DE102010001750A1

DE102010001750A1 - Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrades mit einem Antriebsmotor

Info

Publication number: DE102010001750A1
Application number: DE102010001750A
Authority: DE
Inventors: Ulrich 94081 Solka
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-11
Also published as: CN102753377B; US20120309578A1; KR20120123546A; EP2533996A1; WO2011098181A1; CN102753377A

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrades mit zumindest einem in eine Antriebsachse (1) eines Fahrzeuges integrierten Antriebsmotor (2) vorgeschlagen, der mit einer Antriebsstufe verbunden ist, die mit einer Abtriebsstufe als radnabenseitiger Abtrieb gekoppelt ist, wobei als Antriebsstufe ein Stirnradgetriebe (3) und als Abtriebsstufe ein Planetentrieb vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrades mit einem in eine Antriebsachse eines Fahrzeuges integrierten Antriebsmotor gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 199 32 587 A1 ist ein Radantrieb für einen Niederflur-Omnibus mit einem zur Radachse exzentrisch angeordneten Antriebsmotor bekannt. Der Antriebsmotor treibt ein Zahnrad eines Untersetzungsgetriebes als Antriebstufe in Form eines Planetengetriebes an. Das angetriebene Zahnrad steht einerseits in kämmender Verbindung mit einem äußeren Zentralrad und andererseits in kämmender Verbindung mit weiteren Zahnrädern, welche ebenfalls mit dem äußeren Zentralrad in Eingriff stehen. Der Abtrieb dieses Planetengetriebes ist mit einem inneren Zentralrad einer Planetenstufe der Abtriebsstufe verbunden, deren Planetenträger den Abtrieb bildet und mit der Felge des anzutreibenden Fahrzeugrades verbunden ist.
Bei der bekannten Radantriebsanordnung wird aufgrund des verwendeten äußeren Zentralrades und des Lagergehäuses für die Zwischenräder bei der Antriebstufe ein erheblicher Bauraum benötigt. Wenn beispielsweise die installierte Antriebsleistung erhöht werden soll, wäre es erforderlich entsprechend größere, eine höhere Antriebsleistung bereitstellende Antriebsmotoren einzusetzen, wodurch auch der erforderliche Bauraum vergrößert wird. Da der zur Verfügung stehende Bauraum an der Antriebsachse insbesondere durch die Radbremse und die Radlagerung und die Fahrzeugbauform des Niederflurbusses begrenzt ist, kann aufgrund des erheblichen Bauraumbedarfs bei der bekannten Anordnung eine Erhöhung der Leistung nicht erfolgen, so dass zur Leistungserhöhung eine weitere Antriebsachse erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche einen möglichst geringen Bauraumbedarf bei gleich bleibender Leistung erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen ergeben.
Demzufolge wird eine Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrades mit zumindest einem in eine Antriebsachse eines Fahrzeuges integrierten Antriebsmotor vorgeschlagen, der mit einer Antriebstufe verbunden ist, die mit einer Abtriebsstufe als radnabenseitiger Abtrieb gekoppelt ist, wobei als Antriebstufe ein Stirnradgetriebe und als Abtriebsstufe ein Planetentrieb vorgesehen sind.
Auf diese Weise wird insbesondere durch das einfach aufgebaute Stirnradgetriebe aufgrund des Entfalls des sonst erforderlichen Hohlrades und des Lagergehäuses für die Zwischenräder ein wesentlich geringerer Bauraum im Vergleich zu bekannten Radantrieben benötigt, so dass in vorteilhafter Weise insbesondere in axialer Richtung freier Bauraum zur Verfügung gestellt wird. Dieser Bauraum kann zum Beispiel genutzt werden, um größere, eine höhere Antriebsleistung bereitstellende Antriebsmotoren zu installieren. Somit reicht der zur Verfügung stehende Bauraum an der Fahrzeugachse aus, um die Antriebsleistung der Antriebsachse zu erhöhen und somit weitere Antriebsachsen einzusparen. Zudem kann durch die Verwendung des Planetentriebs als Abtriebsstufe auch mit dem Stirnradgetriebe als Antriebsstufe eine gewünschte große Gesamtübersetzung bei dem Radantrieb mit der erfindungsgemäßen Anordnung realisiert werden.
Im Rahmen einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass vorzugsweise ein einstufiges Stirnradgetriebe verwendet wird, welches antriebsseitig mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors und abtriebsseitig mit einer zentralen, bevorzugt innerhalb der Radnabe angeordneten Antriebswelle verbunden ist, die zum Antrieb der radnabenseitigen Abtriebsstufe verwendet wird. Es sind auch andere Getriebeausführungen verwendbar, die einen ähnlichen Bauraumvorteil schaffen.
Eine nächste Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass zum Beispiel als Planetentrieb ein Wolfromgetriebe oder dergleichen zum Realisieren der gewünschten Gesamtübersetzung im Rahmen der Abtriebsstufe eingesetzt wird. Vorzugsweise kann zum Beispiel das Sonnenrad des Wolfromgetriebes mit der Antriebswelle der Antriebstufe beziehungsweise des Stirnradgetriebes verbunden sein. Das Wolfromgetriebe umfasst mehrere Doppelplaneten, zum Beispiel vier oder dergleichen, wobei das kleinere Stufenrad jedes Doppelplaneten mit dem Sonnenrad in Eingriff steht. Die kleineren Stufenräder der Doppelplaneten kämmen gleichzeitig mit einem gehäusefesten Hohlrad. Jedes größere Stufenrad der Doppelplaneten steht mit der Radnabe des anzutreibenden Fahrzeugrades als Abtrieb in Eingriff.
Eine andere mögliche Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorsehen, dass als Planetentrieb ein mehrstufiges, zum Beispiel zweistufiges Planetengetriebe verwendet wird. Vorzugsweise kann das Sonnenrad des zweistufigen Planetengetriebes mit der Antriebswelle der Antriebstufe beziehungsweise des Stirnradgetriebe verbunden sein. Die Planetenräder der ersten Stufe des Planetengetriebes können mit dem gehäusefesten Hohlrad kämmen, wobei der Planetenträger der Planetenräder der ersten Stufe mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe verbunden ist. Das Sonnenrad der zweiten Stufe kämmt mit den Planetenrädern der zweiten Stufe, die wiederum mit dem gehäusefesten Hohlrad in Eingriff stehen. Der Planetenträger bzw. der Steg der Planetenräder der zweiten Stufe ist mit der Radnabe des anzutreibenden Fahrzeugrades verbunden und bildet somit den Abtrieb.
Bei dieser möglichen Ausgestaltung kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass der Planetenträger der ersten Stufe mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe ein gemeinsames Bauteil bilden. Ebenso ist es möglich, dass der Planetenträger der zweiten Stufe mit der Radnabe ein gemeinsames Bauteil bilden. Es sind aber auch separate oder mehrteilige Bauteile verwendbar, die dann entsprechend miteinander verbunden sind.
Weiterhin ist es bei der erfindungsgemäßen Anordnung auch möglich, dass als Abtriebsstufe zum Beispiel ein so genanntes Ravigneauxgetriebe oder dergleichen eingesetzt wird. Darüber hinaus können auch andere Getriebevarianten eingesetzt werden, die eine entsprechend gewünschte Gesamtübersetzung für den vorgeschlagenen Radantrieb bei der erfindungsgemäßen Anordnung realisieren können. Es ist auch denkbar, dass die Antriebsseite und die Abtriebsseite bei der vorgeschlagenen Anordnung vertauscht werden.
Vorzugsweise kann die vorgeschlagene Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrades bei einer getriebenen Fahrzeugachse eines Nutzfahrzeuges, wie z. B. eines Omnibusses oder dergleichen eingesetzt werden.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen verschiedene Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt sind, erläutert. Es zeigen:
1 eine geschnittene Teilansicht einer ersten möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung;
2 eine geschnittene Ansicht einer ersten möglichen Ausführung einer Abtriebsstufe der Anordnung;
3 eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 2; und
4 eine geschnittene Ansicht einer zweiten möglichen Ausführung einer Abtriebsstufe der Anordnung.
In den Figuren sind verschiedene mögliche Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrades mit zumindest einem in eine Antriebsachse 1 eines Fahrzeuges integrierten Antriebsmotor 2 beispielhaft dargestellt.
Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante ist bei der Anordnung der Antriebsmotor 2, der vorzugsweise ein Elektromotor ist, mit einer Antriebstufe verbunden, die mit einer Abtriebsstufe als radnabenseitiger Abtrieb gekoppelt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Antriebstufe ein Stirnradgetriebe 3 und als Abtriebsstufe ein Planetentrieb vorgesehen sind. Auf diese Weise erfordert die vorgeschlagene Anordnung einen möglichst geringen Bauraum, so dass der vorhandene Bauraum an der Antriebsachse 1 für leistungsstärkere Antriebsmotoren 2 genutzt werden kann. Somit kann die Antriebsleistung der angetriebenen Fahrzeugachse erhöht werden, so dass bei Bedarf eine weitere angetriebene Achse bei dem Fahrzeug eingespart werden kann.
1 zeigt eine erste Ausführungsvariante der Anordnung, bei der der Antriebsmotor 2, welcher vorzugsweise ein Elektromotor ist, mit dem zum Beispiel einstufigen Stirnradgetriebe 3 als Antriebstufe dargestellt ist. Das Stirnradgetriebe 3 wird von der Abtriebswelle 4 des Antriebsmotors 2 angetrieben und ist abtriebsseitig mit einer zentralen Antriebswelle 5 verbunden, die wiederum mit der in 1 nicht weiter dargestellten Abtriebsstufe als radnabenseitiger Abtrieb gekoppelt ist. Das Stirnradgetriebe 3 besteht aus zwei Stirnrädern. Jedes der Stirnräder ist auf einer Welle drehfest gelagert. Die Welle oder das Stirnrad ist so über Lager gelagert, dass eine Seite des Stirnrades frei ist und kein Lager aufweist, wodurch der axiale Bauraum reduziert wird.
Gemäß 2 und 3 ist eine erste Ausführungsvariante einer Abtriebsstufe der vorgeschlagenen Anordnung. Die Abtriebsstufe ist bei dieser Ausführungsvariante als Wolfromgetriebe 6 ausgeführt. Das Sonnenrad 7 des Wolfromgetriebes ist mit der in 2 nicht weiter dargestellten Antriebswelle 5 verbunden. Das Sonnenrad 7 steht mit dem kleineren Stufenrad 8, 8A jedes Doppelplaneten in Eingriff. Gleichzeitig kämmen die kleineren Stufenrädern 8, 8A der Doppelplaneten jeweils mit dem gehäusefesten Hohlrad 9 des Wolfromgetriebes 6. Die größeren Stufenrädern 10, 10A, 10B, 10C jedes Doppelplaneten, die jeweils mit den kleineren Stufenrädern 8, 8A verbunden sind und eine gemeinsame Drehachse bilden, stehen mit der Radnabe 11 des anzutreibenden Fahrzeugrades in Eingriff und bilden den Abtrieb. Die Radlagerung befindet sich zwischen Stirnradgetriebe 3 und Abtriebsstufe.
Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, umfasst das Wolfromgetriebe 6 beispielhaft vier Doppelplaneten die im Inneren der Radnabe 11 des anzutreibenden Fahrzeugrades angeordnet sind.
In 4 ist eine weitere Ausführung der Abtriebsstufe der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, bei der als Abtriebsstufe ein zweistufiges Planetengetriebe 12 vorgesehen ist, welches von dem Stirnradgetriebe als Antriebstufe angetrieben wird.
Das zweistufige Planetengetriebe 12 umfasst ein Sonnenrad 13 der ersten Stufe, dass mit der in 4 nicht weiter dargestellten zentralen Antriebswelle 5 verbunden ist. Das Sonnenrad 13 kämmt mit den Planetenrädern 14, 14A der ersten Stufe, die gleichzeitig mit dem gehäusefesten Hohlrad 15 des Planetengetriebes 13 in Eingriff stehen. Der Planetenträger 16 der Planetenräder 14, 14A der ersten Stufe ist mit dem Sonnenrad 17 der zweiten Stufe verbunden beziehungsweise bildet mit diesem ein gemeinsames Bauteil. Das Sonnenrad 17 steht mit den Planetenrädern 18, 18A der zweiten Stufe in Eingriff. Die Planetenräder 18, 18A der zweiten Stufe kämmen ebenfalls mit dem gehäusefesten Hohlrad 15. Der Planetenträger beziehungsweise der Steg 19 der Planetenräder 18, 18A der zweiten Stufe ist mit der Radnabe 11 des anzutreibenden Fahrzeugrades verbunden und bildet somit den Abtrieb.
Bei der vorgeschlagenen Anordnung können auch andere Getriebearten, wie zum Beispiel ein Ravigneauxgetriebe oder dergleichen, als Abtriebsstufe verwendet werden. Insgesamt wird eine Antriebsachse 1 mit integrierten Antriebsmotoren für jedes Fahrzeugrad realisiert, welche aufgrund der geringen Abmessungen der Antriebstufe jeder Anordnung einen maximalen Bauraum für die Antriebsmotoren bereitstellt.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsachse
2: Antriebsmotor
3: Stirnradgetriebe
4: Abtriebswelle des Antriebsmotors
5: Antriebswelle
6: Wolfromgetriebe
7: Sonnenrad des Wolfromgetriebes
8, 8A: kleineres Stufenrad des Wolfromgetriebes
9: Hohlrad des Wolfromgetriebes
10, 10A, 10B, 10C: größeres Stufenrad des Wolfromgetriebes
11: Radnabe
12: zweistufiges Planetengetriebe
13: Sonnenrad des Planetengetriebes
14, 14A: Planetenrad der ersten Stufe
15: Hohlrad des Planetengetriebes
16: Planetenträger der ersten Stufe
17: Sonnenrad der zweiten Stufe
18, 18A: Planetenrad der zweiten Stufe
19: Planetenträger der zweiten Stufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19932587 A1 [0002]

Claims

Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrades mit zumindest einem in eine Antriebsachse (1) eines Fahrzeuges integrierten Antriebsmotor (2), der mit einer Antriebsstufe verbunden ist, die mit einer Abtriebsstufe als radnabenseitiger Abtrieb gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsstufe ein Stirnradgetriebe (3) und als Abtriebsstufe ein Planetentrieb vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein einstufiges Stirnradgetriebe (3) vorgesehen ist, welches antriebsseitig mit der Abtriebswelle (4) des Antriebsmotors (2) und abtriebsseitig mit einer Antriebswelle (5) für den Planetentrieb verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Planetentrieb ein Wolfromgetriebe (6) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (7) des Wolfromgetriebes (6) mit der Antriebswelle (5) der Antriebstufe verbunden ist und mit einem kleineren Stufenrad (8, 8A) jedes Doppelplaneten des Wolfromgetriebes (6) in Eingriff steht, wobei jedes kleinere Stufenrad (8, 8A) mit einem gehäusefesten Hohlrad (9) des Wolfromgetriebes (6) kämmt und wobei ein größeres Stufenrad (10, 10A, 10B, 10C) jedes Doppelplaneten des Wolfromgetriebes (6) mit der Radnabe (11) des anzutreibenden Fahrzeugrades kämmt.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Planetentrieb ein zweistufiges Planetengetriebe (12) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (13) des zweistufigen Planetengetriebes (12) mit der Antriebswelle (5) der Antriebstufe verbunden ist und mit den Planetenräder (14, 14A) der ersten Stufe in Eingriff steht, die mit dem gehäusefesten Hohlrad (15) des Planetengetriebes (12) kämmen, wobei der Planetenträger (16) der Planetenräder (14, 14A) der ersten Stufe mit dem Sonnenrad (17) der zweiten Stufe verbunden ist, welches mit den Planetenräder (18, 18A) der zweiten Stufe kämmt, die mit dem gehäusefesten Hohlrad (15) in Eingriff stehen, und wobei der Planetenträger (19) der Planetenräder (18, 18A) der zweiten Stufe mit der Radnabe (11) des anzutreibenden Fahrzeugrades verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (16) der ersten Stufe mit dem Sonnenrad (17) der zweiten Stufe ein gemeinsames Bauteil bilden.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (19) der zweiten Stufe mit der Radnabe (11) ein gemeinsames Bauteil bilden.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Planetentrieb ein Ravigneauxgetriebe vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnradgetriebe (3) aus zwei Stirnrädern besteht, bei welchem jedes Stirnrad auf einer Seite keine drehbare Lagerung aufweist.