DE102005055690A1

DE102005055690A1 - Antriebsachse mit einem elektrischen Antriebsmotor, einem Untersetzungsgetriebe und einem Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE102005055690A1
Application number: DE102005055690A
Authority: DE
Inventors: Franz Forster
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2007-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse mit einem elektrischen Antriebsmotor (1), der einen Stator (2) und einen radial innerhalb des Stators (2) angeordneten Rotor (3) aufweist, und mit einem von dem Antriebsmotor (1) unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes (17) angetriebenen Differentialgetriebe (16). Um eine kompakte Bauweise der Antriebsachse zu erzielen, ist erfindungsgemäß zumindest das Differentialgetriebe (16) innerhalb des Rotors (3) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse mit einem elektrischen Antriebsmotor, der einen Stator und einen radial innerhalb des Stators angeordneten Rotor aufweist, und mit einem von dem Antriebsmotor unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes angetriebenen Differerentialgetriebe.

Eine gattungsgemäße Antriebsachse ist aus 2 der DE 102 11 193 A1 bekannt. Dort ist dem Differentialgetriebe ein einstufiges Planetengetriebe vorgeschaltet. Gegenüber Antriebsachsen, die ausschließlich jeweils an den Achsenden angeordnete Untersetzungsgetriebe aufweisen, die dem Differentialgetriebe nachgeschaltet sind, weist die gattungsgemäße Antriebsachse weniger Bauteile auf, da das dem Differential vorgeschaltete Untersetzungsgetriebe für beide anzutreibenden Räder genutzt wird. Das Differentialgetriebe überträgt dabei ein höheres Drehmoment und rotiert mit geringerer Drehzahl.

Bei der gattungsgemäßen Antriebsachse sind sowohl das Differentialgetriebe als auch das vorgeschaltete Untersetzungsgetriebe seitlich benachbart zum Rotor des elektrischen Antriebsmotors angeordnet. Die beiden ausgangsseitigen Abtriebswellen des Differentialgetriebes sind daher unterschiedlich lang. Es ergeben sich daher bei einer durch die Wirkung des zu übertragenden Drehmoments unterschiedliche elastische Torsionen der beiden Abtriebswellen, was das Fahrverhalten eines mit einer derartigen Antriebsachse ausgerüsteten Fahrzeugs ungünstig beeinflussen kann.

Um zu verhindern, dass die längere der beiden Abtriebswellen durch die Wirkung des zu übertragenden Drehmoments nicht wesentlich stärker elastisch tordiert wird als die kürzere Abtriebswelle, ist es erforderlich, zumindest die längere Abtriebswelle mit einem Durchmesser zu versehen, der größer ist als aus Festigkeitsgründen nötig. Dadurch müssen auch benachbarte Bauteile in der Umgebung, z. B. die Hohlwelle, in der sich die Abtriebswelle befindet, die Wälzlager etc., relativ groß ausgelegt werden, was zu einem erhöhten Platzbedarf führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsachse der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die kompakter ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest das Differentialgetriebe innerhalb des Rotors angeordnet ist. Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Antriebsachse symmetrischer zu gestalten, was durch eine Anordnung des Differentialgetriebes innerhalb des Rotors des elektrischen Antriebsmotors möglich ist.

Die vom Differentialgetriebe ausgangsseitig zu den Achsenden führenden Abtriebswellen können daher mit gleicher Länge oder zumindest mit relativ geringen Längenabweichungen ausgebildet werden. Im Idealfall ist der Kraftfluss von den Ausgängen des Differentialgetriebes zu den an den Achsenden angeordneten Rädern symmetrisch. Es ergeben sich für beide Abtriebswellen im Rahmen der durch den verwendeten Werkstoff vorhandenen Elastizität im Wesentlichen gleiche elastische Torsionen. Es ist daher nicht erforderlich, die Antriebswellen zwecks Anpassung an unterschiedlichen Verdrehwinkel größer zu dimensionieren. Die erfindungsgemäße Antriebsachse ist also hinsichtlich des Platzbedarfs optimiert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Untersetzungsgetriebe zumindest teilweise innerhalb des Rotors angeordnet ist.

In diesem Zusammenhang ist es ferner günstig, wenn das Untersetzungsgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist.

Zur Erzielung einer großen Untersetzung kann das Untersetzungsgetriebe mehrstufig ausgebildet sein.

Sofern der Antriebsmotor ein Motorgehäuse aufweist, in dem sich der Stator und der Rotor befinden, wobei innerhalb des Rotors ein zum Motorgehäuse flüssigkeitsdichtes Getriebegehäuse angeordnet ist, kann der elektrische Antriebsmotor ölfrei und damit frei von Planschverlusten laufen, während die Schmierung des innerhalb des Rotors angeordneten Differentialgetriebes und ggf. des zusätzlich im Rotor befindlichen Untersetzungsgetriebes sichergestellt ist.

Das Differentialgetriebe ist bevorzugt als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgebildet, wenngleich es im Rahmen der Erfindung auch möglich ist, alternativ ein Planetenrad-Differentialgetriebe zu verwenden.

In vorteilhafter Ausgesatltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Differentialgetriebe ausgangsseitig mit zwei querkraftfreien Abtriebswellen gekoppelt ist, die jeweils mit einer Radwelle oder Radnabe in Antriebsverbindung stehen. Die Abtriebswellen können dabei platzsparend als Steckwellen ausgebildet sein.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die erfindungsgemäße Antriebsachse weist einen in Achsmitte angeordneten, elektrischen Antriebsmotor 1 auf, der beispielsweise als Drehstrom-Asynchronmotor oder Drehstrom-Synchronmotor ausgeführt sein kann. Der Antriebsmotor 1 verfügt über einen außenliegenden Stator 2 und einen radial innerhalb des Stators 2 angeordneten Rotor 3 („Innenläufer-Motor"). Der Antriebsmotor 1 befindet sich innerhalb eines Achsrohres 4, an dessen Enden jeweils ein Radlagergehäuse 5 bzw. 6 befestigt ist. In jedem Radlagergehäuse 5 bzw. 6 ist eine Radwelle 7 bzw. 8 drehbar gelagert, an der jeweils ein Felgenflansch 7a bzw. 8a angeformt ist.
Axial zwischen den Radlagergehäusen 5 bzw. 6 und der jeweils dazu benachbarten Stirnseite des Stators 2 befindet sich ein Lagerschild 9 bzw. 10. Die Lagerschilde 9, 10 bilden zusammen mit dem mittleren Abschnitt des Achsrohres 4 ein Motorgehäuse M des Antriebsmotors 1.
Der Rotor 3 ist hohl ausgebildet und verfügt an beiden Stirnseiten jeweils über einen scheibenförmigen Abschlussdeckel 11 bzw. 12. Der in der Figur linke Abschlussdeckel 11 ist mittels eines angeformten äußeren Hohlzapfens 11a in dem dazu benachbarten Lagerschild 9 drehbar gelagert. Der in der Figur rechte Abschlussdeckel 12 ist auf einem buchsenförmigen Axialfortsatz 13a eines innerhalb des Rotors 3 benachbart zum Abschlussdeckel 12 angeordneten Getriebedeckels 13 drehbar gelagert. Der Axialfortsatz 13a und der Getriebedeckel 13 sind drehfest mit dem in der Figur rechten Lagerschild 10 verbunden.
Benachbart zum Abschlussdeckel 11 ist innerhalb des Rotors 3 ein zweiter Getriebedeckel 14 angeordnet, der auf einem inneren Hohlzapfen 11b des Abschlussdeckels 11 abgestützt ist, wobei sich der Abschlussdeckel 11 und damit der Rotor 3 relativ zum Getriebedeckel 14 drehen kann.
Die beiden Getriebedeckel 13, 14 bilden zusammen mit einem rohrförmigen Getriebemantel 15 ein Getriebegehäuse G, das innerhalb des hohlen Rotors 3 angeordnet und zum Motorgehäuse M flüssigkeitsdicht ist. Das Getriebegehäuse G ist rotationsfest, da der in der Figur rechte Getriebedeckel 13 über den Axialfortsatz 13a starr mit dem Lagerschild 10 verbunden ist.
Innerhalb des Getriebegehäuses G befinden sich ein im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgebildetes Differentialgetriebe 16, dem ein ebenfalls innerhalb des Getriebegehäuses G angeordnetes Untersetzungsgetriebe 17 vorgeschaltet ist. Das Untersetzungsgetriebe 17 kann, wie dargestellt, als zweistufiges Planetengetriebe ausgebildet sein. Hierbei kann eingangsseitig ein von dem inneren Hohlzapfen 11b mittels Verzahnung V und Kupplungsmuffe K angetriebenes Sonnenrad 18 der ersten Planetengetriebestufe mehrere Planetenräder 19 antreiben, die auf einem Planetenradträger 20 (Steg der ersten Stufe) angeordnet sind und in einem drehfesten Hohlrad 21 umlaufen, das an der Innenseite des Getriebemantels 15 vorgesehen ist.
Der Planetenradträger 20 treibt ein Sonnenrad 22 der zweiten Planetengetriebestufe, das mit Planetenräder 23 kämmt, die in einem drehfesten Hohlrad 24 des Getriebemantels 15 umlaufen und auf einem den Eingang des Differentialgetriebes 16 bildenden Planetenradträger 25 (Steg der zweiten Stufe) gelagert sind.
Das Differentialgetriebe 16 ist ausgangsseitig mit zwei als querkraftfreie Steckwellen ausgebildeten Abtriebswellen 26, 27 gekoppelt, die jeweils mit der Radwelle 7 bzw. 8 in Antriebsverbindung stehen. Durch die weitgehend mittige Anordnung des Differentialgetriebes 16 innerhalb der Antriebsachse gibt es nur einen relativ geringen Längenunterschied zwischen den beiden Abtriebswellen 26 und 27. Die Antriebsachse ist diesbezüglich also weitgehend symmetrisch aufgebaut.
Die durch das zu übertragende Drehmoment entstehende elastische Torsion der beiden Abtriebswellen 26, 27 ist aufgrund der weitgehenden Symmetrie der Antriebsachse somit annähernd gleich, so dass sich in dieser Hinsicht keine negativen Auswirkungen auf das Fahrverhalten eines mit der erfindungsgemäßen Antriebsachse ausgerüsteten Fahrzeugs ergeben. Es ist also nicht erforderlich, die Abtriebswellen 26, 27 zum Ausgleich von unterschiedlichen Torsionsverformungen stärker zu dimensionieren als hinsichtlich der Dauerfestigkeit nötig. Demzufolge lässt sich eine kompakte Bauweise erzielen.
Durch die flüssigkeitsdichte Ausführung des Getriebegehäuses G bleibt das Motorgehäuse M des Antriebsmotors 1 ölfrei, so dass dort keine Planschverluste entstehen. Das Innere des Getriebegehäuses G steht hingegen mit den zwischen den Lagerschilden 9, 10 und den Radlagergehäusen 5, 6 jeweils gebildeten Bereichen B1, B2 in Verbindung, in denen sich Öl befindet und jeweils eine ölgekühlte Federspeicherbremse 28 bzw. 29 angeordnet ist, die in Wirkverbindung mit der Radwelle 7 bzw. 8 steht.

Claims

Antriebsachse mit einem elektrischen Antriebsmotor, der einen Stator und einen radial innerhalb des Stators angeordneten Rotor aufweist, und mit einem von dem Antriebsmotor unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes angetriebenen Differerentialgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Differentialgetriebe (16) innerhalb des Rotors (3) angeordnet ist.
Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (17) zumindest teilweise innerhalb des Rotors (3) angeordnet ist.
Antriebsachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (17) als Planetengetriebe ausgebildet ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (17) mehrstufig ausgebildet ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (1) ein Motorgehäuse (M) aufweist, in dem sich der Stator (2) und der Rotor (3) befinden, wobei innerhalb des Rotors (3) ein zum Motorgehäuse (M) flüssigkeitsdichtes Getriebegehäuse (G) angeordnet ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (16) als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgebildet ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (16) ausgangsseitig mit zwei querkraftfreien Abtriebswellen (26, 27) gekoppelt ist, die jeweils mit einer Radwelle (7 bzw. 8) oder Radnabe in Antriebsverbindung stehen.