planeten (4) und ein Abtriebsrad (5) umfasst, wobei der Antrieb über das mit der Achswelle (7) des Ausgleichgetriebes der Portalachse verbundene Sonnenrad (3) erfolgt, wobei die Außenverzahnung des Hohlrades (2) mit dem Abtriebrad (5) zur Kraftübertragung kämmt und wobei durch die Planeten (4) und das Hohlrad (2) eine Übersetzung erzielt wird.
Portaltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensatz drei Planeten (4) aufweist.
Portaltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse eines Planeten (4) in der Ebene liegt, die durch die Achsen des Abtriebrades (5) und des Hohlrades (2) definiert wird.
Portaltrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeiehnet, dass die Zahnräder (2, 3, 4, 5) schrägverzahnt ausgebildet sind.
Portaltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeiehnet, dass alle Verzahnungen denselben Schrägungswinkel in die gleiche Richtung aufweisen, wodurch sich die Axialkräfte am Hohlrad (2) aufheben.
Portaltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehnet, dass das Hohlrad (2) direkt im Portalgehäuse gelagert ist.
Portaltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehnet, dass das Hohlrad (2) einteilig oder zweiteilig ausgeführt ist.
Portaltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehnet, dass die Außen- und Innenverzahnung des Hohlrades (2) dieselbe Drehachse aufweisen.
Portaltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehnet, dass die Außen- und Innenverzahnung des Hohlrades (2) in Axialrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
Portaltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehnet, dass zwischen Antriebs- und Abtriebsrad (3, 5) ein horizontaler Portalversatz (c) realisiert ist.
Portaltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehnet, dass die Drehachse des Sonnenrades (3) unterhalb der Drehachse des Antriebsrades (5) in Richtung Fahrbahnebene angeordnet ist.
Portaltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiehnet, dass die Planetenräder unterschiedlich dimensioniert sind, wodurch die Drehachse des Hohlrades nicht koaxial mit der Achse des Antriebsrades oder Sonnenrades ist.