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Die Erfindung betrifft eine Achse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Achse für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2017 005 470 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Achse weist wenigstens ein erstes Fahrzeugrad und wenigstens eine erste elektrische Maschine auf, mittels welcher das erste Fahrzeugrad elektrisch angetrieben werden kann. Die Achse weist außerdem wenigstens ein zweites Fahrzeugrad und wenigstens eine zweite elektrische Maschine auf, mittels welcher das zweite Fahrzeugrad elektrisch angetrieben werden kann. Außerdem ist ein hydraulischer Retarder vorgesehen, mittels welchem zumindest eines der Fahrzeugräder abgebremst werden kann. Außerdem offenbart die
DE 10 2009 033 531 A1 eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer hohlen Portalachse, die zwei elektrische Maschinen aufnimmt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Achse der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Vorteile eines elektrifizierten Einzelantriebs besonders gut mit den Vorteilen eines Retarders kombiniert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Achse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Achse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Vorteile eines elektrifizierten Einzelradantriebs besonders gut mit den Vorteilen eines Retarders kombiniert werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Retarder ein den Fahrzeugrädern gemeinsames Retardergehäuse aufweist, wobei die Fahrzeugräder relativ zu dem Retardergehäuse drehbar sind. Das Retardergehäuse ist beispielsweise zumindest mittelbar an einem insbesondere als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des beispielsweise als Personenkraftwagen oder aber als Nutzfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs festgelegt, wobei die Fahrzeugräder, insbesondere um jeweilige Raddrehachsen, relativ zu dem Aufbau drehbar sind. Vorzugsweise fallen die Raddrehachsen zusammen beziehungsweise die Raddrehachsen verlaufen koaxial zueinander.
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Der Retarder weist ein in dem Retardergehäuse angeordnetes, mit dem ersten Fahrzeugrad mitdrehbares beziehungsweise drehmomentübertragend gekoppeltes und relativ zu dem Retardergehäuse drehbares erstes Schaufelrad auf. Außerdem umfasst der Retarder ein dem ersten Fahrzeugrad und dem ersten Schaufelrad zugeordnetes und drehfest mit dem Retardergehäuse verbindbares oder verbundenes sowie vorzugsweise in dem Retardergehäuse angeordnetes erstes Schaufelelement. Der Retarder weist außerdem einen zwischen dem ersten Schaufelrad und dem ersten Schaufelelement, insbesondere in axialer Richtung des ersten Schaufelrads, angeordneten ersten Zwischenraum auf. Der Retarder umfasst außerdem einen ersten Eingang, über welchen in den ersten Zwischenraum eine Flüssigkeit einleitbar ist. Durch die in den ersten Zwischenraum eingeleitete und somit in dem ersten Zwischenraum angeordnete Flüssigkeit sind das erste Schaufelrad und dadurch das erste Fahrzeugrad mittels des ersten Schaufelelements abbremsbar.
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Der Retarder weist außerdem ein in dem Retardergehäuse angeordnetes, mit dem zweiten Fahrzeugrad mitdrehbares beziehungsweise drehmomentübertragend gekoppeltes und relativ zu dem Retardergehäuse drehbares zweites Schaufelrad und ein dem zweiten Fahrzeugrad und dem zweiten Schaufelrad zugeordnetes und drehfest mit dem Retardergehäuse verbindbares oder verbundenes sowie vorzugsweise in dem Retardergehäuse angeordnetes zweites Schaufelelement auf. Der Retarder umfasst außerdem einen zwischen dem zweiten Schaufelrad und dem zweiten Schaufelelement, insbesondere in axialer Richtung des zweiten Schaufelrads, angeordneten zweiten Zwischenraum. Außerdem weist der Retarder einen zweiten Eingang auf, über welchen in den zweiten Zwischenraum unabhängig von dem ersten Eingang eine Flüssigkeit einleitbar ist, über die das zweite Schaufelrad und dadurch das zweite Fahrzeugrad mittels des zweiten Schaufelelements abbremsbar sind. Die Schaufelelemente und die Schaufelräder umfassen jeweilige Leitschaufeln, mittels welchen beispielsweise dann, wenn sich die Fahrzeugräder und somit die Schaufelräder relativ zu dem Retardergehäuse drehen und die Zwischenräume mit der Flüssigkeit zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, gefüllt sind, die Flüssigkeit in den Zwischenräumen derart umgelenkt wird, dass die Schaufelräder und somit die Fahrzeugräder hydraulisch abgebremst werden. Unter dem Abbremsen ist insbesondere zu verstehen, dass eine Geschwindigkeit, insbesondere eine Drehgeschwindigkeit, der einfach auch als Räder bezeichneten Fahrzeugräder und somit des Kraftfahrzeugs reduziert oder aber beibehalten wird. Mit anderen Worten ist unter dem Abbremsen der Fahrzeugräder und somit des Kraftfahrzeugs insbesondere zu verstehen, dass eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zumindest nicht oder nicht übermäßig schnell ansteigt, beibehalten wird oder reduziert wird.
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Da das erste Fahrzeugrad, insbesondere unabhängig von dem zweiten Fahrzeugrad, mittels der ersten elektrischen Maschine und das zweite Fahrzeugrad, insbesondere unabhängig von dem ersten Fahrzeugrad, mittels der zweiten elektrischen Maschine angetrieben werden kann, sind die Fahrzeugräder unabhängig voneinander und somit einzeln antreibbare oder angetriebenen Räder. Hierzu ist beispielsweise die erste elektrische Maschine bezogen auf das erste Fahrzeugrad und das zweite Fahrzeugrad ausschließlich dem ersten Fahrzeugrad zugeordnet, sodass beispielsweise das erste Fahrzeugrad insbesondere unter Umgehung des zweiten Fahrzeugrads von der ersten elektrischen Maschine angetrieben werden kann oder dass das erste Fahrzeugrad und nicht etwa das zweite Fahrzeugrad von der ersten elektrischen Maschine angetrieben werden kann. Demzufolge ist es vorzugsweise ferner vorgesehen, dass die zweite elektrische Maschine bezogen auf das erste Fahrzeugrad und das zweite Fahrzeugrad ausschließlich dem zweiten Fahrzeugrad zugeordnet ist, sodass beispielsweise das zweite Fahrzeugrad insbesondere unter Umgehung des ersten Fahrzeugrads von der zweiten elektrischen Maschine angetrieben werden kann oder sodass die zweite elektrische Maschine das zweite Fahrzeugrad, jedoch nicht das erste Fahrzeugrad antreiben kann. Dies wird auch als elektrischer oder elektrifizierter Einzelradantrieb bezeichnet, da das erste Fahrzeugrad unabhängig von dem zweiten Fahrzeugrad von der ersten elektrischen Maschine und das zweite Fahrzeugrad unabhängig von dem ersten Fahrzeugrad von der zweiten elektrischen Maschine angetrieben werden kann. Der hydraulische Retarder ist dabei eine verschleißfreie Dauerbremse, wobei die vorigen und folgenden Ausführungen zu dem hydraulischen Retarder ohne weiteres auch auf eine andere, insbesondere verschleißfreie, Dauerbremse übertragen werden können und umgekehrt. Über die jeweiligen Eingänge können die einfach auch als Räume bezeichneten Zwischenräume, insbesondere unabhängig voneinander, mit der Flüssigkeit gefüllt werden. Dies bedeutet beispielsweise, dass der erste Zwischenraum über den ersten Eingang unabhängig von dem zweiten Zwischenraum und dem zweiten Eingang mit Flüssigkeit gefüllt werden kann, und der zweite Zwischenraum kann unabhängig von dem ersten Zwischenraum und unabhängig von dem ersten Eingang mit Flüssigkeit gefüllt werden. Die Eingänge sind somit zwei voneinander unabhängige Eingänge, die es erlauben, die unabhängig voneinander antreibbaren oder angetriebenen Fahrzeugräder für einen Bremsfall, das heißt zum mittels des Retarders zu bewirkenden Bremsen der Fahrzeugräder, insbesondere fluidisch, miteinander zu verbinden. Hierzu werden die auch als Hohlräume bezeichneten Zwischenräume geflutet, das heißt die Flüssigkeit wird in die Zwischenräume eingeleitet. Auf diese Weise können die Vorteile des zuvor beschriebenen, elektrifizierten Einzelradantriebs mit den Vorteilen des Retarders besonders bauraum- und kostengünstig kombiniert werden. Die Erfindung erlaubt insbesondere eine Einzelradsteuerung oder Einzelradregelung. Insbesondere ist es bei der Erfindung durch den elektrifizierten Einzelradantrieb insbesondere möglich, ein sogenanntes Torque-Vectoring, das heißt eine bedarfsgerechte Aufteilung oder Verteilung von Antriebsdrehmomenten auf die Räder, zu realisieren. Dies ist beispielsweise in einem normalen Fahrbetrieb vorgesehen. Gleichzeitig ist es möglich, die Fahrzeugräder mittels desselben, den Fahrzeugrädern gemeinsamen und vorzugsweise einzigen Retarders, insbesondere gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig, abzubremsen, insbesondere in einem Bremsbetrieb des Kraftfahrzeugs. Als ferner vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Retarder einen ersten Ausgang aufweist, über welchen die Flüssigkeit aus dem ersten Zwischenraum abführbar ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Retarder einen zweiten Ausgang aufweist, über welchen, insbesondere unabhängig von dem ersten Ausgang, die Flüssigkeit aus dem zweiten Zwischenraum abführbar ist.
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Dadurch können die Zwischenräume zumindest nahezu unabhängig voneinander mit der Flüssigkeit versorgt und von der Flüssigkeit befreit werden. Der erste Ausgang ist beispielsweise zusätzlich zu dem ersten Eingang und zusätzlich zu dem zweiten Eingang vorgesehen, oder aber der erste Ausgang ist der erste Eingang beziehungsweise der erste Eingang wird als erster Einlass verwendet, um die Flüssigkeit in den ersten Zwischenraum einzuleiten, und der erste Eingang kann als erster Auslass verwendet werden, um die Flüssigkeit aus dem ersten Zwischenraum abzuführen. Entsprechend dazu kann vorgesehen sein, dass der zweite Ausgang zusätzlich zu dem zweiten Eingang und zusätzlich zu dem ersten Eingang vorgesehen ist. Ferner ist es denkbar, dass der zweite Ausgang der zweite Eingang ist. Mit anderen Worten ist beispielsweise der zweite Eingang als zweiter Einlass verwendbar, über welchen die Flüssigkeit in den zweiten Zwischenraum eingeleitet werden kann. Außerdem ist beispielsweise der zweite Eingang als zweiter Auslass verwendbar, über welchen die Flüssigkeit aus dem zweiten Zwischenraum abführbar ist.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Aktuell widersprechen sich die Grundideen eines elektrifizierten Einzelradantriebs und die einer verschleißfreien Dauerbremse, insbesondere im Hinblick auf das technische Ziel, nur eine einzige verschleißfreie Dauerbremse im Kraftfahrzeug verbaut zu haben, wobei jedoch diese einzige Dauerbremse gleichzeitig Bremsleistung für beide Fahrzeugräder der Achse zur Verfügung stellen soll. Da es nun jedoch bei der Erfindung möglich ist, die Zwischenräume über die unabhängigen Eingänge mit der Flüssigkeit zu füllen, können insbesondere dann, wenn die Zwischenräume nicht mit Flüssigkeit gefüllt sind, die Fahrzeugräder mittels der elektrischen Maschine einzelnen und somit unabhängig voneinander angetrieben werden, da dann eine Kopplung der Fahrzeugräder über den Retarder vermieden ist. Sind jedoch die Zwischenräume mit der Flüssigkeit gefüllt, so sind die Fahrzeugräder über die Flüssigkeit und die Schaufelelemente und die Schaufelräder, insbesondere fluidisch, miteinander gekoppelt, sodass der eine Retarder beide Fahrzeugräder gleichzeitig abbremsen kann. Mit anderen Worten ermöglicht es die Erfindung, dass die Fahrzeugräder grundsätzlich beziehungsweise in dem normalen Fahrbetrieb voneinander separiert sind, wodurch die Vorteile des zuvor beschriebenen, elektrifizierten Einzelradantriebs voll genutzt werden können, insbesondere im Hinblick auf die Realisierung von sogenanntem Torque-Vectoring. Insbesondere nur für den Fall, dass die Fahrzeugräder mittels der verschleißfreien Dauerbremse (Retarder) abgebremst werden sollen, werden die Fahrzeugräder insbesondere über das gemeinsam genutzte Retardergehäuse miteinander gekoppelt beziehungsweise verbunden. Insbesondere könnte der Retarder als integriertes Flüssigdifferential angesehen werden. Somit ermöglicht es die Erfindung auch, beide Fahrzeugräder mittels nur eines Retarders abbremsen zu können, wodurch die Teileanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Achse gering gehalten werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaufelelemente zumindest mittelbar drehfest miteinander verbunden sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es eine Schalteinrichtung vorgesehen, welche zwischen einem Sperrzustand, in welchem das erste Schaufelelement und/oder das zweite Schaufelelement mittels der Schalteinrichtung drehfest mit dem Retardergehäuse verbunden ist, und einem Freigabezustand umschaltbar ist, in welchem die Schalteinrichtung das erste Schaufelelement und/oder das zweite Schaufelelement für eine relativ zu dem Retardergehäuse erfolgende Drehung freigibt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, mittels welchem eine Versorgung des ersten Eingangs und/oder eine Versorgung des zweiten Eingangs mit der Flüssigkeit einstellbar ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Schaufelrad koaxial zu dem ersten Fahrzeugrad und/oder das zweite Schaufelrad koaxial zu dem zweiten Fahrzeugrad angeordnet ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Schaufelrad koaxial zu einem ersten Rotor der ersten elektrischen Maschine und/oder das zweite Schaufelrad koaxial zu einem zweiten Rotor der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der jeweiligen elektrischen Maschine ein Getriebe zugeordnet ist, über welches das jeweilige Fahrzeugrad von der jeweiligen elektrischen Maschine antreibbar ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine desachsiert und achsparallel zu dem ersten Fahrzeugrad angeordnet ist und/oder die zweite elektrische Maschine desachsiert und achsparallel zu dem zweiten Fahrzeugrad angeordnet ist.
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Sind die Schaufelelemente beispielsweise drehfest miteinander verbunden, insbesondere einstückig miteinander ausgebildet, so sind die Schaufelelemente beispielsweise durch ein Doppelschaufelelement, insbesondere durch ein Doppelschaufelrad, gebildet. Das Doppelschaufelelement beziehungsweise -rad kann optional so ausgelegt werden, dass es entweder fest steht, insbesondere für einen Retarder- beziehungsweise Bremsbetrieb.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schaufelelemente zumindest mittelbar drehfest miteinander verbunden sind und drehbar gelagert sind. Mit anderen Worten kann das Doppelschaufelelement beziehungsweise - rad optional so ausgelegt werden, dass es lösbar beziehungsweise frei drehend und somit relativ zu dem Retardergehäuse drehbar ist, sodass beispielsweise dann, wenn das Doppelschaufelrad für eine relativ zu dem Retarder erfolgende Drehung freigegeben und die Zwischenräume mit der Flüssigkeit geflutet sind, der Retarder wie ein, insbesondere hydrodynamischer, Wandler beziehungsweise wie ein Flüssigdifferential oder Flüssigkeitsdifferential , insbesondere wie ein Flüssigkeitsdifferential mit bedingter Sperrwirkung, funktioniert beziehungsweise arbeitet. In diesem Betriebszustand ist ein Notlauf möglich: Fällt beispielsweise eine der beiden elektrischen Maschinen insbesondere im Hinblick auf ein elektrisches Antreiben des zugehörigen Fahrzeugrads aus, kann über das frei drehende, insbesondere mittlere, Doppelschaufelrad ein Energietransfer zwischen den jeweiligen Eingängen beziehungsweise Fahrzeugrädern erfolgen. Dann wird beispielsweise nicht nur mittels der noch funktionsfähigen anderen elektrischen Maschine das der anderen elektrischen Maschine zugeordnete Fahrzeugrad, sondern auch über den Retarder das entsprechende andere, der ausgefallenen elektrischen Maschine zugeordnete Fahrzeugrad angetrieben, da die Fahrzeugräder über den Retarder insbesondere dann, wenn die Zwischenräume mit der Flüssigkeit gefüllt sind und beispielsweise das Doppelschaufelrad frei drehend ist, insbesondere hydraulisch, miteinander drehmomentübertragend gekoppelt sind.
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Ist beispielsweise nur eine Retarderfunktion, nicht jedoch die zuvor beschriebene Flüssigkeitsdifferentialfunktion des Retarders, gewünscht, so ist es denkbar, das insbesondere mittlere Doppelschaufelrad beziehungsweise die Schaufelelemente wegzulassen und stattdessen für einen der Eingänge ein Drehrichtungsumkehrgetriebe zu verbauen, beziehungsweise in dem Retardergehäuse anzuordnen oder in das Retardergehäuse einzubauen, sodass sich die Schaufelräder in dem Retardergehäuse beziehungsweise in dessen Inneren in entgegengesetzter Drehrichtung drehen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Achse für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine schematische Darstellung der Achse gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
- 3 eine schematische Darstellung der Achse gemäß einer dritten Ausführungsform.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Achse 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen und vorzugsweise für ein Nutzfahrzeug. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist die Achse 10 eine elektrische oder elektrifizierte Antriebsvorrichtung, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu umfasst die Achse erste Fahrzeugräder 12, welche beispielsweise Bestandteil eines ersten Doppelbeziehungsweise Zwillingsrads sind. Außerdem umfasst die Achse 10 zweite Fahrzeugräder 14, welche beispielsweise Bestandteil eines zweiten Doppelbeziehungsweise Zwillingsrads sind. Die einfach auch als Räder bezeichneten Fahrzeugräder 12 und 14 sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand in Fahrzeughochrichtung nach unten hin an einem Boden abgestützt oder abstützbar ist. Wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, während das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten an dem Boden über die Fahrzeugräder 12 und 14 abgestützt ist, so rollen die Fahrzeugräder 12 und 14 an dem Boden ab. Die Fahrzeugräder 12 und 14 sind in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet, wobei die Fahrzeugquerrichtung in 1 durch einen Doppelpfeil 16 veranschaulicht ist. Dabei sind beispielsweise die Fahrzeugräder 12 links und somit auf der linken Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet, während die Fahrzeugräder 14 rechts und somit auf der rechten Seite des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Insbesondere sind die Fahrzeugräder 12 und 14 zumindest mittelbar drehbar an einem Fahrgestell gehalten. Das Fahrgestell ist beispielsweise durch einen Rahmen, insbesondere Leiterrahmen, des Kraftfahrzeugs oder aber durch eine selbsttragende Karosserie des Kraftfahrzeugs gebildet. Dabei sind die Räder koaxial zueinander angeordnet und somit um eine den Räder gemeinsame Raddrehachse relativ zu dem Fahrgestell drehbar.
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Die Achse 10 weist eine erste elektrische Maschine 18 auf, mittels welcher die Fahrzeugräder 12, insbesondere rein, elektrisch antreibbar sind. Die Achse 10 weist außerdem eine zweite elektrische Maschine 20 auf, mittels welcher die Fahrzeugräder 14, insbesondere rein, elektrisch antreibbar sind. Insbesondere ist ein elektrischer Einzelradantrieb realisierbar. Dabei sind beispielsweise die Fahrzeugräder 12 unabhängig von den Fahrzeugrädern 14 von der elektrischen Maschine 18 antreibbar, und die Fahrzeugräder 14 sind unabhängig von den Fahrzeugrädern 12 von der elektrischen Maschine 20 antreibbar. Die Achse 10 umfasst darüber hinaus eine, insbesondere verschleißfreie, Dauerbremse, welche vorzugsweise als ein hydraulischer Retarder 22 ausgebildet ist. Mittels des hydraulischen Retarders 22 können die Fahrzeugräder 12 und die Fahrzeugräder 14 abgebremst werden.
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Um nun die Vorteile des elektrischen Einzelradantriebs mit den Vorteilen der Dauerbremse bauraum- und kostengünstig zu kombinieren, weist der Retarder 22 ein den Fahrzeugrädern 12 und 14 gemeinsames Retardergehäuse 24 auf. Die Fahrzeugräder 12 sind drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit einer ersten Seitenwelle 26 verbunden, sodass die Fahrzeugräder 12 über die Seitenwelle 26 von der elektrischen Maschine 18 angetrieben werden können. Die Fahrzeugräder 14 sind drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit einer zweiten Seitenwelle 28 verbunden, sodass die Fahrzeugräder 14 über die Seitenwelle 26 von der elektrischen Maschine 20 angetrieben werden können. Dabei sind beispielsweise die Seitenwellen 26 und 28 koaxial zueinander angeordnet. Dabei sind die Fahrzeugräder 12 und 14 und somit die Seitenwellen 26 und 28 relativ zu dem Retardergehäuse 24 drehbar. Der Retarder 22 weist dabei ein in dem Retardergehäuse 24 angeordnetes, mit den Fahrzeugrädern 12 und der Seitenwelle 26 mitdrehbares, insbesondere mit den Fahrzeugrädern 12 und der Seitenwelle 26 drehfest verbundenes, und relativ zu dem Retardergehäuse 24 drehbares erstes Schaufelrad 30 auf. Außerdem weist der Retarder ein den Fahrzeugrädern 12 und somit der Seitenwelle 26 und dem Schaufelrad 30 zugeordnetes und drehfest mit dem Retardergehäuse 24 verbindbares oder verbundenes erstes Schaufelelement 32 auf, welches vorliegend in axialer Richtung des Schaufelrads 30 unter Bildung eines ersten Zwischenraums 34 von dem Schaufelrad 30 beabstandet ist. Somit weist der Retarder 22 auch den in axialer Richtung des Schaufelrads 30 zwischen dem Schaufelrad 30 und dem Schaufelelement 32 angeordneten Zwischenraum 34 auf. Der Retarder 22, insbesondere das Retardergehäuse 24, weist außerdem einen ersten Eingang E1 auf, über welchen eine Flüssigkeit in den ersten Zwischenraum 34 eingeleitet werden kann. Über die in den Zwischenraum 34 eingeleitete Flüssigkeit sind das Schaufelrad 30 und somit die Seitenwelle 26 und die Fahrzeugräder 12 mittels des Schaufelelements 32 abbremsbar.
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Der Retarder 22 weist außerdem ein in dem Retardergehäuse 24 angeordnetes, mit den Fahrzeugrädern 14 und mit der Seitenwelle 28 mitdrehbares und relativ zu dem Retardergehäuse 24 drehbares zweites Schaufelrad 36 auf. Vorliegend ist das Schaufelrad 36 drehfest mit der Seitenwelle 28 und somit drehfest mit den Fahrzeugrädern 14 verbunden. Der Retarder 22 weist außerdem ein den Fahrzeugrädern 14 und der Seitenwelle 28 und dem Schaufelrad 36 zugeordnetes und drehfest mit dem Retardergehäuse 24 verbindbares oder verbundenes zweites Schaufelelement 38 auf, welches in axialer Richtung des Schaufelrads 36 unter Bildung eines zweiten Zwischenraums 40 von dem Schaufelrad 36 beabstandet ist.
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Somit umfasst der Retarder 22 auch den Zwischenraum 40, welcher in axialer Richtung des Schaufelrads 30 zu dem Schaufelrad 30 und dem Schaufelelement 38 angeordnet ist. Der Retarder 22, insbesondere das Retardergehäuse 24, weist außerdem einen insbesondere von dem ersten Eingang E1 unabhängigen zweiten Eingang E2 auf. Über den zweiten Eingang E2 kann eine Flüssigkeit in den zweiten Zwischenraum 40 eingeleitet werden. Über die in den zweiten Zwischenraum 40 eingeleitete Flüssigkeit können das Schaufelrad 30 und somit die Seitenwelle 28 und die Fahrzeugräder 14 mittels des Schaufelelements 38 abgebremst werden. Das Abbremsen der Fahrzeugräder 12 und 14 über die jeweilige Flüssigkeit mittels der Schaufelelemente 32 und 38 ist von herkömmlichen Retardern aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt und muss daher hier nicht im Detail näher beschrieben werden. Der Retarder 22 zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, dass die Zwischenräume 34 und 40, insbesondere unabhängig voneinander, über die Eingänge E1 und E2 mit der Flüssigkeit gefüllt und insbesondere derart von der Flüssigkeit befreit werden können, dass ein Abbremsen der Fahrzeugräder 12 und 14 mittels des Retarders 22 unterbleibt. Mit anderen Worten kann die Flüssigkeit aus dem jeweiligen Zwischenraum 34 beziehungsweise 40 über den jeweiligen Eingang E1 beziehungsweise E2 und/oder über einen zusätzlich vorgesehenen, jeweiligen Ausgang abgeführt werden.
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Sind die vorzugsweise fluidisch voneinander getrennten Zwischenräume 34 und 40 mit der Flüssigkeit derart gefüllt, dass die Fahrzeugräder 12 und 14 mittels des Retarders 22 hydraulisch abgebremst werden können, so können die Fahrzeugräder 12 und 14 mittels des den Fahrzeugrädern 12 und 14 gemeinsamen, einzigen Retarders 22 gleichzeitig abgebremst werden. Sind die Zwischenräume 34 und 40 jedoch derart von der Flüssigkeit befreit, dass ein durch den Retarder 22 bewirktes Abbremsen der Fahrzeugräder 12 und 14 unterbleibt, so sind die Fahrzeugräder 12 von den Fahrzeugrädern 14 beziehungsweise umgekehrt entkoppelt, sodass ein vorteilhafter elektrischer Einzelradantrieb darstellbar ist. Hierbei kann insbesondere sogenanntes Torque-Vectoring durchgeführt werden, sodass Antriebsdrehmomente mittels der elektrischen Maschinen 18 und 20 zumindest nahezu frei auf die Fahrzeugräder 12 und 14 aufgeteilt beziehungsweise verteilt werden können.
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Dem Zwischenraum 34 und dem Eingang E1 ist beispielsweise ein erstes Reservoir 42 zum Aufnehmen der Flüssigkeit zugeordnet, sodass der Eingang E1 und der Zwischenraum 34 mit Flüssigkeit aus dem Reservoir 42 versorgt werden können. Alternativ oder zusätzlich ist beispielsweise dem Zwischenraum 40 und dem Eingang E2 ein zweites Reservoir 44 zugeordnet, sodass der Eingang E2 und der Zwischenraum 40 mit Flüssigkeit aus dem Reservoir 44 versorgt werden können. Beispielsweise ist eine Pumpeinrichtung 46 vorgesehen, mittels welcher die Flüssigkeit aus dem Reservoir 42 und/oder 44 in den Zwischenraum 34 und/oder 40 gefördert werden kann. Insbesondere kann eine Ventilvorrichtung vorgesehen sein, mittels welcher eine Versorgung des jeweiligen Eingangs E1 beziehungsweise E2 mit der Flüssigkeit, insbesondere aus dem jeweiligen Reservoir 42 beziehungsweise 44, einstellbar ist. Ferner kann beispielsweise mittels der Ventileinrichtung ein Abführen der Flüssigkeit aus dem jeweiligen Zwischenraum 34 beziehungsweise 40 bewirkt werden.
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Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist das Schaufelrad 30 beziehungsweise 36 koaxial zu den Fahrzeugrädern 12 beziehungsweise 14 angeordnet, wobei das Schaufelrad 30 mit der Seitenwelle 26 und das Schaufelrad 36 mit der Seitenwelle 28 drehfest verbunden ist. Die Schaufelelemente 32 und 38 sind zumindest mittelbar, insbesondere direkt, drehfest miteinander verbunden. Bei der ersten Ausführungsform sind die Schaufelelemente 32 und 38 durch ein Doppelschaufelrad 48 gebildet. Das Doppelschaufelrad 48 kann permanent drehfest mit dem Retardergehäuse 24 verbunden sein. Alternativ kann eine Schalteinrichtung vorgesehen sein, welche zwischen einem Sperrzustand und einem Freigabezustand umschaltbar ist. In dem Sperrzustand ist das Doppelschaufelrad mittels der Schalteinrichtung drehfest mit dem Retardergehäuse 24 verbunden, sodass sich das Doppelschaufelrad nicht relativ zu dem Retardergehäuse 24 drehen kann. Dann stellt der Retarder 22 seine Bremsfunktion oder Retarderfunktion bereit, mittels welcher die Fahrzeugräder 12 und 14 abgebremst werden. In dem Freigabezustand gibt die Schalteinrichtung das Doppelschaufelrad für eine relativ zu dem Retardergehäuse 24 erfolgende Drehung frei, sodass sich das Doppelschaufelrad 48 relativ zu dem Retardergehäuse 24 drehen kann. Dadurch funktioniert der Retarder 22 beispielsweise als Flüssigkeitsdifferential.
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Außerdem ist es vorgesehen, dass der ersten elektrischen Maschine 18 ein erstes Getriebe 50 zugeordnet ist, über welches die Seitenwelle 26 und somit die Fahrzeugräder 12 von der elektrischen Maschine 18 antreibbar sind. Auch der elektrischen Maschine 20 ist ein zweites Getriebe 52 zugeordnet, über welches die Seitenwelle 28 und somit die Fahrzeugräder 14 von der elektrischen Maschine 20 antreibbar sind. Das jeweilige Getriebe 50 beziehungsweise 52 ist vorliegend als Stirnradstufe und/oder einstufig ausgebildet. Das jeweilige Getriebe 50 beziehungsweise 52 weist bezogen auf einen Drehmomentenfluss von der jeweiligen elektrischen Maschine 18 beziehungsweise 20 zu den jeweiligen Fahrzeugrädern 12 beziehungsweise 14 hin eine gegenüber 1 größere und somit auch als Untersetzung bezeichnete Übersetzung auf. Mit anderen Worten ist die Übersetzung des jeweiligen Getriebes 50 beziehungsweise 52 eine Übersetzung ins Langsame, da dann, wenn sich beispielsweise ein jeweiliger Rotor 54 beziehungsweise 56 der jeweiligen elektrischen Maschine 18 beziehungsweise 20 mit einer ersten Drehzahl dreht, sich die jeweilige Seitenwelle 26 beziehungsweise 28 mit einer gegenüber der ersten Drehzahl geringeren zweiten Drehzahl dreht. Dabei umfasst das Getriebe 50 ein drehfest mit dem Rotor 54 verbundenes erstes Zahnrad 58 und ein drehfest mit der Seitenwelle 26 verbundenes zweites Zahnrad 60, welches mit dem Zahnrad 58 kämmt. Demzufolge umfasst das Getriebe 52 ein drehfest mit dem Rotor 56 verbundenes erstes Zahnrad 62 und ein drehfest mit der Seitenwelle 28 verbundenes zweites Zahnrad 64, welches mit dem Zahnrad 62 kämmt. Bei der ersten Ausführungsform sind die elektrischen Maschinen 18 und 20, insbesondere die Rotoren 54 und 56, desachsiert und achsparallel zu den Fahrzeugrädern 12 und 14 beziehungsweise zu den Seitenwellen 26 und 28 angeordnet. Insbesondere sind die Rotoren 54 und 56 desachsiert und achsparallel zu den Schaufelrädern 30 und 36 angeordnet, wobei sich die Schaufelräder 30 und 36 mit der jeweiligen zweiten Drehzahl, nicht jedoch mit der jeweiligen ersten Drehzahl drehen. Da, mit anderen Worten, bei der ersten Ausführungsform die Schaufelräder 30 und 36 drehfest mit den Seitenwellen 26 und 28 verbunden und koaxial zu den Seitenwellen 26 und 28 angeordnet und nicht etwa drehfest mit den Rotoren 54 und 56 verbunden sind, sind bei der ersten Ausführungsform die Schaufelräder 30 und 36 radseitig und nicht etwa motorseitig beziehungsweise maschinenseitig angeordnet.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Achse 10. Bei der zweiten Ausführungsform sind die Schaufelräder 30 und 36 motorseitig angeordnet und dabei drehfest mit den Rotoren 54 und 56 verbunden. Mit anderen Worten ist das Schaufelrad 30 drehfest mit dem Rotor 54 und das Schaufelrad 36 drehfest mit dem Rotor 56 verbunden. Dabei sind die Schaufelräder 30 und 36 und auch das Doppelschaufelrad 48 koaxial zu den Rotoren 54 und 56 angeordnet, sodass die Rotoren 54 und 56, das Doppelschaufelrad 48 und die Schaufelräder 30 und 36 desachsiert und achsparallel zu den Seitenwellen 26 und 28 beziehungsweise zu den Fahrzeugrädern 12 und 14 angeordnet sind. Aufgrund der höheren Drehzahlen der Rotoren 54 und 56 gegenüber den Drehzahlen der Seitenwellen 26 und 28 ist die motorseitige Anordnung der Schaufelräder 30 und 36 besonders vorteilhaft, da hierdurch ein besonders vorteilhaftes, von dem Retarder 22 bereitstellbares Bremsmoment zum Abbremsen der Fahrzeugräder 12 und 14 bereitgestellt werden kann.
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Die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform haben gemeinsam, dass das Getriebe 52 und der Retarder 22 auf derselben Seite der elektrischen Maschine 20 beziehungsweise das Getriebe 50 und der Retarder 22 auf derselben Seite der elektrischen Maschine 18 angeordnet sind. Im Gegensatz dazu ist es bei einer in 3 gezeigten dritten Ausführungsform vorgesehen, dass der Retarder 22 auf einer jeweiligen ersten Seite S1 beziehungsweise S2 der jeweiligen elektrischen Maschine 18 beziehungsweise 20 angeordnet ist. Das Getriebe 50 jedoch ist auf einer Seite S3 der elektrischen Maschine 18 angeordnet, wobei die Seite S3 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 18 der Seite S1 und somit dem Retarder 22 abgewandt ist. Das Getriebe 52 ist auf einer Seite S4 der elektrischen Maschine 20 angeordnet, wobei die Seite S4 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 20 der Seite S2 und somit dem Retarder 22 abgewandt ist. Während es somit vorgesehen ist, dass bei der ersten und zweiten Ausführungsform das jeweilige Getriebe 50 beziehungsweise 52 in axialer Richtung der jeweiligen elektrischen Maschine 18 beziehungsweise 20 zwischen dem Retarder 22 und der jeweiligen elektrischen Maschine 18 und 20 angeordnet ist, ist es bei der dritten Ausführungsform vorgesehen, dass in axialer Richtung der jeweiligen elektrischen Maschine 18 beziehungsweise 20 das jeweilige Getriebe 50 beziehungsweise 52 zwischen der jeweiligen elektrischen Maschine 18 beziehungsweise 20 und den jeweiligen Fahrzeugrädern 12 beziehungsweise 14 angeordnet ist. Ansonsten entspricht die dritte Ausführungsform der zweiten Ausführungsform.
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Bei einer weiteren, vierten und in den Fig. nicht gezeigten Ausführungsform ist es denkbar, dass insbesondere dann, wenn nur eine Retarderfunktion und nicht auch eine Differentialfunktion des Retarders 22 gewünscht ist, das mittlere Doppelschaufelrad 48 weggelassen und stattessen für einen der Eingänge E1 und E2 ein Drehrichtungsumkehrgetriebe eingebaut wird, sodass sich die Schaufelräder 30 und 36 in einander entgegengesetzte Drehrichtungen drehen. Mit anderen Worten wird beispielsweise mittels des Drehrichtungsumkehrgetriebes eine Drehung eines der Schaufelräder 30 und 36 in eine erste Drehrichtung in eine Drehung des jeweils anderen Schaufelrads 36 beziehungsweise 30 in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung umgewandelt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Achse
- 12
- Fahrzeugräder
- 14
- Fahrzeugräder
- 16
- Doppelpfeil
- 18
- elektrische Maschine
- 20
- elektrische Maschine
- 22
- Retarder
- 24
- Retardergehäuse
- 26
- Seitenwelle
- 28
- Seitenwelle
- 30
- Schaufelrad
- 32
- Schaufelelement
- 34
- Zwischenraum
- 36
- Schaufelrad
- 38
- Schaufelelement
- 40
- Zwischenraum
- 42
- Reservoir
- 44
- Reservoir
- 46
- Pumpe
- 48
- Doppelschaufelrad
- 50
- Getriebe
- 52
- Getriebe
- 54
- Rotor
- 56
- Rotor
- 58
- Zahnrad
- 60
- Zahnrad
- 62
- Zahnrad
- 64
- Zahnrad
- E1
- Eingang
- E2
- Eingang
- S1
- Seite
- S2
- Seite
- S3
- Seite
- S4
- Seite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017005470 A1 [0002]
- DE 102009033531 A1 [0002]
