DE102019213626B4 - Antriebsanordnung für eine Zugmaschine sowie Zugmaschine mit der Antriebsanordnung - Google Patents

Antriebsanordnung für eine Zugmaschine sowie Zugmaschine mit der Antriebsanordnung Download PDF

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Abstract

Antriebsanordnung (1) für eine Zugmaschinemit einem Antriebsmodul (4) zur Erzeugung eines Antriebsmoments,wobei das Antriebsmodul (4) mindestens eine elektrische Maschine (14) und eine zugehörige Leistungselektronik (15) aufweist,mit einer Getriebeeinrichtung (3) zur Übersetzung des Antriebsmoments,wobei die Getriebeeinrichtung (3) antriebsseitig mit dem Antriebsmodul (4) getriebetechnisch verbunden ist,mit mindestens einer Antriebsachse (2) zur Übertragung des Antriebsmoments auf mindestens zwei Fahrzeugräder, wobei die Getriebeeinrichtung (3) abtriebsseitig mit der Antriebsache (2) getriebetechnisch verbunden ist,mit einer Gehäuseeinheit (6),wobei die Gehäuseeinheit (6) einen Getriebegehäuseabschnitt (8) zur Aufnahme der Getriebeeinrichtung (3) und/oder einen Achsgehäuseabschnitt (7) zur Aufnahme der Antriebsachse (2) aufweist,wobei das Antriebsmodul (4) eine Aufnahmeeinrichtung (16) aufweist und die Gehäuseeinheit (6) einen Aufnahmeabschnitt (9) aufweist, wobei die elektrische Maschine (14) und die Leistungselektronik (15) gemeinsam über die Aufnahmeeinrichtung (16) in dem Aufnahmeabschnitt (9) angeordnet und/oder anordbar sind, dadurch gekennzeichnet, dassdass die Aufnahmeeinrichtung (16) ein Einschubgestell (17a) und dass der Aufnahmeabschnitt (9) ein Einschubfach (17b) aufweist, wobei das Einschubgestell (17a) über eine Einschuböffnung (17c) in das Einschubfach (17b) eingeschoben und/oder einschiebbar ist unddass der Aufnahmeabschnitt (9) eine Einschubabdeckung (17d) zur Abdeckung der Einschuböffnung (17c) aufweist..

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für eine Zugmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Zugmaschine mit der Antriebsanordnung.
  • Es sind Antriebsanordnungen für Zugmaschinen bekannt, welche eine elektrische Antriebseinheit zum elektrischen Antrieb der Zugmaschine sowie eine Energieversorgungseinheit für die Antriebseinheit aufweist. Dabei kann die Energieversorgungseinheit als eine austauschbare Einschubeinheit ausgebildet sein, welche in einem hierfür vorgesehenen Einschubfach eingeschoben werden kann.
  • Die Druckschrift DE 10 2011 115 570 A1 , die wohl den nächstkommende Stand der Technik bildet, offenbart einen Baukasten zum Herstellen eines Vorfeld-Schleppers mit unterschiedlicher Energiequelle, umfassend einen Schlepper mit wenigstens einem Elektromotor zum Antreiben der angetriebenen Räder, der ein Energie-Fach aufweist und einen Batteriepack in der Größe des Energie-Faches und einer Brennstoffzelle, insbesondere einer Brennstoffzelleneinheit in der Größe des Energie-Faches.
  • Die WO 2015 / 188 826 A1 beschreibt ein Hybridmodul mit einer Kupplung mit Kupplungsaktor und einer elektrischen Maschine, einer Verbrennungsmotorseite und einer Getriebeseite. Das Hybridmodul ist als vormontiertes Einschubmodul zum Einschub in ein Getriebegehäuse ausgebildet und ein Aktorelektronikmodul ist bereits an das Hybridmodul vormontiert.
  • Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Antriebsmodul für die Antriebsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welches sich durch eine einfache und platzsparende Montage auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Zugmaschine mit der Antriebsanordnung vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Zugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und/oder der Beschreibung.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebsanordnung, welche für eine Zugmaschine ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Antriebsanordnung dient insbesondere zur Erzeugung und Übertragung eines Antriebsmoments auf die angetriebenen Fahrzeugräder der Zugmaschine. Bevorzugt bildet die Antriebsanordnung einen Antriebsstrang der Zugmaschine.
  • Die Antriebsanordnung weist ein Antriebsmodul auf, welches zur Erzeugung des Antriebsmoments ausgebildet und/oder geeignet ist. Hierzu umfasst das Antriebsmodul mindestens oder genau eine elektrische Maschine sowie eine zugehörige Leistungselektronik. Insbesondere ist die elektrische Maschine als ein Elektromotor zum elektrischen Antrieb der Zugmaschine ausgebildet. Vorzugsweise dient die Leistungselektronik zur Steuerung der elektrischen Maschine.
  • Die Antriebsanordnung weist eine Getriebeeinrichtung auf, welche zur Übersetzung des Antriebsmoments ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Getriebeeinrichtung als ein synchronisiertes und/oder stufenloses und/oder leistungsverzweigtes Getriebe ausgebildet. Beispielsweise kann die Getriebeeinrichtung als ein Lastschaltgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet sein. Das Antriebsmodul ist an einer Antriebseite der Getriebeeinrichtung getriebetechnisch angebunden. Insbesondere weist das Antriebsmodul eine Antriebswelle auf, welche mit der Getriebeeinrichtung getriebetechnisch verbunden ist. Insbesondere ist die Antriebswelle durch eine Motorwelle der elektrischen Maschine gebildet.
  • Die Antriebsanordnung weist mindestens oder genau eine Antriebsachse auf, welche zur Übertragung des Antriebsmoments auf die angetriebenen Fahrzeugräder dient. Insbesondere ist die Antriebsachse eine Vorder- oder Hinterachse des Fahrzeugs. Insbesondere weist die Antriebsachse eine Differentialeinrichtung auf, welche das Antriebsmoment auf jeweils mindestens ein linkes und rechtes Fahrzeugrad der Zugmaschine verteilt. Die Antriebsache, insbesondere die Differentialeinrichtung, ist an einer Abtriebseite der Getriebeeinrichtung getriebetechnisch angebunden.
  • Die Antriebsanordnung weist eine Gehäuseeinheit auf. Insbesondere bildet die Gehäuseeinheit einen Bestandteil einer Gehäuse- und/oder Rahmenstruktur der Zugmaschine. Alternativ ist die Gehäuseeinheit an der Gehäuse- und/oder der Rahmenstruktur montiert. Die Gehäuseeinheit weist einen Getriebegehäuseabschnitt zur Aufnahme der Getriebeeinrichtung und einen Achsgehäuseabschnitt zur Aufnahme der Antriebsachse auf. Insbesondere bilden die beiden Gehäuseabschnitte jeweils ein abgeschlossenes Gehäuse, in welchem die jeweiligen Komponenten gegen Umwelteinflüsse geschützt aufgenommen sind. Vorzugsweise sind der Getriebegehäuseabschnitt und der Achsgehäuseabschnitt miteinander formschlüssig und/oder kraftschlüssig, vorzugsweise lösbar, verbunden.
  • Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Antriebsmodul eine Aufnahmeeinrichtung aufweist, welche zur Aufnahme der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind die elektrische Maschine und die Leistungselektronik gemeinsam an der Aufnahmeeinrichtung festgelegt und/oder gemeinsam innerhalb der Aufnahmeeinrichtung mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden. Besonders bevorzugt sind die elektrische Maschine und die Leistungselektronik benachbart zueinander angeordnet und direkt miteinander verkabelt.
  • Erfindungsgemäß weist die Gehäuseeinheit einen Aufnahmeabschnitt auf, welcher zur Aufnahme der Aufnahmeeinrichtung ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der Aufnahmeabschnitt als ein weiterer Gehäuseabschnitt, insbesondere ein separates Gehäuse, ausgebildet, welcher sich an den Getriebegehäuseabschnitt anschließt und/oder mit diesem verbunden ist. Alternativ ist der Aufnahmeabschnitt ein integraler Bestandteil der Gehäuse- oder Rahmenstruktur der Zugmaschine. Die elektrische Maschine und die Leistungselektronik sind gemeinsam über die Aufnahmeeinrichtung in dem Aufnahmeabschnitt angeordnet und/oder anordbar. Insbesondere bildet die Aufnahmeeinrichtung eine Art Träger für die elektrische Maschine und die Leistungselektronik, sodass diese gemeinsam als eine Baueinheit montiert in den Aufnahmeabschnitt eingesetzt werden können. Vorzugsweise stellt der Aufnahmeabschnitt einen Aufnahmeraum für das Antriebsmodul zur Verfügung, in welchem die Aufnahmeeinrichtung zum Schutz gegen Berührungen und/oder Umwelteinflüssen aufgenommen ist.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die Aufnahmeeinrichtung eine besonders einfache und schnelle Montage bzw. Demontage des Antriebsmoduls in den Antriebsstrang des Fahrzeugs umgesetzt werden kann. Zudem kann durch die gemeinsame Anordnung der elektrischen Maschine und der Leistungselektronik eine besonders einfache Verkabelung innerhalb der Aufnahmeeinrichtung umgesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Leistungselektronik und die elektrische Maschine besonders platzsparend in der Antriebsanordnung angeordnet werden können.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung ein Einschubgestell und der Aufnahmeabschnitt ein Einschubfach und eine Einschuböffnung aufweist, wobei das Einschubgestell über die Einschuböffnung in das Einschubfach eingeschoben und/oder einschiebbar ist. Insbesondere ist das Einschubgestell in dem Einschubfach verliersicher aufgenommen und/oder gelagert. Vorzugsweise ist das Einschubfach in einer Einbausituation der Antriebsanordnung über die Einschuböffnung von unten und/oder seitlich zugänglich. Es wird somit eine Aufnahmeeinrichtung vorgeschlagen, welche besonders einfach in dem Aufnahmeabschnitt montiert bzw. demontiert werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Aufnahmeabschnitt eine Einschubabdeckung aufweist, welche zur Abdeckung der Einschuböffnung ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist das Einschubgestell im montierten Zustand vollständig in das Einschubfach eingeschoben und durch die Einschubabdeckung verschlossen. Vorzugsweise ist die Einschubabdeckung als ein Deckel ausgebildet, welcher formschlüssig und/oder kraftschlüssig, insbesondere lösbar, mit der Gehäuseeinheit verbunden und/oder verbindbar ist. Im Speziellen verschließt die Einschubabdeckung das Einschubfach dichtend, insbesondere fluiddicht, sodass das Einschubfach gegen einen Fremdpartikeleintrag geschützt ist. Somit wird ein Aufnahmeabschnitt vorgeschlagen, welcher sich durch eine besonders robuste Ausgestaltung auszeichnet.
  • In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass das Einschubgestell mit der Einschubabdeckung verbunden ist, sodass die Einschuböffnung beim Einschieben des Antriebsmoduls in das Einschubfach durch die Einschubabdeckung abgedeckt wird. Insbesondere ist das Einschubgestell auf der Einschubabdeckung montiert, sodass die Einschubabdeckung einen Boden des Einschubgestells bildet. Vorzugsweise ist das Einschubgestell über die Einschubabdeckung an der Gehäuseeinheit, insbesondere dem Einschubfach, abgestützt. Bevorzugt kann das Antriebsmodul bei einer Montage auf der Einschubabdeckung bereits beim Einschieben lagerrichtig in dem Einschubfach positioniert werden. Somit wird eine Aufnahmeeieinrichtung vorgeschlagen, welche sich durch eine besonders einfache Montage sowie einen besonders kompakten Aufbau auszeichnet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmeeinrichtung von der Gehäuseeinheit elektrisch und/oder mechanisch entkoppelt in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen ist. Insbesondere ist die Aufnahmeeinrichtung über eine Isolationseinrichtung gegenüber der Gehäuseeinheit elektrisch isoliert. Beispielsweise kann die Aufnahmeeinrichtung hierzu aus einem elektrischen isolierenden Material gefertigt und/oder über einen elektrischen Isolator an der Gehäuseeinheit abgestützt sein. Durch die elektrische Isolation kann die Gehäuseeinheit gegen unerwünschte Ableitströme isoliert werden, sodass insbesondere die Getriebeeinrichtung gegenüber EMV-Problemen und Schäden auf Basis der Ableitströme geschützt ist. Zudem kann durch die mechanische Entkopplung eine durch hohe Drehzahlen und/oder elektromagnetische Anregungen entstehende Geräuschentwicklung deutlich reduziert werden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Antriebsmodul eine Dämpfungseinrichtung aufweist, welche zur mechanischen Entkopplung der Aufnahmeeinrichtung ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient die Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen, welche insbesondere während eines Fahrbetriebes auf das Antriebsmodul wirken. Die Aufnahmeeinrichtung ist über die Dämpfungseinrichtung in dem Aufnahmeabschnitt befestigt. Vorzugsweise ist die Aufnahmeeinrichtung über die Dämpfungseinrichtung an der Gehäuseeinheit und/oder dem Einschubdeckel dämpfend gelagert. Beispielsweise ist die Dämpfungseinrichtung als ein Elastomerlager oder eine Elastomerbuchse oder vergleichbares Lager ausgebildet. Im Speziellen weist das Antriebsmodul mehr als zwei, vorzugsweise mehr als vier, im Speziellen mehr als sechs der Dämpfungseinrichtungen auf.
  • In einer weiteren bevorzugten Umsetzung ist vorgesehen, dass das Antriebsmodul eine Elastomerkupplung aufweist, welche zur mechanischen Entkopplung der elektrischen Maschine ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Antriebswelle ist über die Elastomerkupplung elastisch mit der Getriebeeinrichtung verbunden. Insbesondere dient die Elastomerkupplung zur elastischen, insbesondere dreh- und/oder querelastischen, Kupplung der Antriebswelle mit der Getriebeeinrichtung, insbesondere einer Getriebeeingangswelle.
  • In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Antriebsmodul eine Kühleinrichtung aufweist, welche zur Kühlung der Leistungselektronik und/oder der elektrischen Maschine ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Kühleinrichtung zwischen der Leistungselektronik und der elektrischen Maschine angeordnet, sodass diese über die Kühleinrichtung thermisch voneinander entkoppelt sind. Alternativ kann die Kühleinrichtung jedoch auch als ein Kühlmantel ausgebildet sein, welcher die Leistungselektronik und/oder der elektrischen Maschine umgibt. Insbesondere ist durch die Kühleinrichtung eine Flüssigkeitskühlung umgesetzt, wobei die Kühleinrichtung hierzu durch eine Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Die Kühleinrichtung ist in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen und/oder an dieser befestigt und über mindestens oder genau eine flexible Kühlmittelleitung an einen Kühlkreislauf angeschlossen. Besonders bevorzugt ist der Kühlmittelkreislauf als ein eigenständiger Kühlmittelkreislauf ausgebildet, welcher ausschließlich zur Kühlung des Antriebsmoduls dient. Alternativ kann die Kühlmitteleinrichtung jedoch auch einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf mit der Getriebeeinrichtung aufweisen. Beispielsweise ist die flexible Kühlmittelleitung durch ein flexibles Rohr, z.B. ein Wellrohr, oder einen Schlauch gebildet. Durch die Anbindung der Kühleinrichtung über die mindestens eine flexible Kühlmittelleitung kann eine mechanische Entkopplung sichergestellt werden.
  • In einer weiteren Umsetzung ist vorgesehen, dass das Antriebsmodul mindestens oder genau eine weitere elektrische Maschine aufweist. Insbesondere dient die weitere elektrische Maschine als ein Generator oder ein weiterer Elektromotor. Die als Generator ausgebildete weitere elektrische Maschine kann beispielsweise für einen sogenannten „Rang Extender“ und/oder zur Bereitstellung elektrischer Energie für weitere Verbraucher, wie z.B. Pumpen und/oder Zapfwelle, ausgebildet und/oder geeignet sein. Alternativ kann die weitere elektrische Maschine als weiterer Elektromotor ausgebildet, als elektrischer Antrieb für eine weitere Antriebsachse ausgebildet und/oder geeignet sein.
  • Gemäß dieser Ausführung ist die weitere elektrische Maschine über die Aufnahmeeinrichtung in dem Aufnahmeabschnitt angeordnet und/oder anordbar. Insbesondere sind die beiden elektrischen Maschinen benachbart zueinander in oder an der Aufnahmeeinrichtung montiert. Die Leistungselektronik kann zur Steuerung beider elektrischer Maschinen dienen. Alternativ kann jedoch auch eine weitere Leistungselektronik für die weitere elektrische Maschine vorgesehen sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Antriebsanordnung ein Energieversorgungsmodul zur Bereitstellung von elektrischer Energie für das Antriebsmodul aufweist. Insbesondere weist das Energieversorgungsmodul hierzu einen Akkumulator und/oder eine Brennstoffzelle auf. Das Energieversorgungsmodul ist dabei elektrisch mit dem Antriebsmodul, insbesondere mit der elektrischen Maschine und/oder der weiteren elektrischen Maschine, verbunden. Vorzugsweise stellt das Energieversorgungsmodul die elektrische Energie für die als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine bereit. Besonders bevorzugt ist das Energieversorgungsmodul durch die als Generator ausgebildete weitere elektrische Maschine, durch Rekuperation und/oder extern über ein Stromnetz, z.B. Ladesäule oder Steckdose, aufladbar.
  • In einer weiteren Realisierung ist vorgesehen, dass die Antriebsanordnung einen Verbrennungsmotor aufweist. Insbesondere ist der Verbrennungsmotor an die Gehäuseeinheit angebunden oder in dieser aufgenommen. Der Verbrennungsmotor ist antriebstechnisch mit dem Antriebsmodul und/oder der Getriebeeinrichtung und/oder der Hinterachse verbunden.
  • Prinzipiell ist der Verbrennungsmotor derart eingebunden, sodass ein paralleler Hybridantrieb gebildet wird. Dabei kann der Verbrennungsmotor beispielsweise mit der elektrischen Maschine, der Getriebeeinrichtung oder der Antriebsachse zusammenwirken, sodass im parallelen Hybridantrieb die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor zugleich auf den Antriebsstrang wirken.
  • Alternativ ist der Verbrennungsmotor derart eingebunden, sodass ein serieller Hybridantrieb, auch als „Range Extender“ bekannt, gebildet wird. Dabei kann der Verbrennungsmotor antriebstechnisch mit der weiteren elektrischen Maschine verbunden sein, sodass im seriellen Hybridantrieb die als Generator ausgebildete weitere elektrische Maschine die elektrische Energie für die als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine und/oder das Energieversorgungsmodul bereitstellt.
  • Alternativ ist der Verbrennungsmotor derart eingebunden, sodass ein leistungsverzweigender Hybridantrieb, auch als Mischhybrid bekannt, gebildet wird. Dabei kann der Verbrennungsmotor über eine weitere Getriebeeinrichtung, z.B. ein Planetengetriebe, antriebstechnisch wahlweise mit der weiteren elektrischen Maschine oder der Getriebeeinrichtung verbunden werden, sodass wahlweise zwischen einem seriellem und einem parallelen Hybridantrieb gewechselt werden kann.
  • In einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, dass die Gehäuseeinheit einen weiteren Aufnahmeabschnitt aufweist, welcher zur Aufnahme des Verbrennungsmotors und/oder des Energieversorgungsmoduls ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind der Verbrennungsmotor und/oder das Energieversorgungsmodul fest in der weiteren Aufnahmeeinrichtung verbaut. Alternativ kann zumindest das Energieversorgungsmodul über eine weitere Aufnahmeeinrichtung in dem weiteren Aufnahmeabschnitt austauschbar angeordnet sein. Die beiden Aufnahmeabschnitte können als zwei voneinander getrennte Gehäuseabschnitte oder als zwei separate Gehäuse gebildet sein. Insbesondere sind die beiden Aufnahmeabschnitte räumlich voneinander getrennt, wobei die Motorwelle des Verbrennungsmotors und/oder Versorgungsleitungen des Energieversorgungsmoduls über eine oder mehrere Durchführung in oder durch den Aufnahmeabschnitt des Antriebsmoduls geführt sind.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Zugmaschine mit der Antriebsanordnung wie diese bereist zuvor beschrieben wurde. Insbesondere ist die Zugmaschine als eine landwirtschaftliche Zugmaschine, insbesondere ein Traktor, ausgebildet. Vorzugsweise ist durch die Antriebsanordnung ein elektrischer oder dieselelektrischer Antrieb, insbesondere Allradantrieb, umgesetzt.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs für eine Zugmaschine als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 2 den Antriebsstrang in gleicher Darstellung wie 1 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine Antriebsanordnung 1 für eine Zugmaschine, insbesondere für einen Traktor. Die Antriebsanordnung 1 bildet dabei einen Antriebsstrang, welcher ein Antriebsmoment erzeugt und zum Antrieb der Zugmaschine auf angetriebene Räder der Zugmaschine überträgt.
  • Hierzu weist die Antriebsanordnung 1 eine Antriebsachse 2, eine Getriebeeinrichtung 3 und ein Antriebsmodul 4 auf, wobei das Antriebsmodul 4 das Antriebsmoment erzeugt und über die Getriebeeinrichtung 3 auf die Antriebsachse 2 überträgt. Das Antriebsmodul 4 ist dabei über eine Antriebswelle 5 mit der Getriebeeinrichtung 3 verbunden.
  • Die Antriebsanordnung 1 weist eine Gehäuseeinheit 6 auf, wobei die Gehäuseeinheit 6 einen Achsgehäuseabschnitt 7 zur Aufnahme der Hinterachse 2, einen Getriebegehäuseabschnitt 8 zur Aufnahme der Getriebeeinrichtung 3 sowie einen Aufnahmeabschnitt 9 zur Aufnahme des Antriebsmoduls 4 aufweist. Der Achsgehäuseabschnitt 7, der Getriebegehäuseabschnitt 8 und der Aufnahmeabschnitt 9 sind beispielsweise als separate Gehäuse ausgebildet und miteinander verschraubt. Beispielsweise kann die Gehäuseeinheit 6 als Baueinheit an einer Karosserie und/oder einem Rahmen der Zugmaschine befestigt werden. Optional weist die Gehäuseeinheit 6 einen weiteren Aufnahmeabschnitt 10 auf, welcher zur Aufnahme einer Energieversorgungseinheit 11 und/oder eines Verbrennungsmotors 12 dient. Alternativ kann die Energieversorgungseinheit 11 und/oder der Verbrennungsmotor 12 jedoch auch selbsttragend an der Gehäuseeinheit 6, insbesondere dem Aufnahmeabschnitt 9, angebunden werden.
  • Das Antriebsmodul 4 weist mindestens eine elektrische Maschine 14 zur Erzeugung des Antriebsmoments sowie eine zughörige Leistungselektronik 15 auf. In der gezeigten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 15 als ein Elektromotor zum direkten elektrischen Antrieb der Zugmaschine ausgebildet. Die Getriebeeinrichtung 3 ist zur Übersetzung des Antriebsmoments auf die Antriebsachse 2 beispielsweise als ein Doppelkupplungs- oder Lastschaltgetriebe ausgebildet. Die Antriebsachse 2 ist als eine angetriebene Hinterachse ausgebildet und überträgt das Antriebsmoment beispielsweise über eine Differentialeinrichtung, nicht dargestellt, auf die angetriebenen Räder, insbesondere Hinterräder, der Zugmaschine. Die Energieversorgungseinheit 11 ist elektrisch mit der elektrischen Maschine 14 verbunden und stellt die elektrische Energie für diese zur Verfügung. Beispielsweise weist die Energieversorgungseinheit 10 hierzu eine Batterie und/oder eine Brennstoffzelle auf. Der Verbrennungsmotor 12 kann beispielsweise über eine Motorwelle, nicht dargestellt, durch das Antriebsmodul 14 bzw. den Aufnahmeabschnitt 9 geführt und zum Antrieb der Antriebsachse 2 oder einer weiteren Antriebsachse, nicht dargestellt, mit der Getriebeeinrichtung 3 getriebetechnisch verbunden sein. Beispielsweise kann somit ein paralleler Hybridantrieb umgesetzt werden.
  • Das Antriebsmodul 4 weist eine Aufnahmeeinrichtung 16 auf, welche die elektrische Maschine 14 und die dazugehörige Leistungselektronik 15 trägt. Die Aufnahmeeinrichtung 16 ist als ein Einschubgestell 17a ausgebildet, über welches die elektrische Maschine 14 und die Leistungselektronik 15 miteinander verbunden sind. Somit kann eine einfache, direkte Verkabelung zwischen der elektrischen Maschine 14 und der Leistungselektronik 15 innerhalb der Aufnahmeeinrichtung 16 umgesetzt werden. Zudem kann ein Ausbau bzw. ein Wechsel des Antriebsmoduls 4 besonders einfach erfolgen.
  • Der Aufnahmeabschnitt 9 weist ein Einschubfach 17b auf, welches einen abgeschlossenen Aufnahmeraum definiert. Das Einschubfach 17b ist über eine Einschuböffnung 17c zugänglich und durch eine Einschubabdeckung 17d verschließbar. Dabei kann das Einschubgestell 17a über die Einschuböffnung 17c in das Einschubfach 17b eingeschoben werden und das Einschubfach 17b anschließend mittels der Einschubabdeckung 17d verschlossen werden. Alternativ kann das Einschubgestell 17a jedoch auch auf der Einschubabdeckung 17d montiert sein und zusammen mit dem Einschubdeckel 17d montiert werden. Der Aufnahmeabschnitt 9 ist dabei so ausgeführt, dass für die elektrische Maschine 14 und die Leistungselektronik 15 keine weiteren Gehäuse zum Schutz gegen Berührung oder Umwelteinflüsse nötig sind. Hierzu ist das Einschubfach 17b durch die Einschubabdeckung 17d beispielsweise fluiddicht abgeschlossen.
  • Das Einschubgestell 17a ist vorzugsweise so ausgeführt, dass die elektrische Maschine 14 und die Leistungselektronik 15 mechanisch und elektrisch entkoppelt zu der Zugmaschine, insbesondere der Getriebestruktur, eingebaut ist. Dies wird umgesetzt, indem die Aufnahmeeinrichtung 16 über mehrere Dämpfungseinrichtungen 18 in dem Aufnahmeabschnitt 9, insbesondere am Rahmen und/oder der Karosserie und/oder einem Getriebedeckel des Getriebegehäuseabschnitts 8, gelagert wird. Beispielsweise sind die Dämpfungseinrichtungen 18 als Elastomerbuchsen oder vergleichbare Lager ausgebildet. Zudem ist die Antriebswelle 5 der elektrischen Maschine 3 über eine Elastomerkupplung 19 elastisch mit einem Getriebeeingang, insbesondere einer Getriebeeingangswelle, der Getriebeeinrichtung 3 verbunden.
  • Ferner weist das Antriebsmodul 4 eine Kühleinrichtung, nicht dargestellt, auf, welche zur Kühlung der elektrischen Maschine 14 und der Leistungselektronik 15 über mindestens eine Kühlmittelleitung 20 an einen Kühlkreislauf angebunden ist. Beispielsweise kann die Kühleinrichtung als ein Kühlkörper ausgebildet sein, welcher mit der elektrischen Maschine 14 und/oder der Leistungselektronik 15 thermisch gekoppelt ist und durch ein Kühlmittel durchströmt wird. Alternativ kann die Kühleinrichtung jedoch auch durch die Kühlmittelleitung 20 selbst gebildet werden. Zur mechanischen Entkopplung ist die mindestens eine Kühlmittelleitung 20 als ein flexibles Rohr oder ein Schlauch ausgebildet. Beispielsweise kann die Kühleinrichtung über die Kühlmittelleitung 20 an den Kühlkreislauf der Getriebeeinrichtung 3 angebunden werden. Alternativ kann jedoch die Kühleinrichtung auch über einen eigenen Kühlkreislauf verfügen, welcher über die Kühlmittelleitung 20 flexibel angebunden ist.
  • Durch die dämpfende Lagerung des Antriebsmoduls 4 können Geräusche der elektrischen Maschine 14, welche z.B. bei hohen Drehzahlen und/oder elektromagnetischer Anregungen entstehen können, deutlich reduziert werden. Weiterhin können unvermeidbare Ableitströme, welche im Betrieb der elektrischen Maschine 14 auf den Stator bzw. in geringem Maße auch auf den Rotor wirken, gegenüber der Getriebeeinrichtung 3 isoliert werden, sodass EMV-Probleme und Schäden in der Getriebeeinrichtung 3 verhindert werden können.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der weitere Aufnahmeabschnitt 10 beispielsweise ein Vorderrahmen, wobei die Energieversorgungseinheit 11 und der Verbrennungsmotor 12 innerhalb des weiteren Aufnahmeabschnitts 10 aufgenommen sind. Beispielsweise kann zumindest die Energieversorgungseinheit 11 austauschbar, z.B. über eine weitere Aufnahmeeinrichtung, in dem weiteren Aufnahmeabschnitt 10 aufgenommen sein.
  • 2 zeigt in gleicher Darstellung wie 1 die Antriebsanordnung 1, wobei das Antriebsmodul 4 eine weitere elektrische Maschine 21 umfasst. Die weitere elektrische Maschine 21 ist zusammen mit der elektrischen Maschine 4 inklusive der dazugehörigen Leistungselektronik 15 auf dem Einschubgestell 17a montiert. Dabei ist beispielsweise die elektrische Maschine 4 als Elektromotor und die weitere elektrische Maschine 21 als Generator ausgebildet. Beispielsweise kann somit ein serieller Hybridantrieb umgesetzt werden, wobei die weitere elektrische Maschine 21 und der Verbrennungsmotor 12 gemeinsam einen sogenannten „Range Extender“ bilden. Die weitere elektrische Maschine 21 kann hierzu antriebstechnisch mit dem Verbrennungsmotor 12 und elektrisch mit dem Energieversorgungsmodul 11 und/oder der elektrischen Maschine 4 verbunden sein. Dabei ist beispielsweise eine Motorwelle des Verbrennungsmotors 12 in den Aufnahmeabschnitt 9 geführt und beispielsweise über eine weitere Elastomerkupplung mit der weiteren elektrischen Maschine 21 gekoppelt. Der Verbrennungsmotor 12 kann somit die weitere als Generator ausgebildete elektrische Maschine 21 antreiben, sodass die elektrische Energie für die als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine 14 und für das Energieversorgungsmodul 11 durch die weitere elektrische Maschine 21 bereitgestellt wird.
  • Beispielsweise kann optional auch eine weitere Welle, z.B. Allradwelle, zum Antrieb einer weiteren Antriebsachse, z.B. Vorderachse, von der Getriebeeinrichtung 3 über das Antriebsmodul 4 geführt werden.
  • Bezugszeichen
    • 1
    Antriebsanordnung
    2
    Antriebsachse
    3
    Getriebeeinrichtung
    4
    Antriebsmodul
    5
    Antriebswelle
    6
    Gehäuseeinheit
    7
    Achsgehäuseabschnitt
    8
    Getriebegehäuseabschnitt
    9
    Aufnahmeabschnitt
    10
    weiterer Aufnahmeabschnitt
    11
    Energieversorgungsmodul
    12
    Verbrennungsmotor
    13
    leer
    14
    elektrische Maschine
    15
    Leistungselektronik
    16
    Aufnahmeeinrichtung
    17a
    Einschubgestell
    17b
    Einschubfach
    17c
    Einschuböffnung
    17d
    Einschubabdeckung
    18
    Dämpfungseinrichtung
    19
    Elastomerkupplung
    20
    Kühlmittelleitung
    21
    weitere elektrische Maschine

Claims (11)

  1. Antriebsanordnung (1) für eine Zugmaschine mit einem Antriebsmodul (4) zur Erzeugung eines Antriebsmoments, wobei das Antriebsmodul (4) mindestens eine elektrische Maschine (14) und eine zugehörige Leistungselektronik (15) aufweist, mit einer Getriebeeinrichtung (3) zur Übersetzung des Antriebsmoments, wobei die Getriebeeinrichtung (3) antriebsseitig mit dem Antriebsmodul (4) getriebetechnisch verbunden ist, mit mindestens einer Antriebsachse (2) zur Übertragung des Antriebsmoments auf mindestens zwei Fahrzeugräder, wobei die Getriebeeinrichtung (3) abtriebsseitig mit der Antriebsache (2) getriebetechnisch verbunden ist, mit einer Gehäuseeinheit (6), wobei die Gehäuseeinheit (6) einen Getriebegehäuseabschnitt (8) zur Aufnahme der Getriebeeinrichtung (3) und/oder einen Achsgehäuseabschnitt (7) zur Aufnahme der Antriebsachse (2) aufweist, wobei das Antriebsmodul (4) eine Aufnahmeeinrichtung (16) aufweist und die Gehäuseeinheit (6) einen Aufnahmeabschnitt (9) aufweist, wobei die elektrische Maschine (14) und die Leistungselektronik (15) gemeinsam über die Aufnahmeeinrichtung (16) in dem Aufnahmeabschnitt (9) angeordnet und/oder anordbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Aufnahmeeinrichtung (16) ein Einschubgestell (17a) und dass der Aufnahmeabschnitt (9) ein Einschubfach (17b) aufweist, wobei das Einschubgestell (17a) über eine Einschuböffnung (17c) in das Einschubfach (17b) eingeschoben und/oder einschiebbar ist und dass der Aufnahmeabschnitt (9) eine Einschubabdeckung (17d) zur Abdeckung der Einschuböffnung (17c) aufweist..
  2. Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubgestell (17a) mit der Einschubabdeckung (17d) verbunden ist, sodass die Einschuböffnung (17c) beim Einschieben des Antriebsmoduls (4) in das Einschubfach (17b) durch die Einschubabdeckung (17d) abgedeckt wird.
  3. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (16) von der Gehäuseeinheit (6) elektrisch isoliert und/oder mechanisch entkoppelt in dem Aufnahmeabschnitt (9) aufgenommen ist.
  4. Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (4) eine Dämpfungseinrichtung (18) zur mechanischen Entkopplung der Aufnahmeeinrichtung (16) aufweist, wobei die Aufnahmeeinrichtung (16) über die Dämpfungseinrichtung (18) in dem Aufnahmeabschnitt (9) befestigt ist.
  5. Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (4) eine Antriebswelle (5) zur Anbindung an die Getriebeeinrichtung (3) und eine Elastomerkupplung (19) zur mechanischen Entkopplung der Antriebswelle (5) aufweist, wobei die Antriebswelle (5) über die Elastomerkupplung (19) elastisch mit der Getriebeeinrichtung (3) verbunden ist.
  6. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (4) eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Leistungselektronik (15) und/oder der elektrischen Maschine (14) aufweist, wobei die Kühleinrichtung an der Aufnahmeeinrichtung (16) angeordnet ist und über mindestens eine flexible Kühlmittelleitung (20) an einen Kühlkreislauf angeschlossen ist.
  7. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmodul (4) mindestens eine weitere elektrische Maschine (21) aufweist, wobei die weitere elektrische Maschine (21) über die Aufnahmeeinrichtung (16) in dem Aufnahmeabschnitt (9) angeordnet und/oder anordbar ist.
  8. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Energieversorgungsmodul (11), wobei das Energieversorgungsmodul (11) versorgungstechnisch mit dem Antriebsmodul (4) verbunden ist.
  9. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Verbrennungsmotor (12), wobei der Verbrennungsmotor (12) antriebstechnisch mit dem Antriebsmodul (4) und/oder der Getriebeeinrichtung (3) und/oder der Hinterachse (2) in Verbindung steht.
  10. Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseeinheit (6) einen weiteren Aufnahmeabschnitt (10) zur Aufnahme des Energieversorgungsmoduls (11) und/oder des Verbrennungsmotors (12) aufweist, wobei der weitere Aufnahmeabschnitt (10) mit dem Aufnahmeabschnitt (9) verbunden ist.
  11. Zugmaschine mit der Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015188826A1 (de) 2014-06-13 2015-12-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Als einschubmodul ausgebildetes hybridmodul
DE102016004435A1 (de) 2016-04-12 2017-10-12 Daimler Ag Hybridantriebsmodul für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang

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