DE102019201887A1

DE102019201887A1 - Endantrieb für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019201887A1
Application number: DE102019201887.4A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mauritz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Endantrieb für ein Fahrzeug mit einer von einem motorischen Antrieb in eine Antriebsdrehrichtung drehbar antreibbaren Antriebswelle, von der ein Antriebsstrang von zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Übersetzungsstufen 21, 22 drehbar antreibbar ist. Dabei ist von dem der Antriebswelle entferntesten Übersetzungsstufe 22 ein Ausgangsrad 18 drehbar antreibbar. Der motorische Antrieb ist auf eine bestimmte Drehzahl ausgelegt. In dem Antriebsstrang ist ein Freilauf angeordnet, durch den bei Drehung des motorischen Antriebs in Antriebsrichtung über der bestimmten Drehzahl der Antriebsstrang trennbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Endantrieb für ein Fahrzeug mit einer von einem motorischen Antrieb in eine Antriebsdrehrichtung drehbar antreibbaren Antriebswelle, von der ein Antriebsstrang von zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Übersetzungsstufen drehbar antreibbar ist, wobei von dem der Antriebswelle entferntesten Übersetzungsstufe ein Ausgangsrad drehbar antreibbar ist und wobei der motorische Antrieb auf eine bestimmte Drehzahl ausgelegt ist.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Übersetzungsstufen als Planetengetriebestufen ausgebildet sind.
Bei derartigen Endantrieben, insbesondere mit elektromotorischem Antrieb sollte der motorische Antrieb während seines Arbeitseinsatzes mit einer sinnvollen Drehzahl betrieben werden, was bedeutet, dass die Übersetzung hinreichend groß gewählt sein sollte. Im Überführungs- bzw. Schleppbetrieb des Fahrzeugs können Drehzahlüberhöhungen am Abtrieb des motorischen Antriebs auftreten, die zu Beschädigungen des motorischen Antriebs führen können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Endantrieb für ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem und kompaktem Aufbau und ohne Eingriff von außen gegen Drehzahlüberhöhungen am Abtrieb des motorischen Antriebs geschützt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Antriebsstrang ein Freilauf angeordnet ist, durch den bei Drehung des motorischen Antriebs in Antriebsrichtung über der bestimmten Drehzahl der Antriebsstrang trennbar ist.
Dabei kann der motorische Antrieb ein Elektromotor sein.
Diese Ausbildung des motorischen Antriebs als ein Elektromotor ermöglicht eine Anwendung einer kostengünstigen, permanenterregten Elektromaschine.
Die Trennung des Antriebsstranges bei Überschreiten der bestimmten Drehzahl des motorischen Antriebs, d.h. bei Einleitung einer vom Fahrzeugrad her kommenden Drehzahl bzw. eines Drehmoments, führt dazu, dass der motorische Antrieb nicht überlastet werden kann, wenn z.B. bei einem Überführungs- bzw. Schleppbetrieb des Fahrzeugs von dem Ausgangsrad über den Antriebsstrang der motorische Antrieb mit einer zu hohen Drehzahl angetrieben wird.
Unter einem Fahrzeug im Sinne der Erfindung wird nicht nur ein selbstständig fahrfähiges Fahrzeug mit einem eigenen motorischen Antrieb versehen, sondern darüber hinaus z.B. auch ein antreibbarer Anhänger, ein antreibbares Anbaugerät für eine Arbeitsmaschine wie etwa ein Pflug oder Grubber. Diese Anhänger bzw. Anbaugeräte müssen nicht zwangsläufig einen eigenen motorischen Antrieb aufweisen sondern können ebenso über eine Wegzapfwelle angetrieben werden.
Die kompakte Bauweise und die Antriebsmöglichkeit nur in eine Drehrichtung führen zu einem kostengünstigen und robusten Hilfs- bzw. Zusatzantrieb für erhöhte Traktionsanforderungen, welcher ein Drehmoment nur in eine Drehrichtung aufzubringen braucht und bei Schubbetrieb bzw. bei Betrieb in der anderen Drehrichtung nahezu kein Drehmoment übertragen kann.
Das dem Elektromotor näheste Planetengetriebe kann, insbesondere in Kombination mit weiteren Übersetzungsstufen, vorzugsweise eine Übersetzung aufweisen, bei der der Elektromotor in einem Drehzahlbereich relativ hoher Leistungsdichte betreibbar ist.
Damit arbeitet der Endabtrieb besonders wirtschaftlich.
Ist der Freilauf zwischen zwei der Übersetzungsstufen angeordnet, wird eine zu hohe Drehzahl bzw. ein zu hohes Drehmoment am Freilauf vermieden, was eine Ausführung des Freilaufs in wirtschaftlich sinnvoller Baugröße begünstigt.
Zu einer Bauraum sparenden kompakten Ausgestaltung führt es, wenn die Planetengetriebe eine Sonnenradwelle mit einer radial umlaufenden ersten Außenverzahnung, einen die Sonnenradwelle umschließenden Planetenträger, ein den Planetenträger mit radialem Abstand umschließendes drehfestes Hohlrad mit einer Innenverzahnung sowie mehrere in dem ringförmigen Abstand zwischen Hohlrad und Sonnenradwelle gleichmäßig verteilt angeordneten Planetenrädern aufweisen, die mit ihrer Verzahnung in die Außenverzahnung der Sonnenradwelle und der Innenverzahnung des Hohlrades eingreifen.
Ebenfalls zu einem kompakten Aufbau führt es, wenn der Freilauf ein Klemmkörperfreilauf mit einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil ist, dessen Antriebsteil drehfest mit dem von dem motorischen Antrieb drehbar antreibbaren Bereich des Antriebsstrangs und dessen Abtriebsteil drehfest mit dem zum Ausgangsrad führenden Teil des Antriebsstrangs verbunden ist.
Dabei kann der Antriebsteil ein Planetenträger des einen Planetengetriebes und der Abtriebsteil eine den Planetenträger mit radialem Abstand umschließende Freilaufglocke und in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen Planetenträger und Freilaufglocke Klemmkörper angeordnet sein.
In einem feststehenden Gehäuse kann ein von einer Ausgangswelle des motorischen Antriebs drehbar antreibbarer erster Planetenträger des einen Planetengetriebes drehbar gelagert sein, der über den Freilauf mit der Sonnenradwelle des zweiten Planetengetriebes drehbar verbunden ist.
Der Planetenträger des zweiten Planetengetriebes kann mit dem Ausgangsrad drehfest verbunden sein, wobei das Ausgangsrad eine Ausgangsradnabe sein kann.
Um mit dem Endantrieb mehrere Räder antreiben zu können, können von dem Ausgangsrad ein oder mehrere Riemen oder Ketten eines Riementriebs oder eines Kettentriebs antreibbar sein, von denen ein oder mehrere Räder oder ein oder mehrere Walzen drehbar antreibbar sind.
Um eine Park- und/oder Betriebsbremse kostengünstig zu realisieren, kann an einem drehbaren Bauteil des Antriebsstrangs eine Bremse angeordnet sein, durch die die Drehbewegung des drehbaren Bauteils blockierbar ist.
Ein einfacher Aufbau wird dazu dadurch erreicht, dass die Bremse eine Lamellenbremse ist, deren radial gerichtete Innenlamellen drehfest konzentrisch mit der Sonnenradwelle oder der Freilaufglocke und deren radial gerichtete Außenlamellen konzentrisch zur Sonnenradwelle drehfest mit dem Gehäuse verbunden sind.
Bei einstückiger Ausbildung von Sonnenradwelle und Freilaufglocke kann die Bremse auch neben dem Freilauf angeordnet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Längsschnitt eines Endantriebs.
Der dargestellte Endantrieb weist eine eine Antriebswelle bildende erste Sonnenradwelle 1 eines ersten Planetengetriebes 21 auf, die von einem nicht dargestellten Elektromotor drehbar antreibbar ist. Die erste Sonnenradwelle 1 weist an ihrem dem Elektromotor entfernten Endbereich eine erste Außenverzahnung 2 auf, in die mehrere an einem ersten Planetenträger 4 drehbar gelagerte erste Planetenräder 3 mit ihren Zahnungen eingreifen. Der erste Planetenträger 4 ist über ein erstes Lager 7 auf einer dazu koaxialen zweiten Sonnenradwelle 8 eines zweiten Planetengetriebes 22 drehbar gelagert. An einem drehfesten Gehäuse 5 des Endantriebs ist ein erstes Hohlrad 6 fest angeordnet, in dessen Innenverzahnung die ersten Planetenräder 3 ebenfalls eingreifen. Auch ist an dem rechten freien Ende des Gehäuses 5 ein Motorträger 20 zur Befestigung des Elektromotors fest angeordnet.
Auf einem Fortsatz des ersten Planetenträgers 4 ist ein Klemmkörperfreilauf 9 angeordnet, dessen Freilaufglocke 10 über ein zweites Lager 11 im Gehäuse 5 drehbar gelagert ist.
Weiterhin weist die Freilaufglocke 10 einen Fortsatz auf, mit dem sie fest auf einem Endbereich der zweiten Sonnenradwelle 8 angeordnet ist.
In den mit einer zweiten Außenverzahnung 12 versehenen anderen Endbereich der zweiten Sonnenradwelle 8 greifen mehrere an einem zweiten Planetenträger 13 drehbar gelagerte zweite Planetenräder 14 mit ihren Zahnungen ein, die weiterhin in die Innenverzahnung eines zweiten Hohlrades 15 eingreifen.
Das zweite Hohlrad 15 ist drehfest an dem Gehäuse 5 angeordnet.
Der zweite Planetenträger 13 ist topfartig ausgebildet und umgreift teilweise mit seiner radial umlaufenden Seitenwand 16 das Gehäuse 5. Der Öffnungsrand der Seitenwand 16 weist einen radial sich erstreckenden Flansch 17 auf an dem ein Ausgangsrad 18 befestigt ist, wobei das Ausgangsrad 18 wiederum über dritte Lager 19 auf dem Gehäuse 5 drehbar gelagert ist.
Bezugszeichenliste

1: erste Sonnenradwelle
2: erste Außenverzahnung
3: erste Planetenräder
4: erster Planetenträger
5: Gehäuse
6: erstes Hohlrad
7: erstes Lager
8: zweite Sonnenradwelle
9: Klemmkörperfreilauf
10: Freilaufglocke
11: zweites Lager
12: zweite Außenverzahnung
13: zweiter Planetenträger
14: zweite Planetenräder
15: zweites Hohlrad
16: Seitenwand
17: Flansch
18: Ausgangsrad
19: dritte Lager
20: Motorträger
21: erstes Planetengetriebe
22: zweites Planetengetriebe

Claims

Endantrieb für ein Fahrzeug mit einer von einem motorischen Antrieb in eine Antriebsdrehrichtung drehbar antreibbaren Antriebswelle, von der ein Antriebsstrang von zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Übersetzungsstufen (21, 22) drehbar antreibbar ist, wobei von der der Antriebswelle entferntesten Übersetzungsstufe (22) ein Ausgangsrad (18) drehbar antreibbar ist und wobei der motorische Antrieb auf eine bestimmte Drehzahl ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antriebsstrang ein Freilauf angeordnet ist, durch den bei Drehung des motorischen Antriebs in Antriebsrichtung über der bestimmten Drehzahl der Antriebsstrang trennbar ist.
Endantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsstufen als Planetengetriebestufen (21, 22) ausgebildet sind.
Endantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Antrieb ein Elektromotor ist.
Endantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf zwischen zwei der Übersetzungsstufen (21, 22) angeordnet ist.
Endantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetengetriebe (21, 22) eine Sonnenradwelle (1, 8) mit einer radial umlaufenden ersten Außenverzahnung (2, 12), einen die Sonnenradwelle (1, 8) umschließenden Planetenträger (4, 13), ein den Planetenträger (4, 13) mit radialem Abstand umschließendes drehfestes Hohlrad (6, 15) mit einer Innenverzahnung sowie mehrere in dem ringförmigen Abstand zwischen Hohlrad (6, 15) und Sonnenradwelle (1, 8) gleichmäßig verteilt angeordneten Planetenrädern (3, 14) aufweisen, die mit ihrer Verzahnung in die Außenverzahnung (2, 12) der Sonnenradwelle (1, 8) und der Innenverzahnung des Hohlrades (6, 15) eingreifen.
Endantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf ein Klemmkörperfreilauf (9) mit einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil ist, dessen Antriebsteil drehfest mit dem von dem motorischen Antrieb drehbar antreibbaren Bereich des Antriebsstrangs und dessen Abtriebsteil drehfest mit dem zum Ausgangsrad (18) führenden Teil des Antriebsstrangs verbunden ist.
Endantrieb nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsteil ein Planetenträger (4) des einen Planetengetriebes (21) und der Abtriebsteil eine den Planetenträger (4) mit radialem Abstand umschließende Freilaufglocke (10) ist und in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen Planetenträger (4) und Freilaufglocke (10) Klemmkörper angeordnet sind.
Endantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem feststehenden Gehäuse (5) ein von einer Ausgangswelle des motorischen Antriebs drehbar antreibbarer erster Planetenträger (4) des einen Planetengetriebes (21) drehbar gelagert ist, der über den Freilauf mit der Sonnenradwelle (8) des zweiten Planetengetriebes (22) drehbar verbunden ist.
Endantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (13) des zweiten Planetengetriebes (22) mit dem Ausgangsrad (18) drehfest verbunden ist.
Endantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsrad (18) eine Ausgangsradnabe ist.
Endantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Ausgangsrad (18) ein oder mehrere Riemen oder Ketten eines Riementriebs oder eines Kettentriebs antreibbar sind, von denen ein oder mehrere Räder oder ein oder mehrere Walzen drehbar antreibbar sind.
Endantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem drehbaren Bauteil des Antriebsstrangs eine Bremse angeordnet ist, durch die die Drehbewegung des drehbaren Bauteils blockierbar ist.
Endantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse eine Lamellenbremse ist, deren radial gerichtete Innenlamellen drehfest konzentrisch mit der Sonnenradwelle oder der Freilaufglocke und deren radial gerichtete Außenlamellen konzentrisch zur Sonnenradwelle drehfest mit dem Gehäuse verbunden sind.