DE102020109112B4

DE102020109112B4 - Achsantrieb

Info

Publication number: DE102020109112B4
Application number: DE102020109112.5A
Authority: DE
Inventors: Simon Grimminger
Original assignee: Kessler and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Kessler and Co GmbH and Co KG
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2040-04-02
Also published as: US20220314789A1; US11524574B2; DE102020109112A1

Abstract

Ein Achsantrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer quer zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichteten antreibbaren Fahrzeugachse umfasst einen Elektromotor, eine Antriebswelle, die sich parallel zu der Längsrichtung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt Antriebsleistung von dem Elektromotor zu empfangen und zumindest teilweise über ein an dem ersten Ende angeordnetes Kegelrad an die Fahrzeugachse auszugeben, sowie eine Bremse, insbesondere Feststellbremse, mit einer an einem Bremsabschnitt der Antriebswelle angeordneten Bremsscheibe, wobei der Elektromotor koaxial zu der Antriebswelle und der Eingangsabschnitt der Antriebswelle bezüglich der Längsrichtung zwischen der Bremsscheibe und dem ersten Ende angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Achsantrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer quer zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichteten antreibbaren Fahrzeugachse.
Ein solcher Achsantrieb kann grundsätzlich dazu dienen, von einem Motor und insbesondere einem Elektromotor generierte Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse zu übertragen, um das Fahrzeug in Bewegung zu versetzen. Während ein Achsantrieb somit vornehmlich zu einem Antreiben des Fahrzeugs vorgesehen sein kann, ist es häufig auch erforderlich, das Fahrzeug zuverlässig in einen Stillstand versetzen und gegen ein Wegrollen sichern zu können. Um dies zu erreichen, können Fahrzeuge mit einer Bremse ausgerüstet werden, die eine Feststellbremsfunktion bietet. Ein solcher Achsantrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, der eine Bremsfunktion bietet, ist aus US 8 424 625 B2 bekannt.
Bei manchen Fahrzeugtypen ist es möglich, eine ausreichende Feststellbremsfunktion über die Betriebsbremse zu realisieren, um das Fahrzeug gegen ein Wegrollen zu sichern. Bei anderen Fahrzeugen, bei welchen eine Bremse im Stillstand höheren Belastungen ausgesetzt ist, ist eine solche Lösung hingegen meist nicht möglich. Beispielsweise bei Nutzfahrzeugen, z.B. Lastkraftwagen, Flurförderfahrzeuge oder Muldenkipper, können stark belastbare Bremsen notwendig sein, um eine Bewegung bzw. ein Wegrollen des Fahrzeugs insbesondere während eines Beladens zuverlässig verhindern zu können.
Grundsätzlich ist es möglich, eine Bremse an dem Achsantrieb vorzusehen, um eine Rotation der Fahrzeugachse zuverlässig blockieren und eine Feststellbremsfunktion bereitstellen zu können. Insbesondere kann eine solche Bremse auch in Ergänzung zu den üblichen Betriebsbremsen des Fahrzeugs eine Notbremsfunktion erfüllen, beispielsweise wenn sie bei einem Abfall des Betriebsdrucks automatisch schließt.
Jedoch steht für den Achsantrieb, der insbesondere an einer Unterseite des Fahrzeugs angeordnet sein kann, meist lediglich ein äußerst beschränkter Bauraum zur Verfügung, der zumindest zu einem Großteil bereits von Komponenten des Achsantriebs zum Übertragen von Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse beansprucht wird. Bremsen mit Feststellbremsfunktion können Bremsscheiben umfassen, welche häufig eine verhältnismäßig große Ausdehnung bzw. einen großen Durchmesser aufweisen müssen, um insbesondere bei schweren Fahrzeugen, beispielsweise beladenen oder zu beladenden Nutzfahrzeugen, eine ausreichende Bremswirkung zum Halten des Fahrzeuges entfalten zu können. Die damit einhergehende Vergrößerung des Achsantriebs kann jedoch, aufgrund des beschränkten Bauraums im Bereich der Fahrzeugachse, den Einbau eines Achsantriebs mit Bremse erschweren oder ausschließen. Zudem werden zunehmend Elektromotoren zum Antreiben von Fahrzeugen genutzt, die beispielsweise an den Achsantrieb angeflanscht werden können, dabei jedoch ebenfalls einen Teil des ohnehin knappen Bauraums im Bereich des Achsantriebs beanspruchen und die Möglichkeiten zum Anbringen zusätzlicher Komponenten weiter einschränken.
Aufgrund des beschränkten Bauraums und der Beanspruchung desselben durch die Komponenten zum Übertragen von Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse, insbesondere auch durch einen Elektromotor, ist es folglich schwierig, eine Bremse mit Feststellbremsfunktion an oder in dem Achsantrieb unterzubringen. Dennoch ist das Bereitstellen einer zuverlässigen Feststellbremsfunktion für zahlreiche Fahrzeuge ein unbedingtes Erfordernis.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen mittels eines Elektromotors antreibbaren Achsantrieb zu schaffen, welcher eine möglichst kompakte Bauweise aufweist und eine Ausbildung mit einer Bremse mit Feststellbremsfunktion sowie eine präzise Ausrichtung einer Antriebswelle des Achsantriebs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Achsantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den dazu abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Achsantrieb umfasst einen Elektromotor, eine Antriebswelle, die sich parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen einem ersten Ende und einem dazu entgegengesetzten zweiten Ende erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt Antriebsleistung von dem Elektromotor zu empfangen und zumindest teilweise über ein an dem ersten Ende angeordnetes Kegelrad an die Fahrzeugachse auszugeben, und eine Bremse, insbesondere Feststellbremse, mit einer Bremsscheibe, die an einem Bremsabschnitt der Antriebswelle angeordnet ist, wobei der Elektromotor koaxial zu der Antriebswelle angeordnet ist und wobei der Eingangsabschnitt der Antriebswelle bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen der Bremsscheibe und dem ersten Ende angeordnet ist.
Der Achsantrieb weist somit eine sich parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckende Antriebswelle auf, auf welche Antriebsleistung von dem Elektromotor übertragen und an deren erstem Ende über ein Kegelrad an die Fahrzeugachse ausgegeben werden kann. Im Unterschied zu gängigen Lösungen ist der Elektromotor jedoch nicht als externes Modul an den Achsantrieb angeflanscht, um Antriebsleistung auf einen Endabschnitt der Antriebswelle zu übertragen, sondern die Antriebswelle ist gewissermaßen durch den Elektromotor hindurchgeführt, so dass die Bremsscheibe an einem aus dem Elektromotor in Richtung des zweiten Endes der Antriebswelle herausstehenden Bremsabschnitt angeordnet sein kann. Dabei kann der koaxial zu der Antriebswelle angeordnete Elektromotor sich um die Antriebswelle herum erstrecken und dadurch hoch in den Achsantrieb integriert sein, um eine kompakte Ausbildung desselben zu ermöglichen. Der Elektromotor kann somit bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeugs insbesondere zwischen der Bremsscheibe und dem ersten Ende der Abtriebswelle bzw. dem Kegelrad angeordnet sein.
Die Bremse kann insbesondere als Feststellbremse fungieren und dazu vorgesehen sein, das Fahrzeug im Stillstand zuverlässig gegen ein Wegrollen zu sichern. Dazu kann die Bremse beispielsweise einen die Bremsscheibe umgreifenden Bremssattel aufweisen, welcher zu einem Halten der Bremsscheibe im Stillstand des Fahrzeugs ausgebildet sein kann, um eine Rotation der Bremsscheibe, der damit verbundenen Antriebswelle und somit auch der über das Kegelrad mit der Antriebswelle gekoppelten Fahrzeugachse zu blockieren. Insbesondere kann der Bremssattel dabei an einem bezüglich der Antriebswelle radial äußeren Abschnitt der Bremsscheibe angreifen, um ein möglichst großes Bremsmoment aufbringen bzw. ein möglichst großes über die Fahrzeugachse auf die Antriebswelle geleitetes Drehmoment kompensieren zu können.
Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen als Feststellbremse dienenden Bremse kann es auch vorgesehen sein, den Achsantrieb durch die Bremse mit einer Notbremsfunktion auszustatten. Beispielsweise kann ein Bremssattel während eines Fahrens mit dem Fahrzeug aktiv außer Eingriff mit der Bremsscheibe bringbar sein, um eine Rotation der Bremsscheibe gemeinsam mit der Antriebswelle zu ermöglichen, während der Bremssattel bei einem Ausbleiben der erforderlichen Aktion oder eines dazu notwendigen Signals automatisch in Eingriff mit der Bremsscheibe zum Bremsen des Fahrzeuges gelangen kann. Insbesondere kann der Bremssattel dazu einen während der Fahrt mit Druck beaufschlagbaren bzw. beaufschlagten Kolben umfassen, wobei der Bremssattel bei Ausbleiben des den Kolben beaufschlagenden Drucks automatisch in Eingriff zu der Bremsscheibe geraten kann. Dadurch können bei einem etwaigen Ausfall eines Fahrzeugsystems oder eines Energie zum Erzeugen des Drucks bereitstellenden Motors, beispielsweise des Elektromotors zum Antreiben der Fahrzeugachse, automatisch ein Eingriff des Bremssattels in die Bremsscheibe und ein daraus folgendes Bremsen des Fahrzeuges erreicht werden, so dass das Fahrzeug gegen solche Ausfälle zuverlässig gesichert und in Notsituationen schnell zum Stillstand gebracht werden kann. Auch eine solche als Notbremse vorgesehene Bremse kann grundsätzlich als Feststellbremse genutzt oder verstanden werden, indem die Aktion zum Lösen des Bremssattels insbesondere auch bewusst im Stillstand des Fahrzeuges unterbleiben kann, um das Fahrzeug gegen ein Wegrollen im Sinne einer Feststellbremse zu sichern.
Ferner können, indem der Eingangsabschnitt der Antriebswelle bezüglich der Längsrichtung zwischen dem Bremsabschnitt und dem ersten Ende der Antriebswelle angeordnet ist, an welchem eine Übertragung der Antriebsleistung über das Kegelrad auf die Fahrzeugachse erfolgt, die Bremsscheibe und der Elektromotor auf einer Seite der Fahrzeugachse angeordnet werden, während die andere Seite der Fahrzeugachse von diesen Komponenten freibleiben kann. So kann, je nach Anwendung und Montage des Achsantriebs, beispielsweise ein Bereich zwischen der antreibbaren Fahrzeugachse und einer weiteren Fahrzeugachse freibleiben und der Achsantrieb kann beispielsweise vor einer Vorderachse oder hinter einer Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet werden. Alternativ dazu kann der Achsantrieb zwischen zwei Fahrzeugachsen angeordnet werden, um den Bereich vor einer Vorderachse oder hinter einer Hinterachse freizuhalten.
Dies ermöglicht es, den Achsantrieb flexibel unter Berücksichtigung eines jeweiligen zur Verfügung stehenden Bauraums bzw. eines freizuhaltenden Raums im Bereich der Fahrzeugachse anzuordnen. Beispielsweise kann es bei einem knickgelenkten Fahrzeug vorgesehen sein, den Raum zwischen zwei Fahrzeugachsen freizuhalten, um große Knickwinkel und das Durchfahren enger Kurven zu ermöglichen. Dabei kann der Achsantrieb beispielsweise vollständig vor einer Vorderachse oder hinter einer Hinterachse eines solchen Fahrzeugs angeordnet werden, so dass in dem Raum zwischen den Fahrzeugachsen ausschließlich das Knickgelenk angeordnet werden kann und auch große Knickwinkel nicht durch einen zwischen den Fahrzeugachsen angeordneten Achsantrieb beeinträchtigt bzw. blockiert werden. Gleichermaßen ermöglicht es die kompakte Bauweise des Achsantriebs jedoch, diesen mit einer zuverlässigen Feststellbremsfunktion auszustatten.
Die Bremsscheibe kann insbesondere unmittelbar mit dem Bremsabschnitt der Antriebswelle verbunden sein, wobei grundsätzlich auch eine mittelbare Kopplung, beispielsweise über eine Halterung, möglich ist. In beiden Fällen kann die Bremsscheibe jedoch insbesondere drehfest mit dem Bremsabschnitt verbunden sein und dementsprechend im Betrieb mit der gleichen Drehzahl wie der Bremsabschnitt der Antriebswelle rotieren.
Der Bremsabschnitt kann von dem zweiten Ende der Antriebswelle gebildet sein, so dass die Bremsscheibe an dem zweiten Ende angeordnet sein kann und die Antriebswelle sich zwischen der Bremsscheibe und dem Kegelrad erstrecken kann. Zwischen der Bremsscheibe und dem Kegelrad kann entsprechend der Elektromotor angeordnet sein, welcher die Antriebsleistung auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle überträgt, so dass der Eingangsabschnitt einen mittleren Abschnitt der Antriebswelle bzw. einen bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Antriebswelle liegenden Abschnitt bilden kann.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass sich die Antriebswelle über den Bremsabschnitt hinaus erstreckt, um mittels des Achsantriebs beispielsweise eine weitere Fahrzeugachse antreiben zu können. Die Antriebswelle kann dabei entsprechend als Durchtriebswelle fungieren und beispielsweise an dem zweiten Ende ein weiteres Kegelrad aufweisen, um von dem Elektromotor generierte Antriebsleistung teilweise auf die antreibbare Fahrzeugachse und teilweise auf eine weitere antreibbare Fahrzeugachse übertragen zu können. In diesem Fall kann der Bremsabschnitt der Antriebswelle, an welchem die Bremsscheibe angeordnet ist, somit auch zwischen dem zweiten Ende der Antriebswelle und dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle angeordnet sein. Auch dabei kann jedoch der Elektromotor zwischen dem Bremsabschnitt bzw. der Bremsscheibe und dem ersten Ende der Antriebswelle bzw. dem Kegelrad zum Übertragen von Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse angeordnet sein. Zwischen dem Bremsabschnitt bzw. der Bremsscheibe und einem weiteren, an dem zweiten Ende der Antriebswelle angeordneten Kegelrad, kann sich insofern ausschließlich die Antriebswelle erstrecken, während sämtliche weiteren Komponenten des Achsantriebs, abgesehen von etwaigen Komponenten zum Verteilen der Antriebsleistung auf die weitere Fahrzeugachse, zwischen der Bremsscheibe und dem ersten Ende der Antriebswelle angeordnet sein können.
Weitere Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
Bei einigen Ausführungsformen kann sich der Elektromotor um die Antriebswelle, insbesondere um den Eingangsabschnitt der Antriebswelle, herum erstrecken. Der Elektromotor kann dabei einen Stator und einen Rotor umfassen, wobei der Rotor insbesondere drehfest mit dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle gekoppelt sein kann, so dass die Antriebswelle in eine Rotation mit einer der Drehzahl des Rotors entsprechenden Drehzahl versetzt werden kann. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, in dem Achsantrieb selbst oder einem Antriebsstrang des Fahrzeugs eine oder mehrere Untersetzungsstufen vorzusehen, um die Rotation eines schnell drehenden Elektromotors untersetzt bzw. ins Langsame übersetzt auf die Fahrzeugachse oder auf an deren Enden angeordnete Räder übertragen und die erforderlichen Drehmomente zum Antreiben des Fahrzeugs aufbringen zu können. Beispielsweise kann die Fahrzeugachse dazu als Außenplanetenachse ausgebildet sein und in die Radseiten der angetriebenen Fahrzeugachse integrierte Untersetzungsgetriebe, insbesondere Planetengetriebe, aufweisen. Durch solche Untersetzungsstufen können insbesondere auch äußerst kompakt bauende und schnelldrehende Elektromotoren zum Generieren der Antriebsleistung verwendet werden, um die Ausdehnung des Achsantriebs möglichst zu beschränken.
Der Achsantrieb umfasst ferner ein Gehäuse, in dem die Antriebswelle aufgenommen ist, wobei der Eingangsabschnitt der Antriebswelle innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Insbesondere kann die Antriebswelle dabei zumindest teilweise in dem Gehäuse aufgenommen sein und sich aus dem Gehäuse heraus erstrecken. Beispielsweise kann sich der Bremsabschnitt der Antriebswelle aus dem Gehäuse heraus erstrecken, so dass auch die Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Durch ein solches Herausführen der Antriebswelle aus dem Gehäuse kann die Bremse als trockene Bremse ausgeführt und leicht zugänglich sein, um beispielsweise eine verschlissene Bremsscheibe schnell und problemlos austauschen oder anderweitige Wartungsarbeiten an der Bremse durchführen zu können. Ferner ermöglicht die Ausbildung der Bremse mit einer trocken umlaufenden Bremsscheibe, höhere Wirkungsgrade im Vergleich zu nasslaufenden Lamellenbremsen, insbesondere Lamellenfeststellbremsen, zu erreichen. Ebenfalls kann es vorgesehen sein, dass das Kegelrad, über welches die Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse übertragen wird, aus dem Gehäuse herausragt oder außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um Antriebsleistung aus dem Achsantrieb herausführen und auf die Fahrzeugachse übertragen zu können. Insofern kann sich die Antriebswelle auch mit ihrem ersten Ende aus dem Gehäuse heraus erstrecken.
Das Gehäuse weist einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt auf, an welchem sämtliche Lager zur Lagerung der Antriebswelle abgestützt sind. Indem der Lagerabschnitt integral einteilig und als ein einzelnes stoffschlüssiges Teil ausgebildet sein kann, können die Lager zur Lagerung der Antriebswelle exakt in Flucht zueinander ausgerichtet werden und etwaige bei der Verbindung zweier Teile zum Lagern der Antriebswelle entstehende Fertigungstoleranzen vermieden werden. Dadurch kann auch eine exakte Ausrichtung der Antriebswelle entlang oder parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeuges erreicht werden, um insbesondere eine präzise Ausrichtung und zuverlässige Lagerung der Antriebswelle bei der Verwendung eines schnell drehenden Elektromotors und entsprechend hohen Drehzahlen der Antriebswelle sicherstellen zu können. Insbesondere können die Lager dabei als Wälzlager ausgebildet sein.
Um sämtliche Lager der Antriebswelle an einem solchen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt abstützen zu können, kann die Bremsscheibe insbesondere an dem zweiten Ende der Antriebswelle angeordnet sein, so dass sich die Antriebswelle lediglich zwischen der Bremsscheibe und dem Kegelrad erstreckt. Dabei kann die Antriebswelle folglich kompakt ausgebildet und durch den Lagerabschnitt ausreichend gestützt werden. Erstreckt sich die Antriebswelle hingegen über den Bremsabschnitt hinaus, um beispielsweise mittels eines an dem zweiten Ende angeordneten weiteren Kegelrads eine weitere Fahrzeugachse anzutreiben, kann die Antriebswelle auch an weiteren Stellen gelagert sein, um die dann länger ausgebildete Antriebswelle zuverlässig abzustützen und auszurichten. Auch dabei kann jedoch durch die Lagerung an dem integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt eine möglichst spannungsfreie Ausrichtung der Antriebswelle parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs erreicht werden.
Der Elektromotor ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Insbesondere kann der Elektromotor innerhalb des genannten Lagerabschnitts angeordnet sein. Der Elektromotor kann folglich durch das Gehäuse vor äußeren Einflüssen oder Beschädigungen geschützt sein, während sich die Antriebswelle mit dem Bremsabschnitt aus dem Gehäuse heraus erstrecken kann, um die Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses anordnen und die Bremse als trockene Bremse ausführen zu können. Das Gehäuse kann somit einen Kern des Achsantriebs umgeben, um den Achsantrieb als kompakte Einheit beispielsweise mit einem Achsgehäuse im Zuge einer Montage verbinden zu können. Neben dem Bremsabschnitt bzw. dem zweiten Ende der Antriebswelle kann die Antriebswelle jedoch insbesondere auch mit dem ersten Ende aus dem Gehäuse heraus ragen, um mittels des Kegelrads in einen Achsraum einzugreifen und die Fahrzeugachse antreiben zu können.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse eine Montageöffnung aufweisen, durch welche der Elektromotor in das Gehäuse axial bezüglich der Antriebswelle einbringbar ist. Insbesondere kann der Elektromotor durch die Montageöffnung in den genannten Lagerabschnitt einbringbar sein, so dass der Lagerabschnitt die Montageöffnung aufweisen kann. Mit anderen Worten ist die Montageöffnung derart ausgebildet, dass der Elektromotor durch die Montageöffnung in das Gehäuse eingebracht werden kann.
Ferner können das Gehäuse und insbesondere der Lagerabschnitt eine der Montageöffnung bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeugs entgegengesetzte Antriebsübertragungsöffnung aufweisen. Dabei kann das Kegelrad zum Antreiben der Fahrzeugachse durch die Antriebsübertragungsöffnung aus dem Gehäuse bzw. dem Lagerabschnitt herausragen. Insbesondere bei einer einteiligen Ausbildung von Antriebswelle und Kegelrad kann es vorgesehen sein, die Antriebswelle durch die der Montageöffnung entgegengesetzte Antriebsübertragungsöffnung axial in das Gehäuse einzusetzen und mit dem durch die Montageöffnung eingebrachten Elektromotor zu verbinden, so dass sich der Elektromotor um den Eingangsabschnitt der Antriebswelle herum erstreckt. Es kann zunächst der Elektromotor und dann die Antriebswelle eingebracht werden, oder es kann eine umgekehrte Reihenfolge vorgesehen sein. Die Antriebswelle kann dabei insbesondere derart bemaßt sein, dass sich die Antriebswelle über den Elektromotor hinaus und mit dem Bremsabschnitt aus der Montageöffnung heraus erstreckt, so dass die Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses angebracht werden bzw. sein kann. Insbesondere kann das axiale Einsetzen von Antriebswelle und Elektromotor eine einfache und schnell durchzuführende Montage ermöglichen.
Grundsätzlich kann dieses Einsetzten der Antriebswelle durch die Antriebsübertragungsöffnung auch vorgesehen sein, wenn die Antriebswelle und das Kegelrad zweiteilig ausgebildet sind. Dabei kann das Kegelrad insbesondere vor dem Einsetzten der Antriebswelle in das Gehäuse mit der Antriebswelle verbunden werden.
Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass sowohl der Elektromotor als auch die Antriebswelle durch die Montageöffnung axial bezüglich der Antriebswelle in das Gehäuse einsetzbar sind. Beispielsweise kann der Elektromotor durch die Montageöffnung in das Gehäuse eingesetzt und daraufhin die Antriebswelle axial durch die Montageöffnung in das Gehäuse eingeschoben werden, wobei die Antriebswelle durch an dem Lagerabschnitt abgestützte Lager koaxial zu dem Elektromotor ausgerichtet werden kann. Dabei kann die Antriebswelle derart eingesetzt werden, dass sich der Elektromotor koaxial um den Eingangsabschnitt der Antriebwelle herum erstreckt. Ebenfalls kann eine umgekehrte Reihenfolge vorgesehen sein, indem zunächst die Antriebswelle eingebracht und daraufhin der Elektromotor koaxial zu der Antriebswelle ausgerichtet und um den Eingangsabschnitt der Antriebswelle herum in das Gehäuse eingesetzt wird. Beispielsweise kann daraufhin das Kegelrad mit dem durch eine Antriebsübertragungsöffnung herausragenden ersten Ende der Antriebswelle verbunden werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse ferner einen Deckel für die Montageöffnung umfassen. Insbesondere kann der Deckel an dem genannten Lagerabschnitt anbringbar sein. Nach dem Einbringen der Antriebswelle und des Elektromotors kann das Gehäuse folglich geschlossen werden, um die innerhalb des Gehäuses angeordneten Komponenten während des Betriebs des Achsantriebs vor Beschädigungen zu schützen. Insbesondere kann der Deckel dabei eine Öffnung aufweisen, durch welche die Antriebswelle mit ihrem zweiten Ende aus dem Gehäuse herausragt. Dadurch kann auch der Bremsabschnitt der Antriebswelle außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, so dass die Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses mit der Antriebswelle bzw. dem Bremsabschnitt verbunden sein kann.
Ferner kann ein Stator des Elektromotors insbesondere mit dem Gehäuse, beispielsweise mit dem genannten Lagerabschnitt und/oder mit dem genannten Deckel, drehfest verbunden sein. Auf diese Weise kann der Stator an dem Gehäuse zuverlässig stationär abgestützt sein.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann die Bremsscheibe dadurch trocken laufen und die Feststellebremse kann als trockene Bremse ausgeführt sein. Ferner kann die Bremsscheibe so auf einfache Weise von außen zugänglich sein, um beispielsweise Wartungsarbeiten an der Bremse durchführen zu können, ohne das Gehäuse öffnen oder auseinanderbauen zu müssen. Auch das Wechseln einer verschlissenen Bremsscheibe kann dadurch erleichtert werden. Insbesondere kann die Bremsscheibe dabei an dem zweiten Ende der Antriebswelle angeordnet sein, so dass der Achsantrieb eine kompakte Einheit zum Antreiben der Fahrzeugachse bilden kann, welche sich von der Bremsscheibe zu dem Kegelrad bzw. einem mit dem Kegelrad kämmenden Tellerrad erstreckt.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Bremse einen Bremssattel umfassen, der an einer Außenseite des Gehäuses befestigt ist. Der Bremssattel kann dazu dienen, eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Bremsscheibe zu umgreifen und bei Bedarf zu blockieren, um einen zuverlässigen Stillstand des Fahrzeugs erreichen zu können. Auch der Bremssattel kann durch die Anordnung an einer Außenseite des Gehäuses in einfacher Weise von außen zugänglich sein, so dass die gesamte Bremse beispielsweise gewartet werden kann, ohne das Gehäuse öffnen zu müssen.
Ferner kann der Bremssattel derart mit dem Gehäuse verbunden sein, dass der Bremssattel im montierten bzw. mit der Fahrzeugachse verbundenen Zustand des Achsantriebs vertikal oberhalb der Bremsscheibe angeordnet ist, so dass die Bremsscheibe beispielsweise von unterhalb bzw. einer Unterseite des Fahrzeugs entnommen und ausgetauscht werden kann. Insbesondere kann der Bremssattel dabei lotrecht über der Antriebswelle angeordnet sein. Alternativ dazu kann der Bremssattel aber auch seitlich und im Vergleich zu einer bezüglich der Antriebswelle lotrechten Anordnung um bis zu 90°, vorzugsweise um bis zu 45°, verdreht angebracht sein. Grundsätzlich sind beliebige Anordnungen des Bremssattels um die Bremsscheibe herum und insbesondere auch unterhalb der Bremsscheibe bzw. der Antriebswelle möglich, wobei Anordnungen, welche einen Ausbau der Bremsscheibe nach unten bzw. von ermöglichen, Wartungs- oder Reparaturarbeiten erleichtern können.
Es kann vorgesehen sein, dass der Bremssattel an dem Gehäuse schwimmend gelagert ist. Geringfügige axiale Bewegungen bzw. Ausdehnungen der Bremsscheibe während des Betriebs des Achsantriebs zum Antreiben des Fahrzeugs können dadurch ermöglicht werden, ohne dass der Bremssattel eine Rotation der gemeinsam mit der Antriebswelle drehenden Bremsscheibe blockiert.
Insbesondere kann der Bremssattel an dem genannten Deckel für die Montageöffnung des Gehäuses befestigt sein. Somit können zunächst die Antriebswelle und der Elektromotor in das Gehäuse, insbesondere durch die Montageöffnung, eingebracht und dort angeordnet werden, woraufhin das Gehäuse durch den Deckel verschlossen und die Bremse montiert werden kann. Der Bremssattel kann die Bremsscheibe dabei umgreifen, um bei einem Stillstand des Fahrzeugs die Bremsscheibe festhalten und dadurch ein Wegrollen des Fahrzeugs verhindern zu können. Insbesondere kann die Bremse dabei eine einzige Bremsscheibe umfassen. Entsprechend kann die Bremse auch einen einzigen Bremssattel umfassen, so dass die Bremse mit einer geringen Anzahl an Bauteilen und der Achsantrieb dadurch kompakt ausgebildet werden kann. Ferner kann die Bremsscheibe trocken laufend und die Bremse somit als trockene, verschleiß- und wartungsarme Bremse mit einem hohen Wirkungsgrad ausgebildet sein.
Der Achsantrieb kann darüber hinaus bei einigen Ausführungsformen ein Differential zum Verteilen zumindest eines jeweiligen Teils der Antriebsleistung auf zwei Halbwellen der Fahrzeugachse umfassen, wobei ein mit dem Kegelrad kämmendes Tellerrad drehfest mit dem Differential gekoppelt sein kann. Insbesondere kann das Tellerrad dabei drehfest mit einem Differentialkorb des Differentials verbunden oder einteilig mit einem solchen Differentialkorb ausgebildet sein. Entsprechend kann das Differential als Kegeldifferential ausgebildet sein. Ein solches Differential kann insbesondere dazu dienen, die von dem Elektromotor generierte Antriebsleistung bedarfsgerecht auf zwei jeweilige Halbwellen der Fahrzeugachse zu übertragen, um beispielsweise ein schnelleres Drehen eines außen umlaufenden Rades beim Durchfahren einer Kurve mit dem Fahrzeug zu ermöglichen.
Das Differential kann in einem Differentialgehäuse aufgenommen sein, wobei das Differentialgehäuse und das Gehäuse, in dem die Antriebswelle aufgenommen ist, einen gemeinsamen Schmiermittelraum für das Differential und die Lager der Antriebswelle bilden können. Dabei kann der Elektromotor gegenüber dem gemeinsamen Schmiermittelraum abgedichtet sein. Indem das Gehäuse, insbesondere der genannte Lagerabschnitt, und das Differentialgehäuse einen gemeinsamen Schmiermittelraum bilden können, kann die Abstrahlfläche für von der Antriebswelle während der Rotation erzeugte Abwärme vergrößert werden. Insbesondere bei der Verwendung eines schnell drehenden Elektromotors, durch welchen auch die Antriebswelle in eine schnelle Rotation versetzt werden kann, kann somit eine Überhitzung des Achsantriebs verhindert werden. Ferner kann durch die Abdichtung des Schmiermittelraums in Richtung des Elektromotors auch der Bremsabschnitt der Antriebswelle gegenüber einem verwendeten Schmiermittel abgedichtet sein, so dass die daran angeordnete Bremsscheibe trocken umlaufen kann.
Alternativ zu einer Ausbildung mit einem Differential kann der Achsantrieb zumindest eine Halbwelle der Fahrzeugachse umfassen, wobei das Tellerrad drehfest mit der Halbwelle gekoppelt sein kann. Von dem Elektromotor generierte und über die Antriebswelle übertragene Antriebsleistung kann folglich direkt auf die betreffende Halbwelle der Fahrzeugachse geleitet werden. Bei solchen Ausführungsformen kann insbesondere zum individuellen Antreiben der zweiten Halbwelle der Fahrzeugachse ein zweiter Achsantrieb vorgesehen sein, wobei auch hierbei durch Ansteuern der jeweiligen Elektromotoren beide Halbwellen der Fahrzeugachse bedarfsgerecht angetrieben werden können, um beispielsweise das Durchfahren einer Kurve zu erleichtern.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Elektromotor einen Rotor aufweisen, der mit dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle drehfest verbunden ist. Bei solchen Ausführungsformen kann der Eingangsabschnitt der Antriebswelle bzw. die Antriebswelle entsprechend mit der Drehzahl des Rotors rotieren. Dies kann eine äußerst kompakte Bauweise des Achsantriebs ermöglichen, indem die von dem Elektromotor generierte Antriebsleistung direkt, ohne etwaige Zwischenelemente, auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle übertragen und weitergegeben wird.
Alternativ dazu kann der Elektromotor bei einigen Ausführungsformen einen Rotor und ein Getriebe aufweisen, über welches der Rotor mit dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle verbunden ist, um von dem Elektromotor empfangene Antriebsleistung auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle zu übertragen. Insbesondere kann ein solches Getriebe dabei als Untersetzungsgetriebe ausgebildet sein, durch welches die Drehzahl des Rotors untersetzt bzw. ins Langsame übersetzt auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle übertragen werden kann. Insbesondere bei der Verwendung eines schnell drehenden und kompakt bauenden Elektromotors kann eine solche Untersetzung der Drehzahl vorgesehen sein, um durch die verlangsamte Rotation der Antriebswelle beispielsweise die von der Antriebswelle während des Betriebs erzeugte Abwärme reduzieren und die erforderlichen Drehmomente zum Antreiben der Fahrzeugachse mit einem kompakten Elektromotor aufbringen zu können.
Das Getriebe kann dazu ausgebildet sein, von dem Elektromotor erzeugte Antriebsleistung über zumindest eine Übersetzungsstufe auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle zu übertragen. Wie erwähnt, kann dabei insbesondere eine Untersetzung bzw. Übersetzung der Drehzahl ins Langsame vorgesehen sein. Grundsätzlich kann ein solches Getriebe auch mehrere Stufen bzw. Gänge aufweisen, wobei es beispielsweise vorgesehen sein kann, dass bei einer der Stufen lediglich eine Weitergabe der Drehzahl des Rotors auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle erfolgt.
Das Getriebe kann koaxial zu der Antriebswelle angeordnet sein. Dadurch kann das Getriebe möglichst kompakt in den Achsantrieb integriert werden.
Das Getriebe kann in dem bereits genannten Lagerabschnitt des Gehäuses des Achsantriebs angeordnet sein oder das Getriebe kann in einem Getriebegehäuseabschnitt angeordnet sein, welcher mit dem Lagerabschnitt verbindbar ist und insbesondere den genannten Deckel für die Montageöffnung bilden kann. Das Getriebe kann somit während der Montage mit dem Elektromotor und dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle verbindbar sein.
Insbesondere kann das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet sein.
Ferner kann das Getriebe dazu ausgebildet sein, von dem Elektromotor auf eine Zwischenwelle übertragene Antriebsleistung wahlweise über eine erste Übersetzungsstufe oder eine zweite Übersetzungsstufe auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle zu übertragen, wobei auch mehr als zwei Übersetzungsstufen vorgesehen sein können, zwischen denen gewählt werden kann. Das Getriebe kann somit schaltbar sein. Grundsätzlich kann bei einem solchen Getriebe bei zumindest einer der Übersetzungsstufen auch ein Verhältnis der Drehzahlen zwischen einem Rotor des Elektromotors und dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle gleich Eins vorgesehen sein, so dass in dieser Übersetzungsstufe lediglich eine Weitergabe der Drehzahl des Rotors auf die Antriebswelle erfolgt.
Das Getriebe kann als Planetengetriebe ausgebildet sein, welches ein Sonnenrad, mehrere Planetenräder und ein festgehaltenes Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder dazu ausgebildet sind, um jeweilige Achsen zu rotieren, welche auf einem um das Sonnenrad drehbaren Steg angeordnet sind, wobei die Antriebswelle drehfest mit dem Steg verbunden sein kann, und wobei ein Rotor des Elektromotors mit dem Sonnenrad oder dem Steg drehfest verbunden, insbesondere wahlweise drehfest verbindbar, sein kann. Der Eingangsabschnitt der Antriebswelle kann folglich drehfest mit dem Steg verbunden sein und mit dessen Drehzahl rotieren, wobei bei einer Kopplung des Rotors mit dem Sonnenrad eine Untersetzung der Drehzahl erfolgt, während die Drehzahl des Rotors unverändert auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle übertragen wird, wenn der Rotor drehfest mit dem Steg verbunden ist. Insbesondere kann die Kopplung des Rotors dabei wählbar sein, so dass das Getriebe schaltbar ausgeführt sein kann. Dazu kann insbesondere eine schaltbare Kupplung zum wahlweisen Verbinden des Rotors mit dem Steg oder mit dem Sonnenrad vorgesehen sein, wobei die Kupplung insbesondere als Klauenkupplung ausgebildet sein kann. Ferner kann durch die Kupplung auch eine Kopplung des Eingangsabschnitts der Antriebswelle mit dem Steg oder dem Sonnenrad wählbar sein, während der Rotor des Elektromotors beispielsweise dauerhaft mit dem Sonnenrad verbunden sein kann.
Ferner kann das Getriebe als Planetengetriebe mit festgehaltenem Steg ausgebildet sein, wobei die Antriebswelle drehfest mit einem Hohlrad verbunden sein kann. Dabei kann ein Rotor des Elektromotors mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes drehfest verbunden und/oder verbindbar sein. Auch ein solches Getriebe kann insbesondere schaltbar ausgebildet sein, indem der Rotor beispielsweise wahlweise mit dem Sonnenrad oder dem Hohlrad verbunden bzw. verbindbar sein kann. Dabei kann eine Drehzahl des Rotors durch Kopplung desselben mit dem Sonnenrad untersetzt bzw. ins Langsame übersetzt auf die Antriebswelle übertragen werden, während die Drehzahl des Rotors bei einer Kopplung mit dem Hohlrad unverändert auf die Antriebswelle übertragen werden kann.
Auch kann es bei einigen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass der Rotor des Elektromotors über mehrere, insbesondere zumindest zwei, nacheinander geschaltete Getriebe mit dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle verbunden ist. Insbesondere können diese mehreren Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet sein. Der Eingangsabschnitt der Antriebswelle kann mit einem Abtrieb eines der Getriebe gekoppelt sein, wobei eine Drehzahl des Rotors durch die mehreren Getriebe übersetzt auf den Eingangsabschnitt übertragen werden kann. Insbesondere kann dabei eine Untersetzung bzw. eine Übersetzung ins Langsame vorgesehen sein. Ferner kann bzw. können zumindest eines, mehrere oder sämtliche der mehreren Getriebe schaltbar ausgebildet sein, um zwischen verschiedenen Übersetzungsstufen bezüglich der von dem Rotor auf den Eingangsabschnitt übertragenen Drehzahl wählen zu können. Auch dabei kann es vorgesehen sein, durch Einstellen einer der Übersetzungsstufen die Drehzahl des Rotors unverändert auf den Eingangsabschnitt der Eingangswelle übertragen zu können.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Antriebswelle dazu ausgebildet sein, an dem Eingangsabschnitt empfangene Antriebsleistung zumindest teilweise über das zweite Ende oder über ein an dem zweiten Ende angeordnetes weiteres Kegelrad an eine weitere antreibbare Fahrzeugachse auszugeben. Die Antriebswelle kann dabei insbesondere auch mehrteilig und beispielsweise als Gelenkwelle ausgebildet sein, um beispielsweise eine Auslenkung der beiden angetriebenen Fahrzeugachsen gegeneinander zu ermöglichen. Der Bremsabschnitt, an welchem die Bremsscheibe angeordnet ist, kann dabei folglich zwischen dem zweiten Ende und dem Eingangsabschnitt angeordnet sein.
Das an dem zweiten Ende angeordnete weitere Kegelrad kann insbesondere mit einem weiteren Tellerrad kämmen, wobei das weitere Tellerrad drehfest mit einem weiteren Differential, insbesondere einem Differentialkorb des weiteren Differentials, zum Verteilen zumindest eines jeweiligen Teils der Antriebsleistung auf zwei Halbwellen der weiteren Fahrzeugachse verbunden sein kann. Auch die Halbwellen der weiteren Fahrzeugachse können somit bedarfsgerecht angetrieben werden.
Die Antriebswelle kann bei einigen Ausführungsformen zumindest eine erste Teilwelle und eine dazu koaxiale zweite Teilwelle sowie ein dazwischen angeordnetes Längsdifferential umfassen, das dazu ausgebildet ist, Antriebsleistung von dem Elektromotor an einem Eingangselement zu empfangen und über zwei Ausgangselemente auf die erste Teilwelle und die zweite Teilwelle zu verteilen.
Dabei kann die erste Teilwelle insbesondere das genannte erste Ende der Antriebswelle aufweisen, an welchem das Kegelrad zum Übertragen eines Teils der Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse angeordnet ist. Die zweite Teilwelle kann hingegen das genannte zweite Ende der Antriebswelle aufweisen. Ferner kann dabei über das zweite Ende insbesondere zumindest ein Teil der Antriebsleistung auf eine weitere antreibbare Fahrzeugachse übertragbar sein, wobei das Längsdifferential insbesondere dazu dienen kann, auf beide antreibbaren Fahrzeugachsen ein gleiches Drehmoment zu übertragen. Die Ausgangselemente können insbesondere von jeweiligen Achswellenrädern des Längsdifferentials gebildet sein.
Der Bremsabschnitt der Antriebswelle kann durch das Eingangselement, insbesondere einen Differentialkorb, des Längsdifferentials gebildet werden. Durch die an dem Bremsabschnitt angeordnete Bremsscheibe kann folglich das Eingangselement und insbesondere der Differentialkorb des Längsdifferentials unmittelbar festgehalten werden, um eine Rotation der Fahrzeugachse und damit ein Wegrollen des Fahrzeugs, beispielsweise während eines Beladens, zu verhindern.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass der Bremsabschnitt durch eines der Ausgangselemente gebildet oder mit einem der Ausgangselemente bremswirksam und/oder drehfest verbunden ist. Beispielsweise können die Ausgangselemente von jeweiligen Achswellenrädern des Längsdifferentials gebildet sein, wobei zumindest eines der Achswellenräder durch die Bremse festgehalten werden kann, um ein Wegrollen des Fahrzeuges im Stillstand zu verhindern. Insbesondere kann der Bremsabschnitt dabei an der zweiten Teilwelle angeordnet und die Bremsscheibe bremswirksam mit der zweiten Teilwelle verbunden sein, um eine Rotation der zweiten Teilwelle zu blockieren. Ferner kann über die zweite Teilwelle bzw. das zweite Ende der Antriebswelle ein Teil der Antriebsleistung auf eine weitere antreibbare Fahrzeugachse übertragbar sein, wobei die Bremsscheibe bei solchen Ausführungsformen beispielsweise auch im Bereich der weiteren Fahrzeugachse angeordnet sein kann.
Bei einigen Ausführungsformen kann das Längsdifferential bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen dem ersten Ende der Antriebswelle und der Bremsscheibe angeordnet sein. Das Längsdifferential kann dabei insbesondere innerhalb des genannten Gehäuses angeordnet sein. Der Achsantrieb kann somit als kompakte, von dem Gehäuse umgebene Einheit ausgebildet sein, aus der sich lediglich die Antriebswelle und insbesondere deren Bremsabschnitt herauserstrecken kann, um die Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses anordnen zu können. Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Kegelrad zum Übertragen der Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse aus dem Gehäuse herausragt.
Die Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:

1 eine Darstellung eines Achsantriebs mit Bremse,
2A und 2B eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Achsantriebs sowie eine schematische Darstellung eines derartigen Achsantriebs in Verbindung mit einer von dem Achsantrieb angetriebenen Fahrzeugachse,
3A und 3B eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Achsantriebs sowie eine schematische Darstellung eines derartigen Achsantriebs in Verbindung mit einer von dem Achsantrieb angetriebenen Fahrzeugachse,
4A und 4B eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Achsantriebs zum Antreiben zweier Fahrzeugachsen sowie eine schematische Darstellung eines derartigen Achsantriebs in Verbindung mit zwei von dem Achsantrieb angetriebenen Fahrzeugachsen, und
5A und 5B eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Achsantriebs zum Antreiben zweier Fahrzeugachsen sowie eine schematische Darstellung eines derartigen Achsantriebs in Verbindung mit zwei von dem Achsantrieb angetriebenen Fahrzeugachsen.

1 zeigt einen Achsantrieb 11 zum Antreiben einer Fahrzeugachse 13, welche quer bzw. zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsrichtung L eines nicht gezeigten Fahrzeugs ausgerichtet ist. Der Achsantrieb 11 umfasst dabei einen Elektromotor 15 sowie eine sich entlang der Längsrichtung L des Fahrzeugs erstreckende Antriebswelle 17, welche dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt 23 von dem Elektromotor 15 generierte Antriebsleistung zu empfangen und über ein an einem ersten Ende 19 der Antriebswelle 17 angeordnetes Kegelrad 25 auf die Fahrzeugachse 13 zu übertragen. Dazu ist der Eingangsabschnitt 23 drehfest mit einem Rotor 65 des Elektromotors 15 verbunden, welcher relativ zu einem Stator 67 des Elektromotors 15 in Rotation versetzbar ist. Der Eingangsabschnitt 23 bzw. die Antriebswelle 17 rotiert folglich im Betrieb mit der Drehzahl des Rotors 67.
Der Elektromotor 15 ist dabei koaxial zu der Antriebswelle 17 angeordnet und umgibt den Eingangsabschnitt 23, wobei sich die Antriebswelle 17 in Richtung eines zweiten Endes 21 durch den Elektromotor 15 hindurch erstreckt. In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Elektromotor 15 als Axialflussmotor ausgebildet und weist eine entsprechend geringe Erstreckung entlang der Längsrichtung L auf. Grundsätzlich kann der Elektromotor 15 jedoch anwendungsabhängig und nach beliebiger Art mit einem Rotor 65 und einem Stator 67 ausgebildet sein. Es können also auch nicht als Axialflussmotor ausgebildete Elektromotoren 15 zum Generieren der Antriebsleistung vorgesehen sein.
Um die von dem Elektromotor 15 generierte Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse 13 zu übertragen, kämmt das Kegelrad 25 mit einem Tellerrad 57. Dieses Tellerrad 57 kann drehfest mit einem Differential 51, insbesondere einem Differentialkorb 52, gekoppelt sein, wobei mittels eines solchen Differentials 51 auf die Fahrzeugachse 13 geleitete Antriebsleistung anteilig auf zwei jeweilige Halbwellen 53 und 55 der Fahrzeugachse 13 übertragen werden kann (vgl. 2A bis 5B). Dies kann es insbesondere ermöglichen, an jeweiligen Radseiten 117 der Fahrzeugachse 13 angeordnete Räder bedarfsgerecht in Rotation zu versetzen, um beispielsweise ein schnelleres Rotieren eines außen umlaufenden Rades beim Durchfahren einer Kurve zu ermöglichen. Alternativ dazu kann das Tellerrad 57 auch drehfest mit einer jeweiligen der Halbwellen 53 und 55 verbunden sein, wobei zum Antreiben der jeweiligen anderen Halbwelle 53 oder 55 ein weiterer Achsantrieb 11 vorgesehen sein kann. Auch dabei können durch individuelles Ansteuern der Elektromotoren 15 verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten an den Radseiten 117 der Halbwellen 53 und 55 erreicht werden.
Die Antriebswelle 17 ist, zumindest teilweise, in einem Gehäuse 33 des Achsantriebs 11 angeordnet. Dieses Gehäuse 33 weist einen integral einteiligen Lagerabschnitt 35 auf, mit welchem der Stator 67 des Elektromotors 15 drehfest verbunden ist und an welchem Lager 37, die insbesondere als Wälzlager ausgebildet sein können, zum Lagern der Antriebswelle 17 abgestützt sind. Insbesondere sind bei der in 1 veranschaulichten Ausführungsform des Achsantriebs 11 sämtliche Lager 37 an dem Lagerabschnitt 35 abgestützt. Indem die Lager 37 an einem integral einteiligen Lagerabschnitt 35 abgestützt sind, können die Lager 37 exakt in Flucht zueinander angeordnet werden, um eine präzise Ausrichtung der Antriebswelle 17 parallel zu der Längsrichtung L des Fahrzeugs bei der Verwendung schnelldrehender Elektromotoren 15 sicherstellen zu können.
Ferner weist der Lagerabschnitt 35 an einer zu dem zweiten Ende 21 der Antriebswelle 17 weisenden Außenseite 49 eine Montageöffnung 39 auf, durch welche der Elektromotor 15 in das Gehäuse 33 axial bezüglich der Antriebswelle 17 während einer Montage eingesetzt werden kann. Der Montageöffnung 39 entgegengesetzt ist eine Antriebsübertragungsöffnung 41 an dem Lagerabschnitt 35 ausgebildet, durch welche sich das Kegelrad 25 in einen als Differentialgehäuse 59 fungierenden Abschnitt des Gehäuses 33 hineinerstreckt, in welchem das Tellerrad 57 angeordnet ist. Entsprechend ragt die Antriebswelle 17 mit ihrem ersten Ende 19 aus dem Lagerabschnitt 35 bzw. dem Gehäuse 33 heraus.
Neben der Möglichkeit, Antriebsleistung aus dem Achsantrieb 11 heraus auf die Fahrzeugachse 13 zu leiten, dient die Antriebsübertragungsöffnung 41 auch dazu, die Antriebswelle 17 axial in das Gehäuse 33 einzusetzen und mit dem durch die Montageöffnung 39 eingesetzten Elektromotor 15 zu verbinden. Insbesondere kann die Antriebswelle 17 dadurch auch einteilig mit dem Kegelrad 25 ausgebildet ist, dessen maximaler Durchmesser den Durchmesser der Antriebsübertragungsöffnung 41 übersteigt. Es ist jedoch auch möglich, dass das Kegelrad 25 gesondert von der Antriebswelle 17 ausgebildet ist und vor oder nach deren Einsetzten in das Gehäuse 33 mit dem aus der Antriebsübertragungsöffnung 41 herausragenden ersten Ende 19 der Antriebswelle 17 verbunden wird.
Grundsätzlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, die Antriebswelle 17 durch die Montageöffnung 39 in das Gehäuse 33 einzusetzen und das Kegelrad 25 daraufhin mit dem ersten Ende 19 der Antriebswelle 17 zu verbinden, wenn das Kegelrad 25 und die Antriebswelle 17 als gesonderte Bauteile ausgebildet sind.
Indem das Kegelrad 25 durch die Antriebsübertragungsöffnung 41 in das Differentialgehäuse 59 hineinragt, bilden der Bereich des Lagerabschnitts 35, an welchem die Lager 37 abgestützt sind, und das Differentialgehäuse 59 einen gemeinsamen Schmiermittelraum 61, so dass Schmiermittel und Wärme zwischen dem Lagerabschnitt 35 und dem Differentialgehäuse 59 ausgetauscht werden können. insbesondere kann dadurch von der Antriebswelle 17 erzeugte Abwärme über eine möglichst große Abstrahlfläche abgestrahlt werden, um ein Überhitzen des Achsantriebs 11 beim Verwenden kompakt bauender und schnelldrehender Elektromotoren 15, die folglich auch die Abtriebswelle 17 in schnelle Rotation versetzen, verhindern zu können. Der Elektromotor 15 ist dabei gegenüber dem gemeinsamen Schmiermittelraum 61 durch Dichtungen 63 abgedichtet.
Ferner weist das Gehäuse 33 einen Deckel 43 auf, mit welchem die Montageöffnung 39 des Lagerabschnitts 35 verschlossen ist. Das Gehäuse 33 umgibt somit den eingesetzten Elektromotor 15 sowie die Lager 37 und den Eingangsabschnitt 23 der Antriebswelle 17, die entsprechend eine kompakte und durch das Gehäuse 33 zuverlässig vor Beschädigungen geschützte Einheit bilden. Dabei ist der Elektromotor 15 in den Achsantrieb 11 integriert bzw. von dem Achsantrieb 11 umfasst und nicht, wie bei gängigen Lösungen, als gesondert zu verstehendes Modul an einen Achsantrieb angeflanscht.
Auch der Deckel 43 weist eine Öffnung 45 auf, welche in Flucht zu der Montageöffnung 39 angeordnet ist und durch welche sich die Antriebswelle 17 hin zu ihrem zweiten Ende 21 aus dem Gehäuse 33 heraus erstreckt. Der in Richtung des zweiten Endes 21 außerhalb des Gehäuses 33 verlaufende Teil der Antriebswelle 17 bildet dabei einen Bremsabschnitt 31, an welchem eine bremswirksam mit dem Bremsabschnitt 31 verbundene Bremsscheibe 29 einer Bremse 27 unmittelbar oder über eine Halterung angeordnet ist. Diese Bremse 27 weist ferner einen Bremssattel 47 auf, welcher an der Außenseite 49 des Gehäuses 33 bzw. an dem Deckel 43 angeordnet und schwimmend gelagert ist. Der Bremssattel 47 umgreift dabei die Bremsscheibe 29, um eine Rotation der bremswirksam mit der Bremsscheibe 29 gekoppelten Antriebswelle 17 und damit der Fahrzeugachse 13 während eines Stillstands des Fahrzeugs zuverlässig verhindern zu können. Ferner ist der Bremssattel 47 derart angeordnet, dass der Bremssattel 47 im eingebauten Zustand des Achsantriebs 11 bzw. im mit der Fahrzeugachse 13 verbundenen Zustand des Achsantriebs 11 vertikal oberhalb der Bremsscheibe 29 angeordnet ist. Hier ist der Bremssattel 47 im eingebauten Zustand des Achsantriebs 11 lotrecht oberhalb der Antriebswelle 17 angebracht, wobei grundsätzlich beliebige Anordnungen des Bremssattels 47 um die Bremsscheibe 29 herum möglich sind. Dabei können jedoch solche Anordnungen, bei welchen die Bremsscheibe 29 nach bzw. von unten entnommen werden kann, wenn der Achsantrieb 11 eingebaut ist, Wartungs- oder Reparaturarbeiten, wie das Auswechseln einer verschlissenen Bremsscheibe 29, erleichtern.
Die Bremse 27 fungiert dabei als Feststellbremse und ist dazu vorgesehen, durch einen Eingriff des Bremssattels 47 in die Bremsscheibe 29 das Fahrzeug im Stillstand zuverlässig gegen ein Wegrollen zu sichern. Zusätzlich dient die Bremse 27 auch dazu, eine Notbremsfunktion bereitzustellen. Dazu kann der Bremssattel 47 während der Fahrt aktiv außer Eingriff mit der Bremsscheibe 29 gebracht werden, wobei er dazu ausgebildet ist, bei einem Ausfall oder einer Störung des dazu erforderlichen Drucks automatisch in Eingriff zu der Bremsscheibe 29 zu geraten und das Fahrzeug zu bremsen.
Indem die Bremsscheibe 29 vollständig außerhalb des Gehäuses 33 angeordnet ist, ist die Bremse 27 auf einfache Weise von außen, beispielsweise zu Wartungsarbeiten, zugänglich, ohne dass dazu das Gehäuse 33 geöffnet oder auseinandergebaut werden muss. Insbesondere kann dadurch eine auszutauschende Bremsscheibe 29 beispielsweise problemlos und schnell durch eine neue Bremsscheibe 29 ersetzt werden. Durch die Anordnung des Bremssattels 47 vertikal oberhalb der Bremsscheibe 29 bei eingebautem bzw. mit der Fahrzeugachse 13 verbundenem Achsantrieb 11 ist es ferner möglich, die Bremsscheibe 29 von einer Unterseite des Fahrzeuges aus von dem Bremsabschnitt 31 radial bezüglich der Antriebswelle 17 nach unten zu entnehmen.
Ferner kann die Bremse 27 durch die Anordnung außerhalb des Gehäuses 33 und durch die Abdichtung mittels der Dichtungen 63 gegenüber dem Schmiermittelraum 61 als trockene Bremse ausgeführt werden, so dass die Bremsscheibe 29 vollständig im Trockenen umlaufen kann. Der Achsantrieb 11 kann dadurch mit einer zuverlässigen, kompakten und kostengünstigen Bremse 27 ausgerüstet werden, die sich insbesondere auch als wartungs- und verschleißarm erweisen kann. Auch kann mittels der Bremse 27 mit einer trocken umlaufenden Bremsscheibe 29 ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden, insbesondere im Vergleich zu nasslaufenden Lamellenfeststellbremsen.
Der Achsantrieb 11 ist folglich derart ausgebildet, dass der Eingangsabschnitt 23 der Antriebswelle 17 bezüglich der Längsrichtung L des Fahrzeugs zwischen der Bremsscheibe 29 und dem ersten Ende 19 der Antriebswelle 17 angeordnet ist, mit welchem das Kegelrad 25 zum Übertragen der Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse 13 verbunden ist. Auch der Elektromotor 15 ist entsprechend zwischen der Bremsscheibe 29 und dem Kegelrad 25 angeordnet. Anders als bei gängigen Achsantrieben, bei welchen der Elektromotor 15 beispielsweise an ein Gehäuse angeflanscht werden kann, um Antriebsleistung zu übertragen, ist der Elektromotor 15 hier unmittelbar in den Achsantrieb 11 integriert und die Antriebswelle 17 erstreckt sich gewissermaßen durch den Elektromotor 15 hindurch.
Durch dieses Hindurchführen der Antriebswelle 17 durch den Elektromotor 15 kann die Bremsscheibe 29 außerhalb des Gehäuses 33 und von dem ersten Ende 19 der Antriebswelle 17 aus entlang der Längsrichtung L betrachtet hinter dem Elektromotor 15 angeordnet werden, so dass der Elektromotor 15 und die Bremsscheibe 29 koaxial zu der Antriebswelle 17 gemeinsam auf einer Seite der Fahrzeugachse 13 angeordnet werden können. Dadurch kann eine äußerst kompakte Ausbildung des Achsantriebs 11 erreicht und der gesamte Achsantrieb 11 kann, abgesehen von einer über die Fahrzeugachse 13 radial hinausragenden Ausdehnung des Tellerrads 57, auf einer Seite der Fahrzeugachse 13 angeordnet werden. Die andere Seite der Fahrzeugachse 13 kann somit vollständig von Komponenten des Achsantriebs 11 frei bleiben, so dass ein eventuell erforderlicher Freiraum oder anderweitig beanspruchter Bauraum nicht durch den Achsantrieb 11 und insbesondere dessen Ausbildung mit der Bremse 27 beeinträchtigt wird.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, den Achsantrieb 11 vor einer Vorderachse oder hinter einer Hinterachse anzuordnen, um den Raum zwischen den Fahrzeugachsen vollkommen von Komponenten des Achsantriebs 11 freizuhalten. Ebenso kann es vorgesehen sein, den Achsantrieb 11 vollständig zwischen zwei Fahrzeugachsen 13 und 87 anzuordnen, um beispielsweise auch eine weitere Fahrzeugachse 87 mittels des Elektromotors 15 antreiben zu können oder den Raum vor einer Vorderachse bzw. hinter einer Hinterachse freihalten zu können (vgl. auch 4A bis 5B). Die kompakte Ausbildung des Achsantriebs 11 ermöglicht folglich eine flexible und bedarfsgerechte Verbindung mit der Fahrzeugachse 13. Ferner kann durch den Achsantrieb 11 eine zuverlässige Bremse 27 zum Blockieren der Fahrzeugachse 13 im Stillstand des Fahrzeugs bereitgestellt werden, ohne dass durch die Ausbildung mit der Bremse 27 eine unangemessene Zunahme der Ausdehnung des Achsantriebs 11 oder die Notwendigkeit einer einen eventuell erforderlichen Freiraum beschränkenden Anordnung des Achsantriebs 11 an der Fahrzeugachse 13 einhergeht.
In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Bremsabschnitt 31 an dem zweiten Ende 21 der Antriebswelle 17 vorgesehen, so dass der Achsantrieb 11 ein kompaktes Modul zum Antreiben der Fahrzeugachse 13 bildet. Alternativ dazu kann die Antriebswelle 17 jedoch auch in Form einer Durchtriebswelle ausgebildet sein und sich über die Bremsscheibe 29 hinaus erstrecken, um beispielsweise eine weitere Fahrzeugachse 87 antreiben zu können (vgl. 4A bis 5B). Entsprechend kann der Bremsabschnitt 31 bezüglich der Längsrichtung L des Fahrzeugs auch zwischen dem ersten Ende 19 und dem zweiten Ende 21 der Antriebswelle 17 vorgesehen sein.
Die 2A und 2B veranschaulichen schematisch eine erste Ausführungsform des Achsantriebs 11, welche im Wesentlichen dem in 1 gezeigten Achsantrieb 11 entspricht. Der Achsantrieb 11 weist somit einen Elektromotor 15 mit einem Rotor 65 und einem Stator 67 auf, wobei der Rotor 65 drehfest mit einem Eingangsabschnitt 23 einer sich parallel zu einer Längsrichtung L des Fahrzeugs erstreckenden Antriebswelle 17 verbunden ist, welche an einem ersten Ende 19 ein Kegelrad 25 aufweist, um Antriebsleistung auf eine Fahrzeugachse 13 übertragen zu können. Der Elektromotor 15 ist dabei koaxial zu der Antriebwelle 17 und um deren Eingangsabschnitt 31 herum angeordnet.
An einem dem ersten Ende 19 entgegengesetzten zweiten Ende 21 bildet die Antriebswelle 17 einen Bremsabschnitt 31, welcher bremswirksam mit einer Bremsscheibe 29 einer Bremse 27 gekoppelt ist. Dabei erstreckt sich die Antriebswelle 17 mit dem zweiten Ende 21 aus einem Gehäuse 33 des Achsantriebs 11 heraus, so dass die Bremsscheibe 29 im Trockenen umläuft. Um eine Rotation der Antriebswelle 17 zuverlässig blockieren zu können, weist die Bremse 27 ferner einen die Bremsscheibe 29 umgreifenden Bremssattel 47 auf, welcher ebenfalls außerhalb des Gehäuses 33 angeordnet ist. Der Eingangsabschnitt 23 der Antriebswelle 17 ist somit bezüglich der Längsrichtung L zwischen dem Bremsabschnitt 31 und dem ersten Ende 19 der Antriebswelle 17 angeordnet; dementsprechend ist der Elektromotor 15 zwischen der Bremsscheibe 29 und dem Kegelrad 25 angeordnet.
Wie 2A veranschaulicht, kämmt das Kegelrad 25 mit einem Tellerrad 57, welches drehfest mit einem Differentialkorb 52 eines Differentials 51 verbunden ist und beispielsweise einteilig mit dem Differentialkorb 52 ausgebildet sein kann. Das Differential 51 weist dabei mehrere Ausgleichsräder 50 auf, wobei zwei der Ausgleichsräder 50 mit einer jeweiligen Halbwelle 53 bzw. 55 der Fahrzeugachse 13 verbunden sind. Durch die Übertragung der Antriebsleistung auf das Differential 51 kann die von dem Kegelrad 25 empfangene Antriebsleistung anteilig auf die Halbwellen 53 und 55 verteilt werden, um beispielsweise eine schnellere Rotation eines außen laufenden Rades beim Durchfahren einer Kurve zu ermöglichen.
Wie 2B veranschaulicht, kann das Gehäuse 33 zum Einbau des Achsantriebs 11 mit einem Achsraumgehäuse 115 verbunden werden, in welchem sich die Halbwellen 53 und 55 der Fahrzeugachse 13 zu jeweiligen Radseiten 117 hin erstrecken. Der Achsantrieb 11 kann dabei als kompaktes Modul vormontiert und im Zuge der Montage mit dem Achsraumgehäuse 115 verbunden werden.
Um insbesondere bei der Verwendung eines schnell drehenden Elektromotors 15 die erforderlichen Drehmomente zum Antreiben des Fahrzeuges aufbringen zu können, ist die Fahrzeugachse 13 als Außenplanetenachse ausgebildet und weist an den Radseiten 117 ein jeweiliges Planetengetriebe 103 auf. Die Planetengetriebe 103 wirken dabei als jeweilige Untersetzungsgetriebe, um eine Rotation der Halbwellen 53 oder 55 untersetzt bzw. ins Langsame übersetzt auf an den Radseiten 117 angeordnete Räder bzw. Radnaben 113 zu übertragen. Die jeweilige Halbachse 53 oder 55 ist dazu mit einem Sonnenrad 107 des Planetengetriebes 103 verbunden, wobei das Planetengetriebe 103 ferner ein festgehaltenes Hohlrad 105 sowie mehrere Planetenräder 109 aufweist. Das Hohlrad 105 ist konzentrisch zu dem Sonnenrad 107 angeordnet und die Planetenräder 109 rotieren infolge einer Drehung des Sonnenrads 107 bzw. der jeweiligen Halbwelle 53 oder 55 um Achsen, die auf einem um das Sonnenrad 107 umlaufenden Steg 111 angeordnet sind. Der Steg 111 ist dabei mit einer jeweiligen Radnabe 113 zum Befestigen des Rades verbunden, so dass das Rad mit der im Vergleich zu der jeweiligen Halbwelle 53 oder 55 bzw. dem jeweiligen Sonnenrad 107 ins Langsame übersetzten, also untersetzten, Drehzahl des Stegs 111 umläuft.
Bei der in den 3A und 3B veranschaulichten Ausführungsform des Achsantriebs 11 weist der Elektromotor 15 neben dem Rotor 65 und dem Stator 67 ferner ein Getriebe 69 auf, über welches der Rotor 65 mit dem Eingangsabschnitt 23 der Antriebswelle 17 verbunden ist. Von dem Elektromotor 15 empfangene Antriebsleistung wird folglich über das Getriebe 69 auf den Eingangsabschnitt 23 der Antriebswelle 17 übertragen. Dabei ist das Getriebe 69 ebenfalls als Planetengetriebe mit festgehaltenem Hohlrad 71 ausgebildet, und der Rotor 65 des Elektromotors 15 ist drehfest mit einem Sonnenrad 73 des Getriebes 69 verbunden. Der Eingangsabschnitt 23 der Antriebswelle 17 ist hingegen mit einem Steg 77 verbunden, an welchem infolge einer Rotation des Sonnenrads 73 gemeinsam mit dem Steg 77 um das Sonnenrad 73 umlaufende Achsen mehrerer Planetenräder 75 angeordnet sind.
Durch das Getriebe 69 wird eine Rotation des Rotors 65 folglich ins Langsame übersetzt auf den mit dem Steg 77 verbundenen Eingangsabschnitt 23 der Antriebswelle 17 übertragen, so dass das Getriebe 69 eine Übersetzungsstufe 79 zur Verlangsamung der Rotation bildet. Dadurch kann, insbesondere bei der Verwendung eines schnelldrehenden Elektromotors 15, eine im Vergleich zu dem Rotor 65 verlangsamte Rotation der Antriebswelle 17 erreicht werden, um beispielsweise die infolge der Rotation der Antriebswelle 17 erzeugte Abwärme verringern zu können.
Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, den Achsantrieb 11 mit einem Getriebe 69 auszubilden, welches ein Schalten zwischen verschiedenen Übersetzungsstufen ermöglicht, so dass die Antriebswelle 17 beispielsweise wahlweise mit dem Steg 77 oder dem Sonnenrad 73 koppelbar sein kann. Ebenso kann es vorgesehen sein, den Rotor 65 wahlweise mit dem Sonnenrad 73 oder dem Steg 77 verbinden zu können. Ein solches Getriebe 69 kann Gänge für den Achsantrieb 11 bereitstellen, wobei bei einer Kopplung der Antriebswelle 17 mit dem Steg 77, wie in den 3A und 3B gezeigt, eine Untersetzung der Drehzahl des Rotors 65 erfolgt und die Antriebswelle 17 verlangsamt rotiert, während bei einer Kopplung der Antriebswelle 17 mit dem Sonnenrad 73 die Drehzahl des Rotors 65 unverändert auf die Antriebswelle 17 weitergegeben wird. Ferner kann das Getriebe 69 auch anderweitig, beispielsweise als Planetengetriebe mit festgehaltenem Steg 77 oder festgehaltenem Sonnenrad 73 oder als sonstiges Getriebe ausgebildet sein.
Wie 3B zeigt, kann auch ein solcher Achsantrieb 11 mit einem Getriebe 69 mit einem Achsraumgehäuse 115 verbunden werden, wobei die Halbwellen 53 und 55 wiederum bedarfsgerecht mittels eines Differentials 51 in Rotation versetzt werden können. Auch hierbei ist die Fahrzeugachse 13 als Außenplanetenachse mit einem jeweiligen an den Radseiten 117 vorgesehenen Planetengetriebe 103 ausgebildet. Es ist jedoch grundsätzlich bei den gezeigten Ausführungsformen des Achsantriebs 11 nicht erforderlich, dass die Fahrzeugachse 13 oder eine weitere Fahrzeugachse 87 als Außenplanetenachse ausgebildet ist.
Die 4A und 4B zeigen eine weitere Ausführungsform des Achsantriebs 11, wobei die Bremsscheibe 29 bei dieser Ausführungsform nicht an dem zweiten Ende 21 der Antriebswelle 17 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Antriebswelle 17 vielmehr über den Bremsabschnitt 31 bzw. die Bremsscheibe 29 hinaus, so dass der Bremsabschnitt 31 zwischen dem ersten Ende 19 der Antriebswelle 17 und deren zweitem Ende 21 angeordnet ist. Die Antriebswelle 17 kann dabei insbesondere einteilig ausgebildet sein oder mehrere, insbesondere zwei, Teilwellen aufweisen, welche jeweils mit der Bremsscheibe 29 verbunden sind.
An dem zweiten Ende 21 ist hier ein weiteres Kegelrad 81 angeordnet, welches mit einem weiteren Tellerrad 83 kämmt. Das weitere Tellerrad 83 ist dabei drehfest mit einem Differentialkorb 84 eines weiteren Differentials 85 verbunden und kann beispielsweise einteilig mit dem Differentialkorb 84 ausgebildet sein. Hierdurch kann von dem Elektromotor 15 generierte Antriebsleistung anteilig auf eine weitere Fahrzeugachse 87 übertragen werden, wobei jeweilige Halbwellen 88 und 90 der weiteren Fahrzeugachse 87 drehfest mit einem jeweiligen Ausgleichsrad 50 des weiteren Differentials 85 verbunden sind. Dadurch kann auch auf die weitere Fahrzeugachse 87 übertragene Antriebsleistung bedarfsgerecht auf die Halbwellen 88 und 90 aufgeteilt werden.
Das weitere Differential 85 ist dabei in einem weiteren Differentialgehäuse 86 angeordnet, welches, wie 4B zeigt, mit einem Achsraumgehäuse 115 für die weitere Fahrzeugachse 87 verbunden werden kann, um den Achsantrieb 11 zu montieren. Beide Fahrzeugachsen 13 und 87 sind dabei wiederum als Außenplanetenachsen mit jeweiligen an Radseiten 117 angeordneten Planetengetrieben 103 ausgebildet.
Wie aus 4B ersichtlich wird, ist der Achsantrieb 11 hierbei vollständig zwischen den Fahrzeugachsen 13 und 87 angeordnet, ohne dass sich der Achsantrieb 11 über eine der Fahrzeugachsen 13 und 87 hinaus erstreckt. Dies ermöglicht eine äußerst kompakte und platzsparende Anordnung des Achsantriebs 11, welche ein Antreiben beider Fahrzeugachsen 13 und 87 mittels des Elektromotors 15 sowie ein Festhalten des Fahrzeugs mittels der Bremse 27 ermöglicht, ohne dass ein Raum vor einer Vorderachse oder hinter einer Hinterachse von dem Achsantrieb 11 beansprucht wird.
Auch die 5A und 5B zeigen eine Ausführungsform des Achsantriebs 11, bei welcher sich die Antriebswelle 17 über den Bremsabschnitt 31 hinaus erstreckt, um über ein weiteres Kegelrad 81, ein weiteres Tellerrad 83 sowie ein weiteres Differential 85 eine weitere Fahrzeugachse 87 anzutreiben. Im Vergleich zu der Ausführungsform der 4A und 4B weist die Antriebswelle 17 ferner eine erste Teilwelle 89 und eine dazu koaxiale zweite Teilwelle 91 sowie ein dazwischen angeordnetes Längsdifferential 93 auf. Das erste Ende 19 der Antriebswelle 17 ist dabei an der ersten Teilwelle 89 vorgesehen, während das zweite Ende 21 an der zweiten Teilwelle 91 angeordnet ist.
Der Eingangsabschnitt 23 der Antriebswelle 17 ist hier von einem Eingangselement 95 des Längsdifferentials 93 gebildet, welches einem Differentialkorb 101 des Längsdifferentials 93 entspricht. Zugleich bildet das Eingangselement 95, insbesondere ein mit dem Differentialkorb 101 drehfest verbundener und aus dem Gehäuse 33 nach außen herausgeführter hohlwellenartiger Fortsatz des Eingangselements 95, den Bremsabschnitt 31, an dem die Bremsscheibe 29 angeordnet ist, so dass die Bremsscheibe 29 bremswirksam mit dem Differentialkorb 101 des Längsdifferentials 93 gekoppelt ist, um diesen bei einem Blockieren der Bremsscheibe 29 durch den Bremssattel 47 festzuhalten.
Die Ausbildung des Achsantriebs 11 mit dem Längsdifferential 93 ermöglicht es, an dem Eingangsabschnitt 23 empfangene Antriebsleistung über jeweilige Ausgangselemente 97 und 99 auf die erste Teilwelle 89 bzw. die zweite Teilwelle 91 der Antriebswelle 17 zu verteilen. Dabei entsprechen die Ausgangselemente 97 und 99 jeweiligen Achswellenrädern des Längsdifferentials 93, so dass durch das Längsdifferential 93 erreicht werden kann, dass an den Fahrzeugachsen 13 und 87 ein gleiches Drehmoment bereitgestellt wird.
5B zeigt wiederum den Einbau des Achsantriebs 11 zum Verbinden mit jeweiligen Achsraumgehäusen 115 der Fahrzeugachsen 13 und 87. Dabei kann das Längsdifferential 93 innerhalb eines Gehäuses 33 angeordnet sein, so dass der Achsantrieb 11 mit dem Längsdifferential 93 beispielsweise als vormontierte Einheit mit dem Achsraumgehäuse 115 verbunden werden kann. Grundsätzlich kann auch bei Ausführungsformen des Achsantriebs 11, bei welchen von dem Elektromotor 15 generierte Antriebsleistung zumindest anteilig auf eine weitere Fahrzeugachse 87 übertragen wird, ein Elektromotor 15 vorgesehen sein, der, ähnlich wie in den 3A und 3B gezeigt, ein Getriebe 69 aufweist.
Der Achsantrieb 11 ermöglicht somit durch die hohe Integration des Elektromotors 15 und die Anordnung der Bremsscheibe 29 einen äußerst kompakten Aufbau, um flexibel und bedarfsgerecht zum Antreiben zumindest einer Fahrzeugachse 13 genutzt werden zu können. Die Ausbildung mit der Bremse 27 ermöglicht es ferner, ein stillstehendes Fahrzeug zuverlässig gegen ein Wegrollen zu sichern, so dass der Achsantrieb 11 insbesondere bei Nutzfahrzeugen Anwendung finden kann, die beispielsweise während eines Beladens hohen Belastungen ausgesetzt sind und eines sicheren Festhaltens bedürfen.
Bezugszeichenliste

11: Achsantrieb
13: Fahrzeugachse
15: Elektromotor
17: Antriebswelle
19: erstes Ende der Antriebswelle
21: zweites Ende der Antriebswelle
23: Eingangsabschnitt
25: Kegelrad
27: Bremse
29: Bremsscheibe
31: Bremsabschnitt
33: Gehäuse
35: Lagerabschnitt
37: Lager
39: Montageöffnung
41: Antriebsübertragungsöffnung
43: Deckel
45: Öffnung des Deckels
47: Bremssattel
49: Außenseite des Gehäuses
50: Ausgleichsrad
51: Differential
52: Differentialkorb
53: erste Halbwelle
55: zweite Halbwelle
57: Tellerrad
59: Differentialgehäuse
61: gemeinsamer Schmiermittelraum
63: Dichtung
65: Rotor
67: Stator
69: Getriebe
71: Hohlrad
73: Sonnenrad
75: Planetenrad
77: Steg
79: Übersetzungsstufe
81: weiteres Kegelrad
83: weiteres Tellerrad
84: Differentialkorb
85: weiteres Differential
86: weiteres Differentialgehäuse
87: weitere Fahrzeugachse
88: erste Halbwelle der weiteren Fahrzeugachse
89: erste Teilwelle der Antriebswelle
90: zweite Halbwelle der weiteren Fahrzeugachse
91: zweite Teilwelle der Antriebswelle
93: Längsdifferential
95: Eingangselement
97: erstes Ausgangselement
99: zweites Ausgangselement
101: Differentialkorb des Längsdifferentials
103: Planetengetriebe
105: Hohlrad
107: Sonnenrad
109: Planetenrad
111: Steg
113: Radnabe
115: Achsgehäuse
117: Radseite
L: Längsrichtung

Claims

Achsantrieb (11) für ein Fahrzeug mit zumindest einer quer zu einer Längsrichtung (L) des Fahrzeugs ausgerichteten antreibbaren Fahrzeugachse (13), umfassend - einen Elektromotor (15); - eine Antriebswelle (17), die sich parallel zu der Längsrichtung (L) des Fahrzeugs zwischen einem ersten Ende (19) und einem dazu entgegengesetzten zweiten Ende (21) erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt (23) Antriebsleistung von dem Elektromotor (15) zu empfangen und zumindest teilweise über ein an dem ersten Ende (19) angeordnetes Kegelrad (25) an die Fahrzeugachse (13) auszugeben; und - eine Bremse (27), insbesondere Feststellbremse, mit einer Bremsscheibe (29), die an einem Bremsabschnitt (31) der Antriebswelle (17) angeordnet ist; wobei der Elektromotor (15) koaxial zu der Antriebswelle (17) angeordnet ist; und wobei der Eingangsabschnitt (23) der Antriebswelle (17) bezüglich der Längsrichtung (L) des Fahrzeugs zwischen der Bremsscheibe (29) und dem ersten Ende (19) angeordnet ist, wobei der Achsantrieb (11) ferner ein Gehäuse (33) umfasst, in dem die Antriebswelle (17) aufgenommen ist, und wobei der Eingangsabschnitt (23) der Antriebswelle (17) und der Elektromotor (15) innerhalb des Gehäuses (33) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (33) einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt (35) aufweist, an welchem sämtliche Lager (37) zur Lagerung der Antriebswelle (17) abgestützt sind.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 1, wobei sich der Elektromotor (15) um die Antriebswelle (17), insbesondere um den Eingangsabschnitt (23) der Antriebswelle (17), herum erstreckt.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (33) eine Montageöffnung (39) aufweist, durch welche der Elektromotor (15) in das Gehäuse (33) axial bezüglich der Antriebswelle (17) einbringbar ist.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse (33) einen Deckel (43) für die Montageöffnung (39) umfasst.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremsscheibe (29) außerhalb des Gehäuses (33) angeordnet ist.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremse (27) einen Bremssattel (47) umfasst, der an einer Außenseite (49) des Gehäuses (33) befestigt ist.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 6, wobei der Bremssattel (47) an dem Gehäuse (33) schwimmend gelagert ist.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Achsantrieb (11) ferner ein Differential (51) zum Verteilen zumindest eines jeweiligen Teils der Antriebsleistung auf zwei Halbwellen (53, 55) der Fahrzeugachse (13) umfasst, und wobei ein mit dem Kegelrad (25) kämmendes Tellerrad (57) drehfest mit dem Differential (51) gekoppelt ist.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (15) einen Rotor (65) aufweist, der mit dem Eingangsabschnitt (23) der Antriebswelle (17) drehfest verbunden ist.
Achsantrieb (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Elektromotor (15) einen Rotor (65) und ein Getriebe (69) aufweist, über welches der Rotor (65) mit dem Eingangsabschnitt (23) der Antriebswelle (17) verbunden ist, um von dem Elektromotor (15) empfangene Antriebsleistung auf den Eingangsabschnitt (23) der Antriebswelle (17) zu übertragen.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 10, wobei das Getriebe (69) dazu ausgebildet ist, von dem Elektromotor (15) erzeugte Antriebsleistung über zumindest eine Übersetzungsstufe (79) auf den Eingangsabschnitt (23) der Antriebswelle (17) zu übertragen.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebswelle (17) dazu ausgebildet ist, an dem Eingangsabschnitt (23) empfangene Antriebsleistung zumindest teilweise über das zweite Ende (21) oder über ein an dem zweiten Ende (21) angeordnetes weiteres Kegelrad (81) an eine weitere antreibbare Fahrzeugachse (87) auszugeben.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebswelle (17) zumindest eine erste Teilwelle (89) und eine dazu koaxiale zweite Teilwelle (91) sowie ein dazwischen angeordnetes Längsdifferential (93) umfasst, das dazu ausgebildet ist, Antriebsleistung von dem Elektromotor (15) an einem Eingangselement (95) zu empfangen und über zwei Ausgangselemente (97, 99) auf die erste Teilwelle (89) und die zweite Teilwelle (91) zu verteilen.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 13, wobei der Bremsabschnitt (31) der Antriebswelle (17) durch das Eingangselement (95), insbesondere einen Differentialkorb (101), des Längsdifferentials (93) gebildet wird.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Längsdifferential (93) bezüglich der Längsrichtung (L) des Fahrzeugs zwischen dem ersten Ende (19) der Antriebswelle (17) und der Bremsscheibe (29) angeordnet ist.