WO2006131332A1 - Elektrisches antriebssystem mit rutschlenkung für ein fahrzeug, getriebeeinheit und fahrzeug - Google Patents

Elektrisches antriebssystem mit rutschlenkung für ein fahrzeug, getriebeeinheit und fahrzeug Download PDF

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WO2006131332A1
WO2006131332A1 PCT/EP2006/005418 EP2006005418W WO2006131332A1 WO 2006131332 A1 WO2006131332 A1 WO 2006131332A1 EP 2006005418 W EP2006005418 W EP 2006005418W WO 2006131332 A1 WO2006131332 A1 WO 2006131332A1
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WO
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gear
hollow shaft
drive machine
shaft
electric drive
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Application number
PCT/EP2006/005418
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Inventor
Ralf Boss
Hans-Peter Freudenreich
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D11/00—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like
    • B62D11/02—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like by differentially driving ground-engaging elements on opposite vehicle sides
    • B62D11/04—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like by differentially driving ground-engaging elements on opposite vehicle sides by means of separate power sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D11/00—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like
    • B62D11/02—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like by differentially driving ground-engaging elements on opposite vehicle sides

Definitions

  • the invention relates to an electric drive system for a vehicle with slip-lock according to the preamble of the main claim, a transmission unit of such a drive system and a vehicle equipped therewith.
  • Rolling stock vehicles are tracked vehicles or wheeled vehicles in which the curve-inner chain or the inner drive wheels are slowed down in relation to the curve-outer chain or the outer drive wheels for cornering. Especially with heavy tracked vehicles, this requires considerable braking power at the inside of the bend.
  • each of the two chains is assigned its own electric drive system, with no mechanical drive connection therebetween.
  • the power transmission between left and right side takes place exclusively by electrical means, which allows a space-saving arrangement of the drive elements, but a correspondingly powerful electrical see plant and powerful electric drive machines required.
  • EP 0 304 594 likewise shows a diesel-electric drive system which also has a mechanical superposition steering gear. For driving and steering drive in each case an electric drive motor of different sizes is provided. In this drive system, the power transmission between the left and right sides takes place exclusively mechanically.
  • WO 02/083483 A shows a drive system in which similar electric traction drive machines are arranged on each side and in which, moreover, a central third electric motor is provided as the steering motor.
  • the US 5,445,234 shows a drive system for a vehicle with anti-slip steering with a left and a similar right electric drive machine.
  • both electric drive machines serve both as a driving and as a steering drive at the same time.
  • the full installed electric drive power is available for straight ahead driving.
  • the power transmission between the left and right side takes place partly mechanically and partly electrically.
  • On each side of a designed as a planetary gear summation gear is arranged.
  • the planet carriers of these two summation gears form the two power take-offs which act on the caterpillars.
  • the sun gear of the left summation gear is a spur gear from the left prime mover and the sun gear of the right Summ réellesgetriebes via a spur gear from the right Drive machine driven.
  • the two ring gears of the left and right summation are connected by a connecting shaft torsionally rigid with each other.
  • a gear train is arranged between the sun gear of the left summation gear and the sun gear of the right summation gear, which also couples the two drive machines together.
  • WO 2005/039958 A1 shows an electric drive system for a vehicle with anti-slip steering with a left and a similar right electric drive machine, with a combination of diesel engine and generator as electrical energy source, an electronic control device for independent control of speeds at the two prime movers, with a left and a similar right summation, which are designed as a planetary gear, wherein the planet carrier form the output and wherein the ring gear of the left summation gear driving directly from the left prime mover and the ring gear of the right summation gear drivable directly from the right drive machine drivable is, and wherein the ring gear of the left summation gear is connected by a first mechanical gear train directly to the sun gear of the right summation gear, and the ring gear of the right Su mm istsgetriebes is drivingly connected by a second mechanical gear train directly connected to the sun gear of the left summation.
  • This electromechanical drive system advantageously has only a few different components and two identical drive machines. Both drive machines are used both as a travel drive and as a steering drive. The drive system moreover has the me- a very good efficiency between left and right side, so that relatively small and compact electric drive machines can be used.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a generic drive system, a transmission unit for this purpose and a vehicle equipped with it, with the improved use of the limited space can be achieved by a more compact design.
  • this object is achieved by a, also the features of the characterizing part of the main claim exhibiting electric Antriebssytem or a transmission unit for this or a vehicle equipped therewith.
  • the designated as "left” ring gear ring gear of the left summation located on a "left” hollow shaft.
  • the designated as "left” sun gear shaft which carries the sun gear of the left summation, guided in the direction of the vehicle center.
  • a "right” sun gear is guided through a “right” hollow shaft, on which the "right” ring gear sits in the direction of the center of the vehicle.
  • the drive connection between the ring gear of the left summation gear and the sun gear of the right The summation gear and between the ring gear of the right summation gear and the sun gear of the left summation gear are produced by connecting the left hollow shaft directly to the right sun gear shaft and the right hollow shaft directly to the left sun gear shaft.
  • a "direct drive connection” means that rotation of one part is directly associated with rotation of the other part.
  • a drive-direct connection can be a torsionally rigid connection or else a connection via a gear chain of a gear train.
  • the crosswise connection of the hollow or sun gears of the two summation transmissions does not take place around the outside of the summation gear, but along the main axis of the summation in concentrically rotating shafts. It can be used much shorter connection shafts, which can also be arranged in the area of the vehicle center and within a limited by the two ring gears of the summation gear cylinder space. Thus, all mechanical transmission elements are combined in a compact gear housing with high packing density.
  • the direct drive connections can be made in a simple manner by the left hollow shaft is drivingly connected to the right Sonnenradwelle by a first intermediate shaft on which a first and a second gear are arranged, wherein the first gear with a sitting on the left hollow shaft third gear and the second gear are in engagement with a seated on the right sun gear fourth gear, and that the right hollow shaft with the left Clarradwelle is drivingly connected by a second intermediate shaft on which a fifth and a sixth gear are arranged, the fifth Gear with a seated on the right hollow shaft seventh gear and the sixth gear with engage an 8th gear seated on the left sun gear shaft.
  • the structure of the transmission can be symmetrical, with each component, including the intermediate shafts, is used twice with the gears arranged thereon. Overall, in this way only a few different components are required to build, which offers great advantages in terms of manufacturing costs and spare parts inventory.
  • the two drive machines are arranged offset relative to a central axis of the summation.
  • the left ring gear of the first drive machine via a pair of gears can be driven, which is formed of a arranged on an output shaft of the first drive machine ninth gear and arranged on the left hollow shaft tenth gear.
  • the right ring gear can be driven by the second drive machine via a pair of gears, which is formed from a arranged on an output shaft of the second drive engine eleventh gear and arranged on the right hollow shaft twelfth gear.
  • the advantage of this embodiment of the invention is that a resolved construction is achieved, in which the electric drive machines are arranged offset outwards. There, among other things, they are easily accessible for maintenance work.
  • the offset relative to the center axis of the summation gear arrangement of the two drive motors allows them to be arranged where free space is available, for example, above the caterpillars.
  • Another advantage of this embodiment of the invention is that the overall length of the transmission can be significantly reduced.
  • first drive machine with the left ring gear and the second drive machine with the right ring gear selectively with different shiftable ratios.
  • Fig. 1 shows schematically a vehicle with slide-steering
  • Fig. 2 shows schematically an electric drive system for a vehicle with slipping
  • Fig. 3 shows schematically various embodiments of Getriebebis 6 units with flanged electric drive machines.
  • Fig. 1, 2 denotes a vehicle with slip-steering, which in addition to a vehicle pan 4, a left crawler 6, a right track 8 and an electric drive system 10, the output shafts 12, 14, the two crawlers 6, 8 drive.
  • the electric drive system 10 has two similar electric drive machines 20, 22, each having two independent windings, which are controlled independently of each other.
  • Combinations of diesel engines 13, 15 with electric generators 16, 18 serve as electrical energy sources.
  • the electric generators 16, 18 are electrically connected to the electric drive machines 20 via power electronics which comprise rectifiers 24, 26 and inverters 28, 30, 32, 34 , 22 connected.
  • the individual components are controlled by the electronic control device 36 via signal lines shown in dashed lines in such a way that predetermined, predetermined speeds are set independently of the drive machines 20, 22.
  • the gear unit is designated, which has the two output shafts 12, 14 for driving the two track tracks.
  • the transmission unit 38 shown in FIG. 3 is driven by the two electric drive machines 20, 22. All mechanical transmission parts are housed in a transmission housing 40, which has a left output 12 and a right output 14.
  • the output 12 is connected to the planetary carrier 42 of the left summation gear on which a plurality of planet gears 44 are rotatably mounted, which are in simultaneous engagement with the sun gear 46 and the ring gear 48.
  • the right summation gear is identically constructed and is formed by the planet carrier 50, the planet wheels 52, the sun gear 54 and the ring gear 56.
  • the "left" ring gear 48 of the left summation gear sits on a hollow shaft 58, through which the "left" sun gear 60 is guided in the direction of the vehicle center.
  • the "right" ring gear 56 is seated on a right hollow shaft 62, through which the "right” sun gear 64 is guided in the direction of the vehicle center.
  • the left hollow shaft 58 is drivingly connected to the right sun gear shaft 64 by a first intermediate shaft 66 on which a gear Z1 and a gear Z2 are arranged, wherein the tooth wheel Z1 with the sitting on the left hollow shaft gear Z3 and the gear Z2 with the seated on the right sun gear 64 gear Z4 are engaged.
  • the drive connection of the right hollow shaft 62 with the left Clarradwelle 60 is made by the second intermediate shaft 68 on which the gear Z5 and the gear Z6 are arranged, wherein the gear Z5 with a seated on the right hollow shaft 62 gear Z7 and the gear Z6 with the sitting on the left sun gear 60 gear Z8 are engaged.
  • the left hollow shaft 58 and the left ring gear 48 is drivable directly from the left drive machine 20 drivable.
  • a pair of gears which is formed from the arranged on the output shaft 70 of the left drive machine 20 gear Z9 and arranged on the left hollow shaft 58 gear Z10.
  • the two electric drive machines 20, 22 are arranged offset in parallel with respect to the central axis of the two summation gear.
  • the right hollow shaft 62 and the right ring gear 56 can be driven directly by the right electric drive machine 22.
  • the gear Z11 which is arranged on the output shaft 72 of the right electric drive machine 22, and which is in engagement with the arranged on the right hollow shaft 62 gear Z12 in engagement.
  • the embodiment shown in FIG. 4 differs from the embodiment shown in FIG. 3 in that the left drive machine 20 with the left ring gear 48 and the right drive machine 22 with the right ring gear 56 can be selectively connected to different shiftable ratios. Otherwise, the same reference numerals as in Fig. 3 are used in Figs. 4, 5 and 6.
  • jaw clutch 74 is arranged on the left hollow shaft 58 serving as a switching element.
  • the gear Z10 or the gear Z13 with the left hollow shaft 58 coupled.
  • the gear Z14 is arranged in addition to the gear Z9, which is in engagement with the gear Z13.
  • the dog clutch 74 shown schematically a power shift hydraulic multi-disc clutch can be used as a switching element.
  • the shiftable ratios are correspondingly formed by the dog clutch 78, the sliding sleeve 80, the gear Z15 and the gear Z16.
  • FIGS. 5 and 6 show alternative embodiments of electric drive systems according to the invention, in which the two drive machines 20, 22 are arranged concentrically on the left-hand hollow shaft 58 and the right-hand hollow shaft 62, respectively. Both the hollow shafts 58, 62 and the sun gear shafts 60, 64 penetrate the electric drive machines. The respective associated hollow shaft is at the same time output shaft of the electric drive machines.
  • Fig. 6 shows an embodiment of the invention, in which the left electric drive machine 20 with the right sun gear 54 and the right electric drive machine 22 with the left sun gear 46 is selectively connectable with different switchable gear ratios.
  • first intermediate shaft 66 serving as a switching element jaw clutch 82 is arranged.
  • jaw clutch 82 By shifting the sliding sleeve 84 of the dog clutch 82 is optionally the gear Z1 or the gear Z17 with the first intermediate shaft 66 coupled while the gear Z1 in constant engagement with the seated on the left hollow shaft 58 gear Z3 and the gear Z17 in constant engagement with the also on the left hollow shaft 58 seated gear Z18.
  • a dog clutch 86 is arranged on the second intermediate shaft 68.

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Abstract

Das elektrische Antriebssystem (10) für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung weist zwei gleichartige Antriebsmaschinen (20, 22), eine elektrische Energiequelle (13,15,16,18), eine elektronische Steuerungseinrichtung (36) sowie ein linkes und rechtes Summierungsgetriebe auf, welche als Planetengetriebe ausgebildet sind. Eine Antriebsmaschine treibt das Hohlrad (48) des linken Summierungsgetriebes an, während die andere Antriebsmaschine das Hohlrad (56) des rechten Summierungsgetriebes antreibt. Das Hohlrad (48) des linken Summierungsgetriebes ist durch einen mechanischen Getriebezug trieblich direkt mit dem Sonnenrad (54) des rechten Summierungsgetriebes verbunden, wähend das Hohlrad (56) des rechten Summierungsgetriebes durch einen zweiten mechanischen Getriebezug trieblich direkt mit dem Sonnenrad (46) des linken Summierungsgetriebes verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, dass eine linke Sonnenradwelle (60) durch eine linke Hohlwelle (58) in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt ist, und dass eine rechte Sonnenradwelle (64) durch eine rechte Hohlwelle (62) in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt ist.

Description

ELEKTRISCHES ANTRIEBSSYSTEM MIT RUTSCHLENKUNG FUR EIN FAHRZEUG , GETRIEBEEINHEIT UND FAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, eine Getriebeeinheit eines solchen Antriebssystems sowie ein damit ausgerüstestes Fahrzeug.
Fahrzeuge mit Rutschlenkung sind Kettenfahrzeuge oder Radfahrzeuge, bei denen zur Kurvenfahrt jeweils die kurveninnere Kette bzw. die kurveninneren Antriebsräder gegenüber der kurvenäußeren Kette bzw. den kurvenäußeren Antriebsrädern verlangsamt werden. Insbesondere bei schweren Kettenfahrzeugen bedarf es hierzu an der kurveninneren Kette erheblicher Bremsleistungen.
Es sind verschiedene Systeme bekannt, die es erlauben, diese Bremsleistung zu nutzen, indem sie der kurvenäußeren Kette zugeführt wird. Bei einem mechanischen oder hydrostatisch-mechanischen Überlagerungslenkgetriebe mit einem Lenkgetriebeteil und einem Fahrgetriebeteil, wie es in der DE 38 33 784 A1 offenbart ist, ist hierzu eine vom Lenkgetriebeteil angetriebene Null-Welle vorgesehen. Der Leistungsaustausch von der kurveninneren Kette zur kurvenäußeren Kette erfolgt mechanisch über den Fahrgetriebeteil.
Bei der in der DE 100 05 527 A offenbarten dieselelektrischen Antriebsanlage ist jeder der beiden Ketten eine eigene elektrische Antriebsanlage zugeordnet, wobei keine mechanische triebliche Verbindung dazwischen besteht. Die Leistungsübertragung zwischen linker und rechter Seite erfolgt ausschließlich auf elektrischem Weg, was eine bauraumgünstige Anordnung der Antriebselemente erlaubt, allerdings eine entsprechend leistungsfähige elektri- sehe Anlage und leistungsstarke elektrische Antriebsmaschinen erfordert. Die EP 0 304 594 zeigt ebenfalls eine dieselelektrische Antriebsanlage, welche darüber hinaus ein mechanisches Überlagerungslenkgetriebe aufweist. Für Fahr- und Lenkantrieb ist jeweils ein elektrischer Antriebsmotor verschiedener Baugröße vorgesehen. Bei dieser Antriebsanlage erfolgt die Leistungsübertragung zwischen der linken und rechten Seite ausschließlich mechanisch. Diese bekannte Antriebsanlage ist jedoch sehr aufwendig und nicht optimal hinsichtlich Bauraum, da nicht nur ein Dieselmotor und ein komplexes mechanisches Überlagerungslenkgetriebe, sondern darüber hinaus noch ein leistungsstarker Generator und zwei elektrische Antriebsmaschinen benötigt werden. Bei Geradeausfahrt wird ausschließlich der Fahrantriebsmotor belastet, während die im Lenkantriebsmotor installierte Leistung nicht genutzt wird.
Die WO 02/083483 A zeigt eine Antriebsanlage, bei der gleichartige elektrische Fahrantriebsmaschinen auf jeder Seite angeordnet sind und bei welcher darüber hinaus ein zentraler dritter Elektromotor als Lenkmotor vorgesehen ist.
Die US 5,445,234 zeigt ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung mit einer linken und einer gleichartigen rechten elektrischen Antriebsmaschine. Bei diesem elektrischen Antriebssystem dienen beide elektrische Antriebsmaschinen gleichzeitig sowohl als Fahr- als auch als Lenkantrieb. Die volle installierte elektrische Antriebsleistung steht für Geradeausfahrt zur Verfügung. Die Leistungsübertragung zwischen linker und rechter Seite erfolgt teilweise mechanisch und teilweise elektrisch. Auf jeder Seite ist ein als Planetengetriebe ausgebildetes Summierungsgetriebe angeordnet. Die Planetenträger dieser beiden Summierungsgetriebe bilden die beiden Abtriebe, die auf die Gleisketten wirken. Das Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes wird über eine Stirnradstufe von der linken Antriebsmaschine und das Sonnenrad des rechten Summierungsgetriebes über eine Stirnradstufe von der rechten Antriebsmaschine angetrieben. Die beiden Hohlräder des linken und rechten Summierungsgetriebes sind durch eine Verbindungswelle drehstarr miteinander verbunden. Außerdem ist zwischen dem Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes und dem Sonnenrad des rechten Summierungsgetriebes ein Getriebezug angeordnet, der auch die beiden Antriebsmaschinen miteinander koppelt. Damit nun bei Kurvenfahrt die beiden Antriebsmaschinen mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden können, weist dieser Getriebezug mittig ein Differenzialgetriebe auf.
Schließlich zeigt die als nächstliegend betrachtete WO 2005/039958 A1 ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung mit einer linken und einer gleichartigen rechten elektrischen Antriebsmaschine, mit einer Kombination von Dieselmotor und Generator als elektrische Energiequelle, einer elektronischen Steuerungseinrichtung zur unabhängigen Ansteuerung von Drehzahlen an den beiden Antriebsmaschinen, mit einem linken und einem gleichartigen rechten Summierungsgethebe, die als Planetengetriebe ausgebildet sind, wobei die Planetenträger den Abtrieb bilden und wobei das Hohlrad des linken Summierungsgetriebes trieblich direkt von der linken Antriebsmaschine und das Hohlrad des rechten Summierungsgetriebes trieblich direkt von der rechten Antriebsmaschine antreibbar ist, und wobei das Hohlrad des linken Summierungsgetriebes durch einen ersten mechanischen Getriebezug direkt mit dem Sonnenrad des rechten Summierungsgetriebes verbunden ist, und das Hohlrad des rechten Summierungsgetriebes durch einen zweiten mechanischen Getriebezug trieblich direkt mit dem Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes verbunden ist.
Dieses elektromechanische Antriebssystem weist in vorteilhafter Weise nur wenige unterschiedliche Bauteile sowie zwei gleichartige Antriebsmaschinen auf. Beide Antriebsmaschinen werden sowohl als Fahrantrieb als auch als Lenkantrieb genutzt. Das Antriebssystem weist darüber hinaus durch die me- chanische Leistungsübertragung zwischen linker und rechter Seite einen sehr guten Wirkungsgrad auf, so dass verhältnismäßig kleine und kompakte elektrische Antriebsmaschinen verwendet werden können.
Allerdings ist bei diesem System die mechanische, kreuzweise triebliche Verbindung zwischen dem linken und dem rechten Summierungsgetriebe durch Verbindungswellen realisiert, die außen um die Summierungsgetriebe herumgeführt sind. Diese Anordnung bedingt relativ lange Verbindungswellen und Einschränkungen bezüglich einer kompakten Bauform.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Antriebssystem, eine Getriebeeinheit hierfür sowie ein damit ausgestattetes Fahrzeug anzugeben, mit dem durch eine kompaktere Bauform eine verbesserte Ausnutzung des beschränkten Bauraums erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein, auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweisendes elektrisches Antriebssytem bzw. eine Getriebeeinheit hierfür bzw. ein hiermit ausgestattetes Fahrzeug gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem sitzt also das als "linkes" Hohlrad bezeichnete Hohlrad des linken Summierungsgetriebes auf einer "linken" Hohlwelle. In dieser Hohlwelle ist die als "linke" Sonnenradwelle bezeichnete Welle, die das Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes trägt, in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt. Symmetrisch dazu ist eine "rechte" Sonnenradwelle durch eine "rechte" Hohlwelle, auf der das "rechte" Hohlrad sitzt, in Richtung zur Fahzeugmitte geführt. Die triebliche Verbindung zwischen dem Hohlrad des linken Summierungsgetriebes und dem Sonnenrad des rech- ten Summierungsgetriebes und zwischen dem Hohlrad des rechten Summie- rungsgetriebes und dem Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes wird dadurch hergestellt, dass die linke Hohlwelle trieblich direkt mit der rechten Sonnenradwelle und die rechte Hohlwelle trieblich direkt mit der linken Son- nenradwelle verbunden ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet eine "trieblich direkte Verbindung", dass eine Drehung des einen Teils unmittelbar mit einer Drehung des anderen Teils einhergeht. Eine trieblich direkte Verbindung kann eine drehstarre Verbindung oder auch eine Verbindung über eine Räderkette eines Getriebezugs sein.
In vorteilhafter Weise erfolgt die kreuzweise Anbindung der Hohl- bzw. Sonnenräder der beiden Summierungsgetriebe nicht außen um die Summie- rungsgetriebe herum, sondern entlang der Hauptachse der Summierungsgetriebe in konzentrisch ineinander drehenden Wellen. Es können sehr viel kürzere Verbindungswellen benutzt werden, die außerdem im Bereich der Fahrzeugmitte und innerhalb eines von den beiden Hohlrädern der Summierungsgetriebe begrenzten Zylinderraumes angeordnet werden können. So sind in einem kompakten Getriebegehäuse alle mechanischen Übertragungselemente mit hoher Packungsdichte zusammengefaßt.
Die trieblich direkten Verbindungen können auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, dass die linke Hohlwelle mit der rechten Sonnenradwelle trieblich verbunden ist durch eine erste Zwischenwelle, auf der ein erstes und ein zweites Zahnrad angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem auf der linken Hohlwelle sitzenden dritten Zahnrad und das zweite Zahnrad mit einem auf der rechten Sonnenradwelle sitzenden vierten Zahnrad in Eingriff stehen, und dass die rechte Hohlwelle mit der linken Sonnenradwelle trieblich verbunden ist durch eine zweite Zwischenwelle, auf der ein fünftes und ein sechstes Zahnrad angeordnet sind, wobei das fünfte Zahnrad mit einem auf der rechten Hohlwelle sitzenden siebten Zahnrad und das sechste Zahnrad mit einem auf der linken Sonnenradwelle sitzenden achten Zahnrad in Eingriff stehen.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann der Aufbau des Getriebes symmetrisch erfolgen, wobei jedes Bauteil, inklusive der Zwischenwellen, mit den darauf angeordneten Zahnrädern doppelt verwendet wird. Insgesamt sind auf diese Weise nur wenige verschiedene Bauteile zum Aufbau erforderlich, was große Vorteile hinsichtlich Herstellungskosten und Ersatzteillagerhaltung bietet.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Antriebsmaschinen gegenüber einer Mittelachse der Summierungsgetriebe versetzt angeordnet. Dabei ist das linke Hohlrad von der ersten Antriebsmaschine über ein Zahnradpaar antreibbar, welches aus einem auf einer Abtriebswelle der ersten Antriebsmaschine angeordneten neunten Zahnrad und einem auf der linken Hohlwelle angeordneten zehnten Zahnrad gebildet ist. Das rechte Hohlrad ist von der zweiten Antriebsmaschine über ein Zahnradpaar antreibbar, welches aus einem auf einer Abtriebswelle der zweiten Antriebsmaschine angeordneten elften Zahnrad und einem auf der rechten Hohlwelle angeordneten zwölften Zahnrad gebildet ist.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass eine aufgelöste Bauweise erreicht wird, in der die elektrischen Antriebsmaschinen nach außen versetzt angeordnet sind. Dort sind sie unter anderem für Wartungsarbeiten sehr gut zugänglich. Die gegenüber der Mittelachse der Summierungsgetriebe versetzte Anordnung der beiden Antriebsmaschinen erlaubt, diese dort anzuordnen, wo freier Bauraum zur Verfügung steht, beispielsweise oberhalb der Gleisketten. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Baulänge des Getriebes erheblich reduziert werden kann.
Werden extreme Anforderungen sowohl an die Steigfähigkeit des Fahrzeugs als auch an die zu erreichende Höchstgeschwindigkeit gestellt, ist es möglich, die erste Antriebsmaschine mit dem linken Hohlrad und die zweite Antriebsmaschine mit dem rechten Hohlrad wahlweise mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungen trieblich zu verbinden. Der Mehraufwand, der im Getriebe durch die weiteren Übersetzungen und die notwendigen Schaltelemente, wie Lamellenkupplungen oder Klauenkupplungen, erforderlich ist, zahlt sich dadurch aus, dass kleinere, leichtere und kostengünstigere elektrische Antriebsmaschinen verwendet werden können.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Fahrzeug mit Rutschlenkung;
Fig. 2 schematisch ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung und
Fig. 3 schematisch verschiedene Ausgestaltungen von Getriebebis 6 einheiten mit angeflanschten elektrischen Antriebsmaschinen.
In Fig. 1 ist mit 2 ein Fahrzeug mit Rutschlenkung bezeichnet, das neben einer Fahrzeugwanne 4 eine linke Gleiskette 6, eine rechte Gleiskette 8 sowie ein elektrisches Antriebssystem 10 aufweist, dessen Abtriebswellen 12, 14 die beiden Gleisketten 6, 8 antreiben. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist das elektrische Antriebssystem 10 zwei gleichartige elektrische Antriebsmaschinen 20, 22 auf, die jeweils zwei voneinander unabhängige Wicklungen aufweisen, die unabhängig voneinander angesteuert werden. Als elektrische Energiequelle dienen Kombinationen von Dieselmotoren 13, 15 mit elektrischen Generatoren 16, 18. Die elektrischen Generatoren 16, 18 sind über eine Leistungselektronik, die Gleichrichter 24, 26 und Wechselrichter 28, 30, 32, 34 umfaßt, elektrisch mit den elektrischen Antriebsmaschinen 20, 22 verbunden. Die einzelnen Komponenten werden von der elektronischen Steuerungseinrichtung 36 über gestrichelt dargestellte Signalleitungen derart angesteuert, dass an den Antriebsmaschinen 20, 22 unabhängig voneinander bestimmte, vorgegebene Drehzahlen sich einstellen. Mit 38 ist die Getriebeeinheit bezeichnet, welche die beiden Abtriebswellen 12, 14 zum Antrieb der beiden Gleisketten aufweist.
Die in. Fig. 3 dargestellte Getriebeeinheit 38 wird von den beiden elektrischen Antriebsmaschinen 20, 22 angetrieben. Sämtliche mechanischen Übertragungsteile sind in einem Getriebegehäuse 40 untergebracht, das einen linken Abtrieb 12 und einen rechten Abtrieb 14 aufweist. Der Abtrieb 12 ist mit dem Planetenträger 42 des linken Summierungsgetriebes verbunden, auf dem mehrere Planetenräder 44 drehbar gelagert sind, welche in gleichzeitigem Eingriff mit dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 48 stehen. Das rechte Sum- mierungsgetriebe ist identisch aufgebaut und wird durch den Planetenträger 50, die Planetenräder 52, das Sonnenrad 54 und das Hohlrad 56 gebildet. Das "linke" Hohlrad 48 des linken Summierungsgetriebes sitzt auf einer Hohlwelle 58, durch welche die "linke" Sonnenradwelle 60 in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt ist. Entsprechend sitzt das "rechte" Hohlrad 56 auf einer rechten Hohlwelle 62, durch welche die "rechte" Sonnenradwelle 64 in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt ist. Die linke Hohlwelle 58 ist mit der rechten Sonnenradwelle 64 trieblich verbunden durch eine erste Zwischenwelle 66, auf der ein Zahnrad Z1 und ein Zahnrad Z2 angeordnet sind, wobei das Zahn- rad Z1 mit dem auf der linken Hohlwelle sitzenden Zahnrad Z3 und das Zahnrad Z2 mit dem auf der rechten Sonnenradwelle 64 sitzenden Zahnrad Z4 in Eingriff stehen. Die triebliche Verbindung der rechten Hohlwelle 62 mit der linken Sonnenradwelle 60 ist hergestellt durch die zweite Zwischenwelle 68, auf der das Zahnrad Z5 und das Zahnrad Z6 angeordnet sind, wobei das Zahnrad Z5 mit einem auf der rechten Hohlwelle 62 sitzenden Zahnrad Z7 und das Zahnrad Z6 mit dem auf der linken Sonnenradwelle 60 sitzenden Zahnrad Z8 in Eingriff stehen.
Die linke Hohlwelle 58 bzw. das linke Hohlrad 48 ist trieblich direkt von der linken Antriebsmaschine 20 antreibbar. Hierzu dient ein Zahnradpaar, welches aus dem auf der Abtriebswelle 70 der linken Antriebsmaschine 20 angeordneten Zahnrad Z9 und dem auf der linken Hohlwelle 58 angeordneten Zahnrad Z10 gebildet ist.
Die beiden elektrischen Antriebsmaschinen 20, 22 sind gegenüber der Mittelachse der beiden Summierungsgetriebe parallel versetzt angeordnet.
In entsprechender Weise ist die rechte Hohlwelle 62 bzw. das rechte Hohlrad 56 trieblich direkt von der rechten elektrischen Antriebsmaschine 22 antreibbar. Hierzu dienen das Zahnrad Z11, welches auf der Abtriebswelle 72 der rechten elektrischen Antriebsmaschine 22 angeordnet ist, und welches mit dem auf der rechten Hohlwelle 62 angeordneten Zahnrad Z12 in Eingriff steht.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die linke Antriebsmaschine 20 mit dem linken Hohlrad 48 sowie die rechte Antriebsmaschine 22 mit dem rechten Hohlrad 56 wahlweise mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungen trieblich verbindbar ist. Ansonsten sind in den Fig. 4, 5 und 6 die selben Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet. Auf der linken Hohlwelle 58 ist eine als Schaltelement dienende Klauenkupplung 74 angeordnet. Je nach Schaltstellung der Schiebemuffe 76 ist wahlweise das Zahnrad Z10 oder das Zahnrad Z13 mit der linken Hohlwelle 58 koppelbar. Auf der Abtriebswelle 70 der linken elektrischen Antriebsmaschine 20 ist neben dem Zahnrad Z9 das Zahnrad Z14 angeordnet, welches im Eingriff mit dem Zahnrad Z13 ist. Für hohe Drehmomentanforderungen, z. B. bei steilen Steigungsstrecken, wird über das Zahnradpaar Z14, Z13 angetrieben, während für höchste Fahrzeuggeschwindigkeiten mit dem Zahnradpaar Z9, Z10 angetrieben wird. Anstelle der schematisch gezeigten Klauenkupplung 74 kann auch eine lastschaltbare hydraulische Lamellenkupplung als Schaltelement verwendet werden.
Auf der rechten Seite werden die schaltbaren Übersetzungen in entsprechender Weise durch die Klauenkupplung 78, die Schiebemuffe 80, das Zahnrad Z15 und das Zahnrad Z16 gebildet.
Die Fig. 5 und 6 zeigen alternative Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystemen, bei denen die beiden Antriebsmaschinen 20, 22 konzentrisch auf der linken Hohlwelle 58 bzw. der rechten Hohlwelle 62 angeordnet sind. Sowohl die Hohlwellen 58, 62 als auch die Sonnenrad- wellen 60, 64 durchdringen die elektrischen Antriebsmaschinen. Die jeweils zugeordnete Hohlwelle ist gleichzeitig Abtriebswelle der elektrischen Antriebsmaschinen.
Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die linke elektrische Antriebsmaschine 20 mit dem rechten Sonnenrad 54 und die rechte elektrische Antriebsmaschine 22 mit dem linken Sonnenrad 46 wahlweise mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungen trieblich verbindbar ist. Hierzu ist auf der ersten Zwischenwelle 66 eine als Schaltelement dienende Klauenkupplung 82 angeordnet. Durch Verschieben der Schiebemuffe 84 der Klauenkupplung 82 ist wahlweise das Zahnrad Z1 oder das Zahnrad Z17 mit der ersten Zwischenwelle 66 koppelbar, während das Zahnrad Z1 in ständigem Eingriff mit dem auf der linken Hohlwelle 58 sitzenden Zahnrad Z3 und das Zahnrad Z17 in ständigem Eingriff mit dem ebenfalls auf der linken Hohlwelle 58 sitzenden Zahnrad Z18 ist. In entsprechender Weise ist auf der zweiten Zwischenwelle 68 eine Klauenkupplung 86 angeordnet. Durch Verschieben der Schiebemuffe 88 ist wahlweise das Zahnrad Z5 oder das Zahnrad Z19 mit der zweiten Zwischenwelle 68 koppelbar, während das Zahnrad Z5 in ständigem Eingriff auf dem der rechten Hohlwelle 62 sitzenden Zahnrad Z7 ist und das Zahnrad Z19 in ständigem Eingriff mit einem ebenfalls auf der rechten Hohlwelle 62 sitzenden Zahnrad Z20 ist.
Bezugszeichen
2 Fahrzeug
4 Fahrzeugwanne
6, 8 Gleisketten
10 Antriebssystem
12, 14 Abtriebswellen
13, 15 Brennkraftmaschinen
16, 18 elektrische Generatoren
20, 22 elektrische Antriebsmaschinen
24, 26 Gleichrichter 8, 30, 32, 34 Wechselrichter
36 elektronische Steuerungseinrichtung
38 Getriebeeinheit 0 Getriebegehäuse 2 Planetenträger 4 Planetenräder 6 Sonnenrad 8 Hohlrad 0 Planetenträger 2 Planetenräder 4 Sonnenrad 6 Hohlrad 8 Hohlwelle 0 Sonnenradwelle 2 Hohlwelle 4 Sonnenradwelle 6 Zwischenwelle 8 Zwischenwelle 70 Antriebsmaschinen Abtriebswelle
72 Antriebsmaschinen Abtriebswelle
74 Klauenkupplung
76 Schiebemuffe
78 Klauenkupplung
80 Schiebemuffe
82 Klauenkupplung
84 Schiebemuffe
86 Klauenkupplung
88 Schiebemuffe
Z1 bis Z20 Zahnräder

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektrisches Antriebssystem (10) für ein Fahrzeug (2) mit Rutschlenkung mit mindestens einer ersten (20) und einer gleichartigen zweiten elektrischen Antriebsmaschine (22), einer elektrischen Energiequelle (13, 16; 15, 18), einer elektronischen Steuerungseinrichtung (36) zur unabhängigen Einsteuerung von Drehzahlen an der ersten und zweiten Antriebsmaschine (20, 22), einem als Planetengetriebe ausgebildeten linken Summierungsgetriebe, mit einem einen linken Abtrieb bildenden linken Planetenträger (42), einem linken Hohlrad (48) und einem linken Sonnenrad (46), einem gleichartigen rechten Summierungsgetriebe, mit einem einen rechten Abtrieb bildenden rechten Planetenträger (50), einem rechten Hohlrad (56) und einem rechten Sonnenrad (54), wobei das linke Hohlrad (48) trieblich direkt von der ersten Antriebsmaschine (20) und das rechte Hohlrad (56) trieblich direkt von der zweiten Antriebsmaschine (22) antreibbar ist, wobei das linke Hohlrad (48) durch einen ersten mechanischen Getriebezug (58, Z3, Z1 ; 66, Z2, Z4; 64) trieblich direkt mit dem rechten Sonnenrad (54) verbunden ist, und das rechte Hohlrad (56) durch einen zweiten mechanischen .Getriebezug (62, Z7, Z5; 68, Z6, Z8; 60) trieblich direkt mit dem linken Sonnenrad (46) verbunden ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine linke Sonnenradwelle (60) durch eine linke Hohlwelle (58), auf der das linke Hohlrad (48) sitzt, in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt ist und eine rechte Sonnenradwelle (64) durch eine rechte Hohlwelle (62), auf der das rechte Hohlrad (56) sitzt, in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt ist und die linke Hohlwelle (58) trieblich direkt mit der rechten Sonnenradwel- Ie (64) und die rechte Hohlwelle (62) trieblich direkt mit der linken Son- nenradwelle (60) verbunden ist.
2. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die linke Hohlwelle (58) mit der rechten Sonnenradwel- Ie (64) trieblich verbunden ist durch eine erste Zwischenwelle (66), auf der ein erstes und ein zweites Zahnrad (Z1 , Z2) angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad (Z1 ) mit einem auf der linken Hohlwelle (58) sitzenden dritten Zahnrad (Z3) und das zweite Zahnrad (Z2) mit einem auf der rechten Sonnenrad- welle (64) sitzenden vierten Zahnrad (Z4) in Eingriff stehen, und dass die rechte Hohlwelle (62) mit der linken Sonnenradwelle (60) trieblich verbunden ist durch eine zweite Zwischenwelle (68), auf der ein fünftes und ein sechstes Zahnrad (Z5, Z6) angeordnet sind, wobei das fünfte Zahnrad (Z5) mit einem auf der rechten Hohlwelle (62) sitzenden siebten Zahnrad (Z7) und das sechste Zahnrad (Z6) mit einem auf der linken Sonnenradwelle (60) sitzenden achten Zahnrad (Z8) in Eingriff stehen.
3. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das linke Hohlrad (48) von der ersten Antriebsmaschine (20) über ein Zahnradpaar antreibbar ist, welches aus einem auf einer Abtriebswelle (70) der ersten Antriebsmaschine (20) angeordneten neunten Zahnrad (Z9) und einem auf der linken Hohlwelle (58) angeordneten zehnten Zahnrad (Z10) gebildet ist, dass das rechte Hohlrad (56) von der zweiten Antriebsmaschine (22) über ein Zahnradpaar antreibbar ist, welches aus einem auf einer Abtriebswelle (72) der zweiten Antriebsmaschine (22) angeordneten elften Zahnrad (Z11 ) und einem auf der rechten Hohlwelle (62) angeordneten zwölften Zahnrad (Z12) gebildet ist, und dass die beiden Antriebsmaschi- nen (20, 22) gegenüber einer Mittelachse der Summierungsgetriebe versetzt angeordnet sind.
4. Elektrisches Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Antriebsmaschine (20) mit dem linken Hohlrad (48) und die zweite Antriebsmaschine (22) mit dem rechten Hohlrad (56) wahlweise mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungen trieblich verbindbar ist.
5. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 3 und 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass auf der linken Hohlwelle (58) ein Schaltelement (74) angeordnet ist, mit dem wahlweise das zehnte Zahnrad (Z10) oder ein dreizehntes Zahnrad (Z13) mit der linken Hohlwelle (58) koppelbar ist, während das zehnte Zahnrad (Z10) in ständigem Eingriff mit dem auf der Abtriebswelle (70) der ersten Antriebsmaschine (20) drehfest angeordneten neunten Zahnrad (Z9) ist und das dreizehnte Zahnrad (Z13) in ständigem Eingriff mit einem ebenfalls auf der Abtriebswelle (70) der ersten Antriebsmaschine (20) drehfest angeordneten vierzehnten Zahnrad (Z14) ist, und dass auf der rechten Hohlwelle (62) ein Schaltelement (78) angeordnet ist, mit dem wahlweise das zwölfte Zahnrad (Z12) oder ein fünfzehntes Zahnrad (Z15) mit der rechten Hohlwelle (62) koppelbar ist, während das zwölfte Zahnrad (Z12) in ständigem Eingriff mit dem auf der Abtriebswelle (72) der zweiten Antriebsmaschine (22) drehfest angeordneten elften Zahnrad (Z11 ) ist und das fünfzehnte Zahnrad (Z5) in ständigem Eingriff mit einem ebenfalls auf der Abtriebswelle (72) der zweiten Antriebsmaschine (22) drehfest angeordneten sechzehnten Zahnrad (Z 16) ist
6. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Antriebsmaschine (20) konzentrisch auf der linken Hohlwelle (58) und die zweite Antriebsmaschine (22) konzentrisch auf der rechten Hohlwelle (62) angeordnet ist.
7. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 4 und 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Antriebsmaschine (20) mit dem rechten Sonnenrad (54) und die zweite Antriebsmaschine (22) mit dem linken Sonnenrad (46) wahlweise mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungen trieblich verbindbar ist.
8. Elektrisches Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n - e i c h n e t , dass auf der ersten Zwischenwelle (66) ein Schaltelement (82) angeordnet ist, mit dem wahlweise das erste Zahnrad (Z1) oder ein siebzehntes Zahnrad (Z17) mit der ersten Zwischenwelle (66) koppelbar ist, während das erste Zahnrad (Z1 ) in ständigem Eingriff mit dem auf der linken Hohlwelle (58) sitzenden dritten Zahnrad (Z3) ist und das siebzehnte Zahnrad (Z17) in ständigem Eingriff mit einem ebenfalls auf der linken Hohlwelle (58) sitzenden achtzehnten Zahnrad (Z18) ist, und dass auf der zweiten Zwischenwelle (68) ein Schaltelement (86) angeordnet ist, mit dem wahlweise das fünfte Zahnrad (Z5) oder ein neunzehntes Zahnrad (Z19) mit der zweiten Zwischenwelle (68) koppelbar ist, während das fünfte Zahnrad (Z5) in ständigem Eingriff mit dem auf der rechten Hohlwelle (62) sitzenden siebten Zahnrad (Z7) ist und das neunzehnte Zahnrad (Z19) in ständigem Eingriff mit einem ebenfalls auf der rechten Hohlwelle (62) sitzenden zwanzigsten Zahnrad (Z20) ist.
9. Getriebeeinheit eines elektrischen Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche zumindest die beiden Summierungsge- triebe umfaßt und baulich in einem Gehäuse (40) vereint.
10. Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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