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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Achsantrieb für ein Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Achsantriebe für Fahrzeuge sind aus dem Stand bekannt. So beschreibt die
DE 10 2001 076 523 A1 einen Achsantrieb für ein Fahrzeug. Hierbei treibt ein elektrischer Motor eine Welle an, die mit einem Sonnenrad eines Planetenrädergetriebes drehfest verbunden ist. Der Planetenradträger des Planetenrädergetriebes ist mit einer Stirnradstufe verbunden. Die Stirnradstufe ist mit einem Achsdifferential zum Antreiben einer Achse des Fahrzeugs gekoppelt.
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Nachteilig hieran ist, dass der Achsantrieb ein großes Volumen einnimmt bzw. benötigt. Insbesondere weist der Achsantrieb eine große Breite auf, so dass er für schmale Fahrzeuge nicht geeignet ist. Zudem ist die Stirnradstufe bzw. das Achsdifferential sehr weit entfernt von der elektrischen Maschine angeordnet. Dies führt dazu, dass zwischen dem Achsdifferential und dem Reifen des Fahrzeugs ein sehr geringer Abstand vorhanden ist. Dadurch müssen die Gleichlaufgelenke bei einer vertikalen Bewegung der Fahrzeugreifen einen großen Winkel durchstreichen. Dies erhöht die technische Komplexität.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, einen kompakten bzw. wenig Raum beanspruchenden Achsantrieb aufzuzeigen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Achsantrieb für ein Fahrzeug vorgeschlagen, der eine elektrische Maschine mit einer von der elektrischen Maschine angetriebenen Motorwelle, die über ein Planetenrädergetriebe und ein Stirnradgetriebe mit einem Achsdifferential zum Antreiben zweier Abtriebswellen des Achsdifferentials gekoppelt ist, und einen das Stirnradgetriebe antreibenden Abtrieb des Planetenrädergetriebes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb des Planetenrädergetriebes auf der der elektrischen Maschine zugewandten Seite des Planetenrädergetriebes angeordnet ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Achsantrieb ein geringes Volumen bzw. einen geringen Raum beansprucht, d.h. sehr kompakt ist. Insbesondere benötigt der Achsantrieb nur eine geringe Breite, so dass er auch für Fahrzeuge mit geringer Breite geeignet ist. Zudem weist er wenig Material und somit ein geringes Gewicht auf. Durch die mittige Anordnung des Stirnradgetriebes können die Beugungswinkel der Gleichlaufgelenke verringert werden.
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Die Motorwelle kann mit einem Sonnenrad des Planetenrädergetriebes drehfest verbunden sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Achsantrieb technisch besonders einfach ausgebildet ist. Zudem beansprucht der Achsantrieb noch weniger Raum bzw. Volumen.
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Der Abtrieb des Planetenrädergetriebes kann durch einen Planetenradträger des Planetenrädergetriebes gebildet sein, der um die Motorwelle herum angeordnet ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Achsantrieb technisch besonders einfach ausgebildet ist. Zudem ist der Achsantrieb besonders raumsparend ausgebildet.
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Der Planetenradträger kann einen hohlzylinderförmigen Lagerabschnitt und einen die Planetenräder tragenden, in radialer Richtung bezüglich einer Motorachse vorstehenden Tragabschnitt umfassen, wobei der hohlzylinderförmige Lagerabschnitt von der Motorwelle durchragt wird. Hierdurch ist der Achsantrieb noch raumsparender ausgebildet.
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Es können zwei Lager vorgesehen sein, die den Lagerabschnitt des Planetenradträgers drehbar lagern. Hierdurch wird der Lagerabschnitt des Planetenradträgers besonders sicher gelagert. Vorteilhaft hieran ist auch, dass die in den Lagern auftretenden Kräfte durch die günstigen Hebelverhältnisse aufgrund des großen Abstands der Lager gesenkt werden.
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Am Lagerabschnitt des Planetenradträgers, insbesondere zwischen den Lagern, kann ein erstes Stirnrad des Stirnradgetriebes vorgesehen sein, das drehfest mit dem Planetenradträger verbunden ist, und am Gehäuse des Achsdifferentials kann ein zweites Stirnrad des Stirnradgetriebes vorgesehen sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Achsantrieb technisch besonders einfach ausgebildet ist.
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Der Planetenradträger kann auf der der elektrischen Maschine zugewandten Seite des Planetenrädergetriebes angeordnet sein. Vorteilhaft hieran ist, dass der Achsantrieb ein noch geringeres Volumen benötigt.
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Die Motorwelle kann als Hohlwelle ausgebildet sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Innenraum der Welle als Kanal für Kühl- und/oder Schmiermittel verwendet werden kann.
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Eine Parksperre zum lösbaren Blockieren einer Drehung eines Parksperrenrads kann vorgesehen sein, wobei das Parksperrenrad drehfest mit dem Planetenradträger verbunden ist.
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Das Parksperrenrad kann mit dem Planetenradträger einstückig ausgebildet sein. Hierdurch wird die Anzahl der Bauelemente des Achsantriebs reduziert. Zudem sinkt die Breite bzw. axiale Länge entlang der Welle des Achsantriebs weiter.
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Die Anzahl der Planetenräder des Planetenrädergetriebes kann drei, vier, fünf oder sechs sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass die auftretenden Verzahnungskräfte an den einzelnen Planetenrädern geringer werden. Dies führt zu einer besseren Bauraumausnutzung in der Planetenstufe. Die Planetenräder können so ausgelegt sein, dass die Radialkräfte auf das Sonnenrad sich gegenseitig kompensieren. Dadurch ergibt sich eine geringere Verlagerung des Sonnenrades unter Last. Hieraus resultiert eine geringere Geräuschanregung im Betrieb.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsantriebs;
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2 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsantriebs mit Parksperrenrad in Freigabeposition; und
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3 zeigt eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Achsantriebs mit Parksperrenrad aus 2 in Sperrposition.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsantriebs 10. Der Achsantrieb 10 umfasst eine elektrische Maschine 20 zum Antreiben einer Achse eines Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeugs. Vorstellbar ist auch, dass die elektrische Maschine 20 zwei, drei oder mehr Achsen des Fahrzeugs antreibt. Die elektrische Maschine 20 weist einen Stator 25 und einen innerhalb des Stators 25 angeordneten Rotor 22 auf. Der Rotor 22 ist drehfest mit einer Motorwelle 30 der elektrischen Maschine 20 verbunden.
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Der Achsantrieb 10 umfasst zudem ein Planetenrädergetriebe 45. Die Motorwelle 30 ist mit einem Sonnenrad 50 des Planetenrädergetriebes 45 drehfest verbunden. Das Planetenrädergetriebe 45 weist zwei, drei, vier, fünf oder sechs Planetenräder 55, 58 auf. Auch mehr als sechs Planetenräder sind vorstellbar. In 1 weist das Planetenrädergetriebe 45 vier Planetenräder 55, 58 auf.
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Die Motorwelle 30 ist drehfest mit dem Sonnenrad 50 des Planetenrädergetriebes 45 verbunden und bildet den Antrieb des Planetenrädergetriebes 45. Das Hohlrad (nicht gezeigt) des Planetenrädergetriebes 45 wird festgehalten oder ist starr mit dem Gehäuse verbunden. Die Planetenräder 55, 58 bilden den Abtrieb des Planetenrädergetriebes 45 dar. Der Planetenradträger 65 ist mit den Planetenrädern 55, 58 verbunden.
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Die Welle ist in einem sogenannten B-Lager 40 auf der dem Planetenrädergetriebe 45 abgewandten Seite und in einem sogenannten A-Lager 35 auf der dem Planetenrädergetriebe 45 zugewandten Seite gelagert.
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Auf der der elektrischen Maschine 20 abgewandten Seite des Planetenrädergetriebes 45 ist eine Stützplatte 82 angeordnet. Die Stützplatte 82 ist zum Stützen bzw. Halten des Planetenrädergetriebe 45 und der Motorwelle 30 ausgebildet.
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Der Planetenradträger 65 ist durch ein Nadellager 70 und ein erstes Schrägkugellager 75 und ein zweites Schrägkugellager 80 gelagert. Zwischen dem ersten Schrägkugellager 75 und dem zweiten Schrägkugellager 80 ist ein erstes Stirnrad 85 des Stirnradgetriebes 87 angeordnet. Das erste Stirnrad 85 ist drehfest mit dem Planetenradträger 65 verbunden. Das erste Stirnrad 85 steht in Eingriff mit einem zweiten Stirnrad 86 und treibt das zweite Stirnrad 86 des Stirnradgetriebes 87 an, das am Gehäuse 95 des Achsdifferentials 90 angeordnet ist.
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Der Planetenradträger 65 und das erste Stirnrad 85 sind auf der Seite des Planetenrädergetriebes 45 angeordnet, die der elektrischen Maschine 20 zugewandt ist (in 1 die rechte Seite des Planetenrädergetriebes 45). Dies bedeutet, dass der Planetenradträger 65 und das erste Stirnrad 85 zwischen dem Planetenrädergetriebe 45 und der elektrischen Maschine 20 angeordnet sind. Somit befinden sich Antrieb des Planetenrädergetriebes 45 (nämlich die Motorwelle 30 der elektrischen Maschine 20) und der Abtrieb des Planetenrädergetriebes 45 (der Planetenradträger 65 bzw. das erste Stirnrad 85) auf der gleichen Seite des Planetenrädergetriebes 45.
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Vorstellbar ist auch, dass die Achsen des Planetenradträgers 65 festgehalten werden bzw. starr sind und das Hohlrad den Abtrieb des Planetenrädergetriebes 45 bildet.
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Der Planetenradträger 65 bzw. der Lagerabschnitt 32 des Planetenradträgers 65 ist hohl ausgebildet und umschließt bzw. umgibt einen Teil der Motorwelle 30 der elektrischen Maschine 20 bzw. einer Zwischenwelle, die drehfest mit der Motorwelle 30 der elektrischen Maschine 20 verbunden ist. Das erste Stirnrad 85 wiederum umschließt bzw. umgibt ebenfalls einen Teil der Motorwelle 30 der elektrischen Maschine 20. Insbesondere umschließt bzw. umgibt das erste Stirnrad 85 einen Teil des Planetenradträgers 65.
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Hierdurch ist der Achsantrieb 10 besonders raumsparend bzw. kompakt ausgebildet. Zudem wird Material gespart. Dies senkt das Gewicht.
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In radialer Richtung bezüglich der Motorachse steht ein Tragabschnitt 34 des Planetenradträgers 65 vor.
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Das erste Stirnrad 85 ist mit einem Achsdifferential 90 gekoppelt, das in einem Differentialgehäuse 95 angeordnet ist. Das Achsdifferential 90 ist in einem Rillenkugellager 105 und einem ersten Schrägkugellager 107 und einem zweiten Schrägkugellager 110 angeordnet. Über das Achsdifferential 90 wird die Achswelle der Achse des Fahrzeugs angetrieben.
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Das erste Stirnrad 85 bzw. die Verbindung zwischen dem ersten Stirnrad 85 und dem Achsdifferential 90 ist (bezogen auf die axiale Richtung der Welle) besonders mittig angeordnet, d.h. es bzw. sie weist einen geringen Abstand zu der elektrischen Maschine 20 auf. Dadurch weisen der kurze Teil der Achswelle und der lange Teile der Achswelle, deren Grenze die Ausgleichswelle bzw. das Achsdifferential 90 bilden, einen besonders geringen Unterschied in der axialen Länge (parallel zu der axialen Richtung der Welle der elektrischen Maschine 20) auf.
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Eine mittige Anordnung des ersten Stirnrads 85 bzw. der Verbindung zwischen erstem Stirnrad 85 und Achsdifferential 90 ermöglicht, dass der Unterschied in den Abständen zwischen dem jeweiligen Fahrzeugreifen, der an der Achse des Fahrzeugs montiert ist, und dem ersten Stirnrad 85 bzw. der Verbindung zwischen erstem Stirnrad 85 und Achsdifferential 90 möglichst klein ist. D.h. dass der Abstand des einen Fahrzeugreifens, der an einem Ende der Achse befestigt ist, und dem Achsdifferential 90 und der Abstand zwischen dem anderen Fahrzeugreifen, der am anderen Ende der Achse befestigt ist, und dem Achsdifferential 90 gering bzw. klein ist. Der durch die Radaufhängung bestimmt Weg, den die Reifen in Vertikalrichtung zurücklegen können, legt den Beugungswinkel α der Gleichlaufgelenke fest. Da das kleinere Gleichlaufgelenk größer als im Stand der Technik ist bzw. eine größere Länge aufweist, muss bei dem gleichen Weg r ein geringer Beugungswinkel durchstrichen werden. Dies reduziert die Komplexität der konstruktiven Gestaltung der Gleichlaufgelenke bei gleichbleibenden Radaufhängungseigenschaften bzw. maximalem Weg r, den der Reifen vertikal zurücklegen kann.
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Der Abstand zwischen dem A-Lager 35 der Motorwelle 30 und dem Nadellager 70 des Planetenrädergetriebes 45 ist besonders groß. Durch die damit erhöhte Elastizität in radialer Richtung wird eine Verspannung der Lager 35, 40 und 70 gegeneinander vermindert und eine daraus resultierende Lagerbelastung reduziert. Gleichzeitig ermöglicht das Nadellager 70 eine sehr präzise Positionierung des Sonnenrads im Planetengetriebe und verringert damit die Geräuschanregung im Betrieb.
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Der Lagerabschnitt 32 des Planetenradträgers 65 ist in zwei Lagern, nämlich zwei Schrägkugellagern 75, 80 gelagert, die an zwei entgegensetzten Enden des Lagerabschnitts 32 angeordnet sind.
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Das Sonnenrad 50 ist durch das Nadellager 70 gelagert, das so nah wie möglich an dem Sonnenrad 50 angeordnet ist. Hierdurch bleibt die Welle im Bereich des Sonnenrades 50 zentriert und eine Verformung oder Verbiegung in diesem Bereich wird effektiv unterdrückt bzw. verhindert.
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Das Achsdifferential 90 umfasst zudem ein Ausgleichskegelrad 115 und ein Antriebsrad 120.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Achsantriebs 10 mit Parksperrenrad 140 in Freigabeposition. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Achsantriebs 10 mit Parksperrenrad 140 aus 2 in Sperrposition. Das Parksperrenrad 140 ist Teil einer Parksperre 130. Die Parksperre 130 dient zum Blockieren einer Drehung eines Parksperrenrads 140. Hierfür wird ein Hebel 135 der Parksperre 130 in Eingriff mit dem Parksperrenrad 140 gebracht. Der Eingriff kann wieder aufgehoben werden. Das Parksperrenrad 140 befindet sich am gleichen Körper wie der Planetenradträger 65. Das Parksperrenrad 140 kann einstückig mit dem Planetenradträger 65 ausgebildet sein. Das Parksperrenrad 140 kann Teil einer Außenkontur des Planetenradträgers 65 sein. Hierfür weist der Planetenradträger 65 eine Vielzahl von Ausnehmungen an seinem Außenumfang auf. In diese kann der Vorsprung 137 des Hebels 135 eingreifen und so eine Drehung des Planetenradträgers 65 und folglich eine Bewegung des ersten Stirnrads 85, des zweiten Stirnrads 86, des Achsdifferential 90 und schließlich der Achse bzw. der Achsen des Fahrzeugs verhindern.
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In 2 und in 3 ist das Gehäuse 11 des Achsantriebs 10 zu sehen, in dem der Achsantrieb 10 angeordnet und eingeschlossen ist. Zudem ist auch zu sehen, dass der Umfang des zweiten Stirnrads 86 deutlich größer als der Umfang des ersten Stirnrads 85 ist.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102001076523 A1 [0002]
