DE19709577A1

DE19709577A1 - Einzelradantrieb mit einem Planetengetriebe

Info

Publication number: DE19709577A1
Application number: DE1997109577
Authority: DE
Inventors: Michael Roske
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-03-08
Filing date: 1997-03-08
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2017-03-09
Also published as: DE19709577C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Einzelradantrieb mit nachgeschaltetem Planetengetriebe für Kraftfahrzeuge. Ein zelradantriebe mit nachgeschaltetem Planetengetriebe sind bekannt, die deutsche Patentschrift 26 30 206 gibt ein Bei spiel für einen solchen Einzelradantrieb.

Derartige Einzelradantriebe mit nachgeschaltetem Pla netengetriebe können beispielsweise in Nahverkehrsbussen eingesetzt werden. Da bei diesem Antrieb die sonst üblichen Achsbrückengehäuse für Achstrieb und Differential entfal len, können Busse mit sehr niedrigen Flurhöhen gebaut wer den. Bei den bisherigen Antriebskonzepten für Niederflur busse mit Einzelradantrieb erweist sich allerdings die Bau größe des Antriebsmotors und der Betätigungseinrichtungen für die Bremse als nachteilig, da sie große Radkästen er forderlich macht und den Durchgang im Flur des Busses auf Höhe der Räder einengt. Für einen nach Nutzraum optimierten Karosseriebau eines Fahrzeuges kann es sich als notwendig erweisen, den Antriebsmotor oder den gebündelten Antrieb durch mehrere Motoren versetzt zur Radachse anzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ein zelradantrieb mit nachgeschaltetem Planetengetriebe zu schaffen, der infolge einer bezüglich der Radachse achsver setzten Anbringung der Antriebseinheit eine optimale Fahr zeuginnenraumausnutzung ermöglicht und bei dem dieser Achs versatz im Planetengetriebe ausgeglichen wird.

Diese Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Einzelradantrieb gelöst.

Der erfindungsgemäße Einzelradantrieb für ein Fahrzeug umfaßt mindestens ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger. Der Planetenträger treibt eine Radnabe, an der ein Einfach- oder Zwillingsrad befestigt ist. Eine Radlagerung lagert diese Radnabe dreh bar.

Der erfindungsgemäße Einzelradantrieb beinhaltet weiterhin eine Bremse, einen Bremssattel und eine Bremsbetätigungs einrichtung. Ein Antriebsmotor oder ein gebündelter Antrieb durch mehrere Motoren erzeugt die Antriebsleistung. Die Welle des Antriebsmotors oder des gebündelten Antriebs durch mehrere Motoren ist bezüglich der Radachse versetzt, um den gesamten Platzbedarf von Antrieb und Bremsbetäti gungseinrichtung optimal zu gestalten, so daß der Radkasten den Fahrzeuginnenraum möglichst wenig beeinträchtig. Die ser Achsversatz wird in einem Planetengetriebe wieder aus geglichen, indem die Achsen des Sonnenrades und des Plane tenträgers zu einander versetzt sind. Die Achsen des Plane tenträgers fällt mit der der Radnabe und damit mit der Ra dachse zusammen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung greifen in das Sonnenrad und das Hohlrad Planetenräder mit unterschiedlichem Durchmesser ein. Dadurch entsteht ein Versatz der Achsen von Sonnenrad und Planetenträger. Dieses Planetengetriebe kann beispielsweise zwei Planetenräder mit unterschiedlichem Durchmesser besitzen. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet es drei Planetenräder mit unter schiedlichem Durchmesser. Diese Ausführungsform ist aller dings nur bei geringem Achsversatz technisch sinnvoll rea lisierbar. Dabei können bei einer symmetrischen Anordnung auch zwei der drei Planetenräder den gleichen Durchmesser aufweisen. Ausgestaltungen mit mehr als drei Planetenrädern sind ebenfalls denkbar.

Vorzugsweise erfolgt bei diesem Einzelradantrieb der Antrieb elektrisch. Ein möglicher Einsatzbereich sind ange triebene Hinterräder in Verbindung mit Starrachssystemen für Zwillings- oder Einzelbereifung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Antriebsleistung eines großen Elektromotors auf mehrere, kleinere aufgeteilt. Deren jeweilige Antriebslei stung wird durch ein Stirnradsammelgetriebe zusammenge führt. Die einzelnen, kleineren Elektromotoren haben eine geringere axiale Baulänge, so daß die gesamte Antriebsein heit weniger weit in Richtung Innenraum des Busses hinein ragt. Die Durchgangsbreite im Fahrzeuginnenraum auf Höhe der Räder wird damit bei gleicher Fahrzeuggesamtbreite ver größert. Die Anpassung an das erforderliche Raddrehmoment und die Raddrehzahl erfolgt über das nachgeschaltete Plane tengetriebe. Vorzugsweise ist das abtriebsseitige Stirnrad des Stirnradsammelgetriebes mit dem Sonnenrad des Planeten getriebes über eine Getriebezwischenwelle verbunden. Die Radlagerung, die die Radnabe drehbar lagert, ist vorteil haft axial zwischen dem Stirnradsammelgetriebe und dem Pla netengetriebe angeordnet. Die Felgen werden an der Radnabe befestigt.

Vorzugsweise werden der oder die Antriebsmotoren durch Luft, Wasser, Öl oder andere Medien gekühlt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können bei einem Antrieb durch mehrere Motoren diese ge trennt geregelt werden. Dies ermöglicht einen höheren Wir kungsgrad im Teillastbereich im Vergleich zu einen einmoto rigen Einzelradantrieb. Die Aufteilung der Antriebslei stung des Einzelradantriebs auf mehrere Motoren mit kleine rer Leistung, die kürzer bauen als leistungsstärkere Moto ren, bietet neben der Reduzierung der Gesamtbaulänge des Einzelradantriebs auch noch weitere Vorteile:
Bei Ausfall eines Antriebsmotors im Radkopf ist trotzdem ein Betrieb mit den verbleibenden Motoren möglich. Desweiteren entstehen Kostenvorteile durch Verwendung von Motoren, die in der Leistungsklasse von PKW-Antriebsmotoren liegen und dadurch in Großserie produziert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bremse des Einzelradantriebs als pneumatisch oder hy draulisch betätigte Scheibenbremse ausgebildet und fungiert gleichermaßen als Betriebs-, Feststell-, Not- oder Hilfs bremse.

Vorzugsweise ist der Bremssattel unterhalb der hori zontalen Radmittellinie angeordnet. Vorteilhaft befindet er sich in einem Kreissektor zwischen 150° und 210°, wobei der Normalenvektor der Kreisscheibe in Richtung der Radachse zeigt und der Winkel von dem senkrecht nach oben, d. h. in Richtung Fahrzeughochachse zeigenden Radiusvektor gemessen wird. Die Bremsbetätigungseinrichtung ist dabei als kombi nierter Membran- und Federspeicherzylinder ausgeführt. Sie ist in Achsrichtung in einem hohlen Achskörper angeordnet. Bei montiertem Radkopf ist sie durch ihrer Lage innerhalb des hohlen Achskörpers gegen Schläge geschützt.

Vorteilhaft besitzt die Feststellbremse eine Notlöse einrichtung, die durch ein Handloch im Achskörper von unten zugänglich ist. Beim Ausfall des fahrzeugeigenen Druckluft systems muß diese Notlöseeinrichtung bedient werden, um das Abschleppen des Fahrzeuges zu ermöglichen.

In Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Einzelradantrieb mit mit mehreren Motoren, einem Stirnradsammelgetriebe, das deren Antriebsleistung zusammengeführt, wobei die Achse des Stirnradsammelgetriebes gegen die Radachse versetzt ist, und einem Planetengetriebe, das mittels seiner Planetenräder von unterschiedlichem Durchmesser und seines mit dem Stirnradsammelgetriebe über eine exzentrisch gelagerte Getriebezwischenwelle verbundenen Sonnenrades den Achsversatz zwischen Stirnradsammelgetriebe und Radachse ausgleicht;

Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zur Radachse durch einen Einzelradantrieb mit zwei außermittig sitzenden Motoren und mit einer Scheibenbremsenanordnung, bei der die Bremsbetätigungseinrichtung in Achsrichtung in einem hohlen Achskörper angeordnet ist;

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch ein Planetengetriebe mit zwei Planetenrädern von unterschiedlichem Durchmesser und einem exzentrisch gelagerten Sonnenrad;

Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch ein Planetengetriebe mit drei Planetenrädern, wobei zwei den gleichen Durchmesser besitzen ein weiteres einen davon verschieden Durchmesser aufweist, und einem exzentrisch gelagerten Sonnenrad;

Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch ein Planetengetriebe mit zwei Planetenrädern von unterschiedlichem Durchmesser und einem exzentrisch gelagerten Sonnenrad, bei dem die Radachse in der Schnittebene liegt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung treiben zwei An triebsmotoren 1 ein Stirnradsammelgetriebe 2, das über eine Getriebezwischenwelle 13 mit dem Sonnenrad 14 eines Plane tengetriebes 3 verbunden ist. Die Achse des Stirnradsammel getriebes 2, die mit der der Getriebezwischenwelle 13 und der des Sonnenrades 14 zusammenfällt, ist gegenüber der Achse des Planetenträgers 16, die mit der Achse der Radnabe 5 und damit der Radachse zusammenfällt, um einen Achsver satz 20 verschoben. Die Planetenräder 17 haben unterschied lichen Durchmesser, so daß das Sonnenrad 14 bezüglich Pla netenträgers 16 exzentrisch liegt. Das Zähnezahlverhältnis der Planetenräder 17 mit unterschiedlichem Durchmesser ist derart bemessen, daß die daraus resultierende exzentrische Lage des Sonnenrades 14, d. h. des Antriebes 18 gegenüber dem Abtrieb 19 gerade dem Achsversatz 20 entspricht. Das Hohlrad 15 des Planetengetriebes 3 steht fest. Der Plane tenträger 16 treibt über eine Radnabe 5 zwei Felgen 6. Die Radlagerung 4, die die Radnabe 5 drehbar lagert, ist axial zwischen Stirnradsammelgetriebe 2 und Planetengetriebe 3 angebracht. Eine vorzugsweise als pneumatisch betätigte Scheibenbremse ausgeführte Bremse 7 erfüllt die Betriebs-, Feststell-, Not- und Hilfsbremsefunktionen. Der Bremssattel 8 ist unterhalb der horizontalen Radmittellinie angeordnet. Er befindet sich in einem Kreissektor zwischen 150° und 210°, wobei der Normalenvektor der Kreisscheibe in Richtung der Radachse zeigt und der Winkel von dem senkrecht nach oben, d. h. in Richtung Fahrzeughochachse zeigenden Radius vektor gemessen wird. Die Bremsbetätigungseinrichtung 9 ist als kombinierter Membran- und Federspeicherzylinder ausge führt, der in Achsrichtung angeordnet ist und bei montier tem Radkopf geschützt in einem hohlen Achskörper 10 liegt. In einer technischen Variante dazu wird die Bremse 7 hy draulisch betätigt. Eine Notlöseeinrichtung 11 der Fest stellbremse, die beim Ausfall des fahrzeugeigenen Druck luftsystems ein Abschleppen ermöglicht, ist durch ein Hand loch 12 des Achskörpers 10 von unten zugänglich.

Bezugszeichenliste

1

Antriebsmotor

2

Stirnradsammelgetriebe

3

Planetengetriebe

4

Radlagerung

5

Radnabe

6

Felgen

7

Bremse

8

Bremssattel

9

Bremsbetätigung

10

Achskörper

11

Notlöseeinrichtung

12

Handloch

13

Getriebezwischenwelle

14

Sonnenrad

15

Hohlrad

16

Planetenträger

17

Planetenrad

18

Antrieb

19

Abtrieb

20

Achsversatz

Claims

1. Einzelradantrieb für ein Fahrzeug mit mindestens einem Antriebsmotor (1), mindestens einem Planetengetriebe (3) mit einem Sonnenrad (14), einem Hohlrad (15) und einem Planetenträger (16), einer Radnabe (5), einer Radlagerung (4), einer Bremse (7), einem Bremssattel (8) und einer Bremsbetätigungseinrichtung (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen des Sonnenrades (14) und des Planetenträgers (16), respektive der Radnabe (5) zu einander versetzt sind.

2. Einzelradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Sonnenrad (14) und das Hohlrad (15) Planetenräder (17) mit unterschiedlichem Durchmesser eingreifen und damit den Achsversatz (20) hervorrufen.

3. Einzelradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb elektrisch erfolgt.

4. Einzelradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsleistung von mehreren Antriebsmotoren (1) über ein Stirnradsammelgetriebe (2) zusammengefaßt wird.

5. Einzelradantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Antriebsmotoren (1) durch Luft, Wasser, Öl oder andere Medien gekühlt werden.

6. Einzelradantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren (1) getrennt geregelt werden.

7. Einzelradantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das abtriebsseitige Stirnrad des Stirnradsammelgetriebes (2) mit dem Sonnenrad (14) des Planetengetriebes (3) über eine Getriebezwischenwelle (13) verbunden ist.

8. Einzelradantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen dem Stirnradsammelgetriebe (2) und dem Pla netengetriebe (3) die Radlagerung (4) angeordnet ist.

9. Einzelradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (7) als pneumatisch oder hydraulisch betätigte Scheibenbremse ausgebildet ist und als Betriebs-, Fest stell-, Not- oder Hilfsbremse fungiert.

10. Einzelradantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssattel (8) unterhalb der horizontalen Radmittelli nie angeordnet ist und die Bremsbetätigung (9) als kombi nierter Membran- und Federspeicherzylinder ausgeführt ist und in Achsrichtung in einem hohlen Achskörper angeordnet ist.

11. Einzelradantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellbremse eine Notlöseeinrichtung (11) besitzt, die durch ein Handloch (12) im Achskörper (10) von unten zugänglich ist.