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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit der elektrischen Antriebsachse.
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Üblicherweise haben Nutzfahrzeuge einen Verbrennungsmotor als Fahrantrieb, mit dem zusätzlich ein Nebenabtrieb angetrieben wird. Für Fahrzeuge, die mit einer elektrischen Antriebsachse ausgerüstet sind, entfällt der Verbrennungsmotor als Fahrbetrieb. Demzufolge wird bei derartigen Fahrzeugen üblicherweise ein separater Elektromotor vorgesehen, der den Nebenabtrieb antreibt und unabhängig von dem elektrischen Fahrantrieb betrieben wird. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass der zusätzliche Elektromotor zum Antrieb des Nebenabtriebes eine separate Energieversorgung und eine separate Leistungselektronik sowie ein eigenes Wärmemanagement benötigt. Dies ist kostenintensiv und benötigt erheblichen zusätzlichen Bauraum.
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Ferner ist aus der Druckschrift
WO 2017/114422 eine elektrische Antriebsachsbaugruppe für ein Fahrzeug bekannt, welche einen Antriebsmotor, ein Getriebe und ein Differential umfasst, wobei über das Differential zwei Halbachsen angetrieben werden. Zusätzlich kann ein Nebenabtrieb von dem Antriebsmotor angetrieben werden. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass der Nebenabtrieb nicht drehzahlunabhängig angetrieben werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebsachse der eingangs beschriebenen Gattung und ein Fahrzeug mit der Antriebsachse vorzuschlagen, bei denen ein optimierter Betrieb eines Nebenabtriebes mit dem Fahrantrieb realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 9 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
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Somit wird eine elektrische Antriebsachse oder dergleichen für ein Fahrzeug mit zumindest einem ersten elektrischen Fahrantrieb und mit einem zweiten elektrischen Fahrbetrieb vorgeschlagen, wobei die Fahrantriebe über ein Differentialgetriebe zum Antrieb der Fahrzeugräder koppelbar sind, wobei der erste Fahrantrieb über ein erstes Schaltelement mit einer ersten Anbindungsschnittstelle zum Übertragen einer vorbestimmten Antriebsleistung für einen Nebenabtrieb und der zweite Fahrantrieb über ein zweites Schaltelement mit einer zweiten Anbindungsschnittstelle zum Übertragen einer vorbestimmten Antriebsleistung für den Nebenabtrieb koppelbar sind.
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Auf diese Weise wird eine modulare Nebenabtriebsanbindung an der elektrischen Antriebsachse mit zwei Elektromotoren als Fahrantriebe realisiert, wobei durch die beiden vorgesehenen Anbindungsschnittstellen für den Nebenabtrieb ein sogenannter Dual-Nebenabtrieb-Modus ermöglicht wird, mit dem der Betrieb der Nebenabtriebe an der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsachse optimiert wird. Demzufolge ist es möglich sowohl einen Nebenabtrieb über den ersten Fahrantrieb als auch über den zweiten Fahrantrieb zu realisieren.
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Dadurch, dass im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, dass sowohl dem ersten Fahrantrieb als auf dem zweiten Fahrantrieb ein Schaltelement zum Entkoppeln des Fahrantriebes von den anzutreibenden Fahrzeugrädern zugeordnet ist, kann beispielsweise ein Fahrantrieb für den Antrieb des Fahrzeuges und der andere Fahrantrieb zum Antrieb des Nebenabtriebes verwendet werden. Darüber hinaus können die Fahrantriebe auch ausschließlich beispielsweise im Stillstand des Fahrzeuges zum Antrieb der Nebenabtriebe verwendet werden, wenn eine besonders hohe Antriebsleistung hierfür erforderlich ist. Durch die Möglichkeit der vollständigen Entkoppelung der Fahrantriebe von den Fahrzeugrädern ist auch ein Abschleppen ohne negative Rückwirkungen auf die Fahrantriebe möglich. Dies ist besonders vorteilhaft bei sogenannten permanentmagneterregte Synchron Maschinen (PSM).
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Durch die Verwendung der Fahrantriebe auch für die Nebenabtriebe wird in vorteilhafter Weise keine separate Batterieanbindung, kein separates Wärmemanagement und auch keine separate Leistungselektronik erforderlich.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem ersten Fahrantrieb und/oder dem zweiten Fahrantrieb eine nicht schaltbare oder schaltbare Getriebeübersetzung zugeordnet ist. Hierdurch kann der Betrieb der Fahrantriebe deutlich variabler ausgeführt werden. Als Übersetzungsgetriebe kann eine Stirnradübersetzung zum Beispiel in Vorgelegebauweise oder auch ein Planetengetriebe oder dergleichen eingesetzt werden.
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Dadurch, dass die Fahrantriebe vorzugsweise achsparallel zur Antriebsachse bzw. zu den Antriebswellen der anzutreibenden Fahrzeugräder angeordnet sind, ergibt sich eine besonders kompakte und somit bauraumgünstige sowie kostengünstige Anordnung.
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Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Anbindungsschnittstelle für den Nebenabtrieb in Fahrtrichtung vor und eine Anbindungsschnittstelle für den Nebenabtrieb hinter den Antriebswelle der anzutreibenden Fahrzeugräder angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Anbindung eines Nebenabtriebes sehr variabel gestaltet. Demzufolge können die Nebenabtriebe auf kürzestem Anbindungsweg mit Antriebsleistung versorgt werden. Bei dem elektrischen Antriebsachsen-Konzept mit zumindest zwei Fahrantrieben ist es beispielsweise möglich, die vorgesehenen Anbindungsschnittstellen zum Beispiel an dem Gehäuse der Antriebsachse derart vorzusehen werden, dass die Anbindungsschnittstellen jeweils mit einem Deckel verschlossen werden. Somit ergibt sich mehr Flexibilität bei der Nebenabtriebsfunktion.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der vorbeschriebenen Antriebsachse, sodass sich die bereits beschriebenen Vorteile und weitere Vorteile ergeben.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer ersten möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsachse für ein Fahrzeug; und
- 2 eine schematische Ansicht einer zweiten möglichen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsachse.
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In den 1 und 2 sind zwei mögliche Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebsachse für ein Fahrzeug lediglich beispielhaft dargestellt.
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Unabhängig von den Ausführungsvarianten der elektrischen Antriebsachse sind ein erster elektrischer Fahrantrieb 1 und ein zweiter elektrischer Fahrantrieb 2 vorgesehen. Die Antriebsleistung der beiden Fahrantriebe 1, 2 wird über ein Summierrad 3 aufsummiert und über eine Festübersetzung 4 auf ein Differenzialgetriebe bzw. Abtriebsdifferential 5 übertragen, sodass die den Fahrzeugrädern 6, 7 zugeordneten Antriebswellen antreibbar sind. Als Festübersetzung 4 ist beispielhaft ein Planetenradsatz dargestellt.
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Dem ersten Fahrantrieb 1 ist eine erste Anbindungsschnittstelle 8 für einen Nebenabtrieb PTO und dem zweiten Fahrantrieb 2 ist eine zweite Anbindungsschnittstelle 9 für einen Nebenabtrieb PTO zugeordnet. Der ersten Anbindungsschnittstelle 8 ist ein erstes Schaltelement 10 z. B. als Schaltkaue und der zweiten Anbindungsschnittstelle 9 ist ein zweites Schaltelement 11 z. B. als Schaltkaue zugeordnet, mit denen die zugeordneten Anbindungsschnittstelle 8, 9 aktivierbar oder deaktivierbar sind. Der erste Fahrantrieb 1 ist über ein drittes Schaltelement von den Fahrzeugrädern 6, 7 entkoppelbar ist, während der zweite Fahrantrieb 2 über ein viertes Schaltelement von den Fahrzeugrädern 6, 7 entkoppelbar ist. Je nach Ausführungsvariante ist dem dritten Schaltelemente und dem vierten Schaltelement jeweils eine schaltbare oder nicht schaltbare Stirnradübersetzung für den ersten Fahrantrieb 1 und den zweiten Fahrantrieb 2 zugeordnet. Die jeweilige Stirnradübersetzung des ersten Fahrantriebes 1 und des zweiten Fahrantriebes 2 sind zum Aufsummieren der Antriebsleistung der beiden Fahrantriebe 1, 2 mit dem Summierrad 3 gekoppelt. Demzufolge sind die Anbindungsschnittstellen 8, 9 für den Nebenabtrieb vor der Aufsummierung der Antriebsleistung angeordnet.
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In 1 ist die erste Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsachse dargestellt, bei der das dritte Schaltelement als Einfachschaltelement 12 der Stirnradübersetzung in Vorgelegebauweise zum Realisieren nur einer Übersetzungsstufe für den ersten Fahrantrieb 1 zugeordnet ist. Das vierte Schaltelement ist ebenfalls als Einfachschaltelement 13 der Stirnradübersetzung in Vorgelegebauweise zum Realisieren nur einer Übersetzungsstufe für den zweiten Fahrantrieb 2 zugeordnet. Die Stirnradübersetzung des ersten Fahrantriebes 1 und die Stirnradübersetzung des zweiten Fahrantriebes 2 sind mit dem Summierrad 3 zum Aufsummieren der Antriebsleistungen beider Fahrantriebe 1, 2 gekoppelt.
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Die Einfachschaltelemente 12, 13 sind jeweils einem Losrad 16, 17 auf einer Zwischenwelle 18, 19 der jeweiligen Stirnradübersetzung zugeordnet. Die Losräder 16, 17 sind mit dem jeweiligen Fahrantrieb 1, 2 zum Beispiel über weitere Stirnräder gekoppelt. Demzufolge kann im geöffneten Zustand des jeweiligen Einfachschaltelementes 12, 13 der zugeordnete Fahrantrieb 1, 2 von den Fahrzeugrädern 6, 7 entkoppelt werden. Im geschalteten Zustand der Einfachschaltelemente12, 13 wird der jeweilige Fahrantrieb 1, 2 zum Antrieb des Fahrzeuges mit den Fahrzeugrädern 6, 7 gekoppelt. Wenn im geschalteten Zustand zusätzlich die Schaltelemente 10 und 11 an den Anbindungsschnittstellen 8, 9 geschlossen sind, wird gleichzeitig auch der jeweilige Nebenabtrieb PTO angetrieben.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsachse dargestellt. Bei der zweiten Ausführungsvariante ist im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante eine schaltbare Stirnradübersetzung in Vorgelegebauweise vorgesehen. Das dritte Schaltelement ist als Doppelschaltelement 14 der schaltbaren Stirnradübersetzung in Vorgelegebauweise zum Realisieren einer ersten Übersetzungsstufe und einer zweiten Übersetzungsstufe für den ersten Fahrantrieb 1 zugeordnet. Das vierte Schaltelement ist ebenfalls als Doppelschaltelement 15 der schaltbaren Stirnradübersetzung in Vorgelegebauweise zum Realisieren einer ersten Übersetzungsstufe und einer zweiten Übersetzungsstufe für den zweiten Fahrantrieb 2 zugeordnet, wobei die schaltbare Stirnradübersetzung des ersten Fahrantriebes und die schaltbare Stirnradübersetzung des zweiten Fahrantriebes 2 mit dem Summierrad 3 zum Aufsummieren der Antriebsleistungen beider Fahrantriebe 1, 2 gekoppelt sind.
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Das Doppelschaltelement 14 ist einem ersten Losrad 20 und einem zweiten Losrad 21 auf der Zwischenwelle 18 der schaltbaren Stirnradübersetzung des ersten Fahrantriebes 1 zugeordnet. Die Losräder 20, 21 stehen in Eingriff mit weiteren Stirnrädern des ersten Fahrantriebes 1. In einer Neutralstellung des Doppelschaltelementes 14 des ersten Fahrantriebes 1 wird der Fahrantrieb 1 von den Fahrzeugrädern 6, 7 entkoppelt. Demzufolge kann in der Neutralstellung des Doppelschaltelementes 14 der erste Fahrantrieb 1 beispielsweise im Stillstand des Fahrzeuges zum Antrieb des Nebenabtriebes PTO verwendet werden, wenn das Schaltelement 10 an der ersten Anbindungsschnittstelle 8 geschlossen ist. In einer ersten Schaltstellung des Doppelschaltelementes 14, in der das Doppelschaltelement 14 in der Zeichnung nach links verschoben wird, wird das erste Losrad 20 mit der Zwischenwelle 18 drehfest verbunden, sodass der erste Fahrantrieb 1 über die erste Übersetzungsstufe mit den Fahrzeugrädern 6, 7 gekoppelt ist. Demzufolge kann das Fahrzeug über den ersten Fahrantrieb 1 angetrieben werden. Je nachdem, ob das Schaltelement 10 an der ersten Anbindungsschnittstelle 8 geöffnet oder geschlossen ist, kann zusätzlich der Nebenabtrieb PTO angetrieben werden. In einer zweiten Schaltstellung des Doppelschaltelementes 14, in der das Doppelschaltelement 14 in der Zeichnung nach rechts verschoben wird, wird das zweite Losrad 21 mit der Zwischenwelle 18 drehfest verbunden, sodass der erste Fahrantrieb 1 über die zweite Übersetzungsstufe mit den Fahrzeugrädern 6, 7 gekoppelt ist. Demzufolge kann das Fahrzeug über den ersten Fahrantrieb 1 angetrieben werden. Je nachdem, ob das Schaltelement 10 an der ersten Anbindungsschnittstelle 8 geöffnet oder geschlossen ist, kann zusätzlich der Nebenabtrieb PTO angetrieben werden.
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Das Doppelschaltelement 15 ist einem ersten Losrad 22 und einem zweiten Losrad 23 auf der Zwischenwelle 19 der schaltbaren Stirnradübersetzung des zweiten Fahrantriebes 2 zugeordnet. Die Losräder 22, 23 stehen in Eingriff mit weiteren Stirnrädern des zweiten Fahrantriebes 2. In einer Neutralstellung des Doppelschaltelementes 15 des zweiten Fahrantriebes 2 wird der Fahrantrieb 2 von den Fahrzeugrädern 6, 7 entkoppelt. Demzufolge kann in der Neutralstellung des Doppelschaltelementes 15 der zweite Fahrantrieb 2 beispielsweise im Stillstand des Fahrzeuges zum Antrieb des Nebenabtriebes PTO verwendet werden, wenn das Schaltelement 11 an der zweiten Anbindungsschnittstelle 9 geschlossen ist. In einer ersten Schaltstellung des Doppelschaltelementes 15, in der das Doppelschaltelement 15 in der Zeichnung nach links verschoben wird, wird das erste Losrad 22 mit der Zwischenwelle 19 drehfest verbunden, sodass der zweite Fahrantrieb 2 über die erste Übersetzungsstufe mit den Fahrzeugrädern 6, 7 gekoppelt ist. Demzufolge kann das Fahrzeug über den zweiten Fahrantrieb 2 angetrieben werden. Je nachdem, ob das Schaltelement 11 an der zweiten Anbindungsschnittstelle 9 geöffnet oder geschlossen ist, kann zusätzlich der Nebenabtrieb PTO angetrieben werden. In einer zweiten Schaltstellung des Doppelschaltelementes 15, in der das Doppelschaltelement 15 in der Zeichnung nach rechts verschoben wird, wird das zweite Losrad 23 mit der Zwischenwelle 19 drehfest verbunden, sodass der zweite Fahrantrieb 2 über die zweite Übersetzungsstufe mit den Fahrzeugrädern 6, 7 gekoppelt ist. Demzufolge kann das Fahrzeug über den zweiten Fahrantrieb 2 angetrieben werden. Je nachdem, ob das Schaltelement 11 an der zweiten Anbindungsschnittstelle 9 geöffnet oder geschlossen ist, kann zusätzlich der Nebenabtrieb PTO angetrieben werden.
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Wenn sich sowohl das Doppelschaltelement 14 des ersten Fahrantriebes 1 und das Doppelschaltelement 15 des zweiten Fahrantriebes 2 in ihrer Neutralstellung befinden, sind sowohl der erste Fahrantrieb 1 als auch der zweite Fahrantrieb 2 von den Fahrzeugrädern 6, 7 entkoppelt, sodass eine Abschleppfunktion bei der vorgeschlagenen elektrischen Antriebsachse ohne negative Rückwirkungen auf die Fahrantrieb 1, 2 durchgeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster elektrischer Fahrantrieb
- 2
- zweiter elektrischer Fahrantrieb
- 3
- Summierrad
- 4
- Festübersetzung in Planetenbauweise
- 5
- Differentialgetriebe bzw. Abtriebsdifferential
- 6
- Fahrzeugrad
- 7
- Fahrzeugrad
- 8
- erste Anbindungsschnittstelle eines Nebenabtriebes
- 9
- zweite Anbindungsschnittstelle eines Nebenabtriebes
- 10
- Schaltelement der ersten Anbindungsschnittstelle
- 11
- Schaltelement der zweiten Anbindungsschnittstelle
- 12
- Einfachschaltelement des ersten Fahrantriebes
- 13
- Einfachschaltelement des zweiten Fahrantriebes
- 14
- Doppelschaltelement des ersten Fahrantriebes
- 15
- Doppelschaltelement des zweiten Fahrantriebes
- 16
- Losrad der Zwischenwelle des ersten Fahrantriebes
- 17
- Losrad der Zwischenwelle des ersten Fahrantriebes
- 18
- Zwischenwelle der Stirnradübersetzung des ersten Fahrantriebes
- 19
- Zwischenwelle der Stirnradübersetzung des zweiten Fahrantriebes
- 20
- erstes Losrad der Zwischenwelle des ersten Fahrantriebes
- 21
- zweites Losrad der Zwischenwelle des ersten Fahrantriebes
- 22
- erstes Losrad der Zwischenwelle des zweiten Fahrantriebes
- 23
- zweites Losrad der Zwischenwelle des zweiten Fahrantriebes
- PTO
- Nebenabtrieb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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