DE102020109116B3

DE102020109116B3 - Achsantrieb

Info

Publication number: DE102020109116B3
Application number: DE102020109116.8A
Authority: DE
Inventors: Günter Bittlingmaier
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: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2040-04-02
Also published as: US20230113055A1; EP4103419A1; CN115397684A; WO2021197973A1

Abstract

Ein Achsantrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer quer zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichteten antreibbaren Fahrzeugachse umfasst: eine Antriebswelle, die sich parallel zu der Längsrichtung erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt Antriebsleistung von einem Elektromotor zu empfangen und an einem Ausgangsabschnitt auszugeben; eine sich parallel zu der Antriebswelle erstreckende Abtriebswelle, die dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt Antriebsleistung von dem Ausgangsabschnitt der Antriebswelle zu empfangen und über ein an einem ersten Ende der Abtriebswelle angeordnetes Kegelrad an die Fahrzeugachse auszugeben; und eine Bremse, eine insbesondere Feststellbremse, mit einer Bremsscheibe, die an einem zweiten Ende der Abtriebswelle und bezüglich der Längsrichtung zwischen dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle und dem Eingangsabschnitt der Abtriebswelle 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 beispielsweise an einer Vorder- oder Hinterachse eines Fahrzeugs angeordnet sein, um von einem Motor empfangene Antriebsleistung zumindest teilweise auf eine antreibbare Fahrzeugachse zu übertragen und das Fahrzeug in Bewegung zu versetzen. Dabei kann ein Achsantrieb zumindest eine Welle aufweisen, welche die empfangene Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse überträgt, wozu die Welle beispielsweise über ein Kegelrad mit der Fahrzeugachse drehwirksam gekoppelt sein kann. Um die Fahrzeugachse ferner mit einer gewünschten Drehzahl antreiben oder ein erforderliches Drehmoment aufbringen zu können, kann ein Achsantrieb beispielsweise mehrere Wellen aufweisen, die über zumindest eine Getriebestufe miteinander verbunden sind. Dies kann es ermöglichen, eine von einem Motor generierte Drehzahl bzw. ein Drehmoment an ein jeweiliges Fahrzeug oder eine jeweilige Betriebssituation angepasst übertragen zu können.
Grundsätzlich besteht bei einem Achsantrieb jedoch die Problematik, dass der Bauraum im Bereich der Fahrzeugachse bzw. unterhalb des Fahrzeugs äußerst beschränkt und daher eine kompakte Bauweise des Achsantriebs erforderlich ist. Entsprechend ist man stets bestrebt, sowohl die Anzahl von Komponenten des Achsantriebs zu beschränken als auch möglichst platzsparende Anordnungen dieser Komponenten zu erreichen. Es kann jedoch erforderlich oder gewünscht sein, einen Achsantrieb mit einer Bremse und insbesondere einer Feststellbremse auszubilden, um eine Feststellfunktion bereitstellen und einen sicheren Stillstand des Fahrzeugs gewährleisten zu können, so dass ein ungewünschtes Wegrollen, beispielsweise während das Fahrzeug geparkt ist, möglichst ausgeschlossen werden kann. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen, beispielsweise Lastkraftwagen, Flurförderfahrzeugen oder Muldenkippern, können solche Bremsen notwendig sein, um eine Bewegung bzw. ein Wegrollen des Fahrzeugs während eines Beladens zuverlässig verhindern zu können. Eine solche Bremse kann auch in Ergänzung zu den üblichen Betriebsbremsen des Fahrzeugs eine Notbremsfunktion erfüllen, insbesondere wenn sie bei einem Abfall des Betriebsdrucks automatisch schließt.
Beispielsweise zeigt US 9 242 544 B2 ein Fahrzeug, dessen Vorderachse zwei mittels eines jeweiligen Elektromotors antreibbare Transaxles aufweist, um die Vorderräder des Fahrzeugs separat antreiben zu können. Bei diesem Fahrzeug sind an der Hinterachse Bremsen für die Hinterräder vorgesehen, so dass die Bremsen von den Transaxles und den Elektromotoren beabstandet angeordnet sind.
In US 2013 / 0 019 707 A1 ist ebenfalls eine elektrische Transaxle mit einem Elektromotor beschrieben, dessen Motorwelle parallel zu Halbachsen einer Fahrzeugachse ausgerichtet ist. Die Motorwelle überträgt von dem Elektromotor generierte Antriebsleistung auf eine parallel zu der Fahrzeugachse ausgerichtete Welle, an deren dem Elektromotor entgegengesetzten Ende eine Feststellbremse angeordnet ist.
Die Ausbildung eines Achsantriebs mit einer Bremse geht jedoch meist mit einer entsprechenden Vergrößerung des von dem Achsantrieb beanspruchten Bauraums einher. Insbesondere können solche Bremsen mit Bremsscheiben ausgebildet sein, welche häufig eine verhältnismäßig große Ausdehnung bzw. einen großen Durchmesser aufweisen, um insbesondere bei schweren Fahrzeugen, beispielsweise beladenen oder zu beladenden Nutzfahrzeugen, eine ausreichende Bremswirkung zum Halten des Fahrzeuges entfalten zu können. Diese Vergrößerung des Achsantriebs kann jedoch, aufgrund des beschränkten Bauraums im Bereich der Fahrzeugachse, den Einbau eines solchen Achsantriebs mit Bremse erschweren oder ausschließen.
Zusätzlich zu dieser Ausdehnung des Achsantriebs durch eine Ausbildung mit einer Bremsscheibe ergibt sich gerade bei der Verwendung von Elektromotoren zum Übertragen von Antriebsleistung die Problematik, dass die erforderlichen gleichfalls kompakt bauenden Elektromotoren häufig äußerst hohe Drehzahlen erzeugen und die Bremsscheibe somit während einer Fahrt mit dem Fahrzeug ebenfalls auf hohe Drehzahlen beschleunigt werden kann. Dies kann, insbesondere in Anbetracht des meist großen Durchmessers solcher Bremsscheiben, zu ungewünschten Schwingungen der Bremsscheibe und einer dadurch bedingten Geräuschbildung führen, welche sich nachteilig auf den Fahrkomfort auswirkt und gegebenenfalls auch Instabilitäten des Achsantriebs bzw. des Antriebsstrangs des Fahrzeugs zur Folge haben kann.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Achsantrieb mit einer Bremse, insbesondere einer Feststellbremse, zu schaffen, welcher das Empfangen von Antriebsleistung von schnelldrehenden Elektromotoren bei verbessertem akustischen Verhalten einer Bremsscheibe der Bremse ermöglicht und welcher eine äußerst kompakte Ausbildung aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Achsantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass der Achsantrieb eine Antriebswelle umfasst, die sich parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt Antriebsleistung von einem Elektromotor zu empfangen und an einem Ausgangsabschnitt auszugeben; dass der Achsantrieb eine Abtriebswelle umfasst, die sich versetzt zu der Antriebswelle 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 Ausgangsabschnitt der Antriebswelle zu empfangen und über ein an dem ersten Ende angeordnetes Kegelrad an die Fahrzeugachse auszugeben; und dass der Achsantrieb eine Bremse, insbesondere eine Feststellbremse, mit einer Bremsscheibe umfasst, die an dem zweiten Ende der Abtriebswelle angeordnet und bezüglich der Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle und dem Eingangsabschnitt der Abtriebswelle angeordnet ist. Die Fahrzeugachse ist dabei quer, insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht, zu der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet.
Indem zunächst die Antriebswelle und die Abtriebswelle parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind, kann sich auch die Erstreckung des Achsantriebs entlang dieser Längsrichtung und damit in der Regel der Richtung der größten Ausdehnung des Fahrzeugs konzentrieren. Die Ausdehnung des Achsantriebs parallel zu der Fahrzeugachse kann hingegen minimiert werden, so dass beispielsweise der Platz zwischen zwei an den Enden der Fahrzeugachse angeordneten Rädern möglichst freigehalten werden kann und der Achsantrieb eine Auslenkung der Räder nicht beeinträchtigt oder begrenzt.
Der Eingangsabschnitt der Antriebswelle, welcher zum Empfangen von Antriebsleistung vorgesehen ist, kann dabei insbesondere ein Endabschnitt der Antriebswelle sein, welcher beispielsweise von einem Flansch gebildet werden oder mit einem Flansch verbunden sein kann, um einen Elektromotor bzw. dessen Motorwelle anschließen zu können. Die Antriebswelle kann dabei einteilig ausgebildet sein, so dass der Elektromotor unmittelbar an dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle beispielsweise über einen Flansch mit der Antriebswelle verbunden werden kann, um Antriebsleistung auf den Eingangsabschnitt und die Antriebswelle zu übertragen. Ferner ist es auch möglich, dass die Antriebswelle mehrere Teilwellen umfasst, die beispielsweise über Steckverbindungen drehfest miteinander verbunden sein können, so dass eine Rotation zwischen den Teilwellen ohne Änderung der Drehzahl übertragen werden kann. Der Eingangsabschnitt solcher mehrteiliger Antriebswellen ist dabei ebenfalls durch denjenigen Abschnitt gegeben, an welchen sich der Elektromotor unmittelbar anschließt oder eine deutliche, insbesondere nicht auf Fertigungstoleranzen basierende Umlenkung des Antriebsleistungsflusses von einer Richtung parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs erfolgt. Grundsätzlich kann somit insbesondere auch eine sich aus einem Elektromotor heraus erstreckende Motorwelle, welche innerhalb des Achsantriebs zumindest im Wesentlichen koaxial mit einer weiteren Teilwelle der Antriebswelle verbunden ist, als Teilwelle der Antriebswelle angesehen werden und deren Eingangsabschnitt aufweisen.
Indem die Bremsscheibe der Bremse, welche insbesondere an dem zweiten Ende drehfest mit der Abtriebswelle verbunden sein kann, zwischen dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle und dem Eingangsabschnitt der Abtriebswelle angeordnet ist, erfolgt eine hohe Integration der Bremsscheibe in den Achsantrieb und die Bremsscheibe bedingt keine relevante Vergrößerung des Achsantriebs entlang der Längsrichtung. Durch den parallelen Versatz zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle kann ferner eine Bremsscheibe mit einem diesem Versatz zumindest annähernd entsprechenden Radius an der Abtriebswelle angeordnet sein, wobei der in radialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle zum Anbringen der Bremsscheibe zusätzlich von dem Achsantrieb beanspruchte Bauraum dabei lediglich etwa dem einfachen Radius der Bremsscheibe entspricht. Somit können auch verhältnismäßig große Bremsscheiben zum Halten schwerer Fahrzeuge bzw. zum Aufbringen großer Drehmomente platzsparend und kompakt angeordnet werden. Die Bremsscheibe kann dabei beispielsweise direkt an der Abtriebswelle angebracht oder über eine Halterung mit der Abtriebswelle dreh- und/oder bremswirksam verbunden sein.
Ferner ermöglicht es die Ausbildung des Achsantriebs mit zwei parallel zueinander versetzen Wellen, die Abtriebswelle nach Art einer Vorgelegewelle zu nutzen, so dass zwischen dem Ausgangsabschnitt der Antriebswelle und dem Eingangsabschnitt der Abtriebswelle insbesondere eine Untersetzungsstufe vorgesehen sein und eine Rotation der Antriebswelle verlangsamt bzw. ins Langsame übersetzt auf die Abtriebswelle übertragen werden kann. Dadurch kann auch das Drehzahlniveau der Bremsscheibe gegenüber der Antriebswelle herabgesenkt werden, so dass kompakt bauende und schnelldrehende Elektromotoren zum Bereitstellen der Antriebsleistung eingesetzt werden können, ohne dass auch die Bremsscheibe derart schnellen Rotationen ausgesetzt ist. Eine Geräuschbildung durch Schwingungen der Bremsscheibe bei hohen Drehzahlen und eventuelle Instabilitäten des Achsantriebs aufgrund solcher Schwingungen können somit vermieden und das akustische Verhalten der Bremsscheibe bzw. des Achsantriebs kann verbessert werden.
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 Abtriebswelle und somit auch der über das Kegelrad mit der Abtriebswelle gekoppelten Fahrzeugachse zu blockieren. Insbesondere kann der Bremssattel dabei an einem bezüglich der Abtriebswelle radial äußeren Abschnitt der Bremsscheibe angreifen, um ein möglichst großes Bremsmoment aufbringen bzw. ein möglichst großes über die Fahrzeugachse auf die Abtriebswelle 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 Abtriebswelle 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.
Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle dazu ausgebildet ist, an dem Eingangsabschnitt Antriebsleistung von einem Elektromotor direkt zu empfangen, beispielsweise über einen Flansch. Es kann jedoch auch eine mittelbare Übertragung vorgesehen sein, so dass die von dem Elektromotor ausgegebene Antriebsleistung beispielsweise über Getriebestufen oder Umlenkungen auf den Eingangsabschnitt der Antriebswelle übertragen werden kann. Gleichermaßen kann auch das Ausgeben der Antriebsleistung an dem Ausgangsabschnitt, der insbesondere ein Endabschnitt der Antriebswelle sein kann, auf den Eingangsabschnitt der Abtriebswelle direkt oder mittelbar erfolgen. Beispielsweise können dazu eine oder mehrere Stirnradstufen zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle vorgesehen sein, durch welche insbesondere auch der Versatz zwischen den genannten Wellen erreicht werden kann. Dabei kann eine solche Stirnradstufe derart ausgebildet sein, dass eine Rotation der Antriebswelle untersetzt bzw. ins Langsame übersetzt auf die Abtriebswelle übertragen wird.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass von dem Elektromotor empfangene Antriebsleistung an dem Ausgangsabschnitt lediglich teilweise auf den Eingangsabschnitt der Abtriebswelle übertragen wird, während ein weiterer Teil der Antriebsleistung anderweitig und beispielsweise auf eine gegebenenfalls vorgesehene zweite antreibbare Fahrzeugachse übertragen wird. Ebenso kann auch mittels des an dem ersten Ende der Abtriebswelle angeordneten Kegelrads lediglich eine anteilige Übertragung von Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse erfolgen, während ein weiterer Anteil anderweitig übertragen wird. Grundsätzlich ist der hierin offenbarte Achsantrieb jedoch derart ausgebildet, dass an dem Eingangsabschnitt der Antriebswelle von einem Elektromotor empfangene Antriebsleistung zumindest teilweise über das an dem ersten Ende der Abtriebswelle angeordnete Kegelrad an die antreibbare Fahrzeugachse ausgegeben wird.
Mögliche Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Achsantrieb ferner ein Gehäuse umfassen, in dem die Antriebswelle und die Abtriebswelle aufgenommen sind, wobei der Ausgangsabschnitt der Antriebswelle und der Eingangsabschnitt der Abtriebswelle innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Die Antriebswelle und die Abtriebswelle können sich folglich zwar teilweise aus dem Gehäuse heraus erstrecken, wobei aber jedenfalls die Übertragung der Antriebsleistung von dem Ausgangsabschnitt der Antriebswelle auf den Eingangsabschnitt der Abtriebswelle innerhalb des Gehäuses erfolgt. Das an dem ersten Ende der Abtriebswelle angeordnete Kegelrad kann dabei insbesondere innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Grundsätzlich kann sich das Kegelrad auch zumindest teilweise aus dem Gehäuse heraus erstrecken, um die Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse zu übertragen. Alternativ dazu kann das Kegelrad auch vollständig außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei sich die Abtriebswelle dann mit ihrem ersten Ende aus dem Gehäuse heraus erstreckt.
Insbesondere kann sich die Abtriebswelle mit ihrem zweiten Ende aus dem Gehäuse heraus erstrecken, so dass die Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Auch der Eingangsabschnitt der Antriebswelle kann außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, um ein Anschließen eines Elektromotors zu ermöglichen. Ferner kann sich die Antriebswelle grundsätzlich über den Ausgangsabschnitt hinaus ausdehnen, um beispielsweise an dem Eingangsabschnitt empfangene Antriebsleistung lediglich teilweise über den Ausgangsabschnitt auf den Eingangsabschnitt der Abtriebswelle zu übertragen und einen weiteren Teil der Antriebsleistung aus dem Gehäuse hinaus zu leiten.
Ferner kann das Gehäuse bei einigen Ausführungsformen einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt aufweisen oder durch einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt gebildet sein, an welchem Lager zur Lagerung der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle abgestützt sind. Insbesondere können dabei sämtliche Lager zur Lagerung der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle an diesem integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt abgestützt sein.
Durch einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt, welcher insbesondere als ein einziges stoffschlüssiges Bauteil ausgebildet sein kann, können die Lagerstellen zum Lagern der Antriebswelle und der Abtriebswelle exakt in Flucht zueinander ausgerichtet werden, um etwaige Ungenauigkeiten oder Unwuchten insbesondere bei der Verwendung schnelldrehender Elektromotoren verhindern und die hohen Drehzahlen handhaben zu können. Dabei können die Lager insbesondere direkt bzw. unmittelbar an dem Lagerabschnitt abgestützt sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Abstützung zumindest einiger der Lager an einem präzise zu dem Lagerabschnitt ausrichtbaren weiteren Gehäuseteil erfolgt. Auch solche Lager stützen sich dabei zumindest mittelbar an dem integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt ab, so dass bei präziser Ausrichtung des weiteren Gehäuseteils zu dem Lagerabschnitt auch die exakte Positionierung dieser Lager sichergestellt werden kann. Im Falle einer solchen mittelbaren Abstützung zumindest einiger der Lager stützen sich diese Lager an dem integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt vorzugsweise in bezüglich der Drehachse der jeweils gelagerten Welle radialer Richtung ab. Das weitere Gehäuseteil, über den die mittelbare Abstützung erfolgt, ist dabei also im Bereich der axialen Erstreckung des Lagers radial zwischen dem jeweiligen Lager und dem integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt angeordnet.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass ein Flanschabschnitt zum Anschließen eines Elektromotors an einem Außendurchmesser in einer Öffnung des Lagerabschnitts zentriert wird, in welcher die Antriebswelle angeordnet ist, und durch eine geeignete Passungs- bzw. Toleranzwahl präzise zu dem Lagerabschnitt ausgerichtet wird. Die Lager der Antriebswelle können dabei zumindest teilweise über diesen exakt zu dem Lagerabschnitt ausgerichteten Flanschabschnitt an dem Lagerabschnitt abgestützt sein, so dass die direkt an dem Flanschabschnitt und mittelbar an dem Lagerabschnitt abgestützten Lager dennoch exakt in Flucht zueinander oder zu weiteren, unmittelbar an dem Lagerabschnitt abgestützten Lagern der Antriebswelle angeordnet sein können. Ferner kann durch einen exakt mit dem Lagerabschnitt abgestimmten Flanschabschnitt eine präzise Ausrichtung eines an dem Flanschabschnitt anschließbaren Elektromotors zu der Antriebswelle erreicht werden, so dass auch durch die Kopplung der Antriebswelle mit einem Elektromotor keine Spannungskräfte in radialer Richtung auf die Antriebswelle übertragen werden und eine exakte Ausrichtung der Antriebswelle parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs sichergestellt werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Innenraum des Gehäuses einen gemeinsamen Ölraum für die Antriebswelle und die Abtriebswelle definiert. Durch einen solchen gemeinsamen Ölraum kann eine möglichst große Abstrahlfläche für Abwärme bereitgestellt werden, welche innerhalb des Gehäuses durch die Antriebswelle insbesondere bei einer Verbindung mit einem schnelldrehenden Elektromotor generiert wird. Dazu kann zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ferner insbesondere eine Untersetzungsstufe vorgesehen sein, so dass die Abtriebswelle gegenüber der Antriebswelle verlangsamt und entsprechend unter geringerer Wärmeentwicklung rotiert. Darüber hinaus kann durch einen solchen gemeinsamen Ölraum eine Schmierung, insbesondere der Lager der Wellen, ohne Pumpe erreicht werden, indem die Schmierung beispielsweise über einen Rädertrieb und einen Abstreifer in einem Reservoir erfolgt.
Ferner kann der Achsantrieb bei einigen Ausführungsformen derart ausgebildet sein, dass der gemeinsame Ölraum mit einem, insbesondere als Innenraum eines Achsgehäuses oder eines Achsraumgehäuseabschnitts ausgebildeten, Achsraum kommuniziert, in welchen das Kegelrad zumindest hineinragt. Der Ölraum kann sich folglich über den Achsantrieb hinaus erstrecken, um ein weiter verbessertes Abführen von Abwärme erreichen zu können. Ferner können dadurch Mittel zur Schmierung an oder in dem Achsraum angeordnet sein, ohne zusätzlichen Bauraum innerhalb des Achsantriebs zu beanspruchen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann die Bremsscheibe dabei vollständig außerhalb des Gehäuses und somit auch außerhalb des genannten Ölraums angeordnet sein, so dass die Bremse vollkommen trocken ausgebildet sein kann. Dazu kann sich die Abtriebswelle mit ihrem zweiten Ende aus dem Gehäuse heraus erstrecken, so dass die drehfest an dem zweiten Ende mit der Abtriebswelle verbundene Bremsscheibe außerhalb des Gehäuses angeordnet sein kann. Dies kann insbesondere auch eine Montage oder Demontage der Bremsscheibe, beispielsweise zum Austauschen einer verschlissenen Bremsscheibe, ermöglichen, ohne dass dazu das Gehäuse geöffnet und auf einen Innenraum des Gehäuses zugegriffen werden muss. Ferner ermöglicht es die Ausbildung der Bremse mit einer trocken laufenden Bremsscheibe, einen möglichst hohen und insbesondere gegenüber einer nasslaufenden Lamellenbremse erhöhten Wirkungsgrad zu erreichen.
Es kann vorgesehen sein, dass sich das Gehäuse derart um die Bremsscheibe herum erstreckt, dass es einen Umfangsbereich der Bremsscheibe axial beidseitig umgibt. Insbesondere kann das Gehäuse dabei einen Flanschabschnitt zum Anschließen eines Elektromotors aufweisen, welcher den genannten Umfangsbereich der Bremsscheibe axial zumindest an einer Seite überdeckt, während der Umfangsbereich an der axial entgegengesetzten Seite beispielsweise von dem genannten Lagerabschnitt überdeckt sein kann. Durch eine solche verschachtelte Bauweise des Gehäuses kann eine kompakte Anordnung des Achsantriebs erreicht werden, indem eine außerhalb des Gehäuses und dadurch trocken umlaufende Bremsscheibe möglichst platzsparend in den Achsantrieb integriert ist. Dabei kann insbesondere ein ohnehin benötigter Flanschabschnitt zum Anschließen eines Elektromotors lediglich geringfügig axial versetzt angebracht werden, um einen Umfangsabschnitt einer flach ausgebildeten Bremsscheibe in den dadurch in axialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle entstehenden Freiraum einbringen und den Raum zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in radialer Richtung optimal ausnutzen zu können.
An dem Gehäuse kann eine Aufnahmevertiefung für die Bremsscheibe ausgebildet sein, die zwei Seitenabschnitte aufweist, welche bezüglich der Antriebswelle radial nach außen weisen und radial innen axial miteinander verbunden sind, wobei der genannte Umfangsbereich der Bremsscheibe zwischen den Seitenabschnitten angeordnet ist. Die Aufnahmevertiefung kann dabei insbesondere von jeweiligen Außenseiten bzw. Außenflächen des Gehäuses gebildet sein, so dass sich die Aufnahmevertiefung nicht in einen Innenraum des Gehäuses hinein erstreckt und sich somit auch die Bremsscheibe nicht in einen solchen Innenraum hinein erstreckt, sondern trotz der Anordnung zwischen den Seitenabschnitten der Aufnahmevertiefung vollständig außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Die von dem Gehäuse gebildeten Seitenabschnitte können ferner geradlinig ausgebildet sein, während es auch möglich ist, dass zumindest einer der Seitenabschnitte eine nicht geradlinige und beispielsweise gestufte Struktur aufweist. Bei einem solchen nicht geradlinigen Seitenabschnitt kann sich der Abstand des Seitenabschnitts zu der Bremsscheibe in axialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle folglich entlang einer radialen Richtung bezüglich der Abtriebswelle verändern. Die Aufnahmevertiefung kann somit näherungsweise U-förmig ausgebildet sein, wobei die sich radial nach außen erstreckenden Seitenabschnitte nicht notwendigerweise geradlinige Schenkel einer solchen näherungsweise U-förmigen Aufnahmevertiefung bilden. Während die Aufnahmevertiefung radial außenliegend geöffnet sein kann, um beispielsweise ein Einsetzen der Bremsscheibe in die Aufnahmevertiefung zu ermöglichen, ist die Aufnahmevertiefung radial innenliegend durch die axiale Verbindung der Seitenabschnitte miteinander geschlossen.
Die Aufnahmevertiefung kann zumindest teilweise durch einen zur Befestigung des Elektromotors an dem Gehäuse vorgesehenen Flanschabschnitt des Gehäuses gebildet sein. Insbesondere kann ein solcher Flanschabschnitt einen der genannten Seitenabschnitte bilden und separat bzw. trennbar von dem genannten integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt ausgebildet sein. Der nicht von dem Flanschabschnitt gebildete Seitenabschnitt kann beispielsweise von dem Lagerabschnitt gebildet sein. Durch das Nutzen des Flanschabschnitts zum Bilden eines der Seitenabschnitte der Aufnahmevertiefung kann eine möglichst kompakte Bauweise des Achsantriebs erreicht werden, indem der ohnehin zum Anschließen des Elektromotors benötigte Flanschabschnitt auch dazu genutzt wird, das Gehäuse zu verschachteln und eine platzsparende Anordnung der Bremsscheibe zu ermöglichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Bremse einen Bremssattel umfassen, der an einer Außenseite des Gehäuses befestigt, insbesondere schwimmend gelagert, sein kann. Die Befestigung an einer Außenseite des Gehäuses kann dabei insbesondere eine einfache und schnelle Montage der Bremse an dem Achsantrieb ermöglichen, welcher daraufhin beispielsweise als vollständige Einheit zum Übertragen von Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse mit einem Achsgehäuse verbunden bzw. in eine solches eingebaut werden kann.
Der Bremssattel der Bremse und die Aufnahmevertiefung des Gehäuses können bezüglich der Abtriebswelle diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sein. Dabei kann der Achsantrieb dazu ausgebildet sein, derart in dem Fahrzeug montiert zu werden, dass der Bremssattel unterhalb der Abtriebswelle und der Aufnahmeabschnitt oberhalb der Abtriebswelle angeordnet sind. Insbesondere kann der Bremssattel in montiertem Zustand des Achsantriebs in im Wesentlichen gerader Linie vertikal unterhalb des Aufnahmeabschnitts angeordnet sein. Dadurch kann der Bremssattel bzw. die Bremse auch in montiertem Zustand des Achsantriebs in einfacher Weise von unten zugänglich sein, um die Bremse beispielsweise zu warten oder Bauteile, insbesondere die Bremsscheibe, erforderlichenfalls zu ersetzen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Achsantrieb dazu ausgebildet sein, dass die Bremsscheibe ohne Zerlegen oder Öffnen des Gehäuses ausgebaut werden kann, indem zunächst der Bremssattel von dem Gehäuse gelöst und dann radial bezüglich der Abtriebswelle von dem Gehäuse entfernt wird und die Bremsscheibe von dem zweiten Ende der Abtriebswelle gelöst und dann radial bezüglich der Abtriebswelle aus der Aufnahmevertiefung entnommen wird. Die Bremsscheibe kann bei solchen Ausführungsformen beispielsweise zum Austauschen einer verschlissenen Bremsscheibe ausgebaut werden, ohne dass Verschlüsse oder Flanschabschnitte des Gehäuses gelöst oder das Gehäuse von einem Achsgehäuse, mit welchem der Achsantrieb in montiertem Zustand verbunden sein kann, abgenommen werden muss.
Der Bremssattel kann dabei an einer Außenseite des Gehäuses befestigt sein. Insbesondere kann der Bremssattel in montiertem Zustand des Achsantriebs vertikal untenliegend angeordnet sein, so dass der Bremssattel in einfacher Weise zugänglich sein und radial bezüglich der Abtriebswelle von dem Gehäuse entfernt werden kann. Insbesondere kann der Bremssattel dabei lotrecht unter der Abtriebswelle angeordnet sein. Alternativ dazu kann der Bremssattel aber auch seitlich und im Vergleich zu einer bezüglich der Abtriebswelle lotrechten Anordnung um bis zu 90°, vorzugsweise um bis zu 45°, verdreht angebracht sein. Auch dabei kann der Bremssattel einen radial außenliegenden Abschnitt der Bremsscheibe umgreifen und auf einfache Weise von außen zugänglich sein, um in radialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle entfernt werden zu können. Während der Bremssattel in montiertem Zustand die Aufnahmevertiefung radial außen bezüglich der Antriebswelle oder bezüglich der Abtriebswelle gewissermaßen versperren kann, kann die Bremsscheibe nach einem solchen einfachen Entfernen des Bremssattels zugänglich sein und, gegebenenfalls nach einem geringfügigen axialen Versetzen innerhalb der Aufnahmevertiefung, radial bezüglich der Antriebswelle bzw. vertikal nach unten problemlos aus der Aufnahmevertiefung entnommen werden. In gleicher Weise kann eine beispielsweise ausgetauschte Bremsscheibe daraufhin zunächst wieder mit der Abtriebswelle verbunden werden, woraufhin auch der Bremssattel wieder an dem Gehäuse befestigt werden kann.
Es kann ferner bei einigen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass der Abstand der Seitenabschnitte der Aufnahmevertiefung derart bemessen ist, dass die Bremsscheibe von der Abtriebswelle oder einer Halterung der Abtriebswelle in axialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle vollständig entfernbar ist. Ein solcher Abstand der Seitenabschnitte kann es folglich ermöglichen, beispielsweise Befestigungsmittel zu entfernen, mit welchen die Bremsscheibe an einer Halterung der Abtriebswelle oder der Abtriebswelle selbst zum drehfesten Verbinden mit der Abtriebswelle befestigt ist, um die Bremsscheibe in axialer Richtung von der Abtriebswelle oder deren Halterung lösen und daraufhin frei in radialer Richtung aus der Aufnahmevertiefung entnehmen zu können. Dies kann insbesondere eine einfache und schnelle Montage und Demontage der Bremsscheibe bei einem vollständig eingebauten und beispielsweise mit einem Achsgehäuse eines Fahrzeugs verbundenen Achsantrieb ermöglichen.
Bei einigen Ausführungsformen können der Ausgangsabschnitt der Antriebswelle und der Eingangsabschnitt der Abtriebswelle über zumindest eine Stirnradstufe antriebsmäßig miteinander gekoppelt sein. Insbesondere kann die Stirnradstufe dabei innerhalb eines Gehäuses des Achsantriebs angeordnet sein. Eine solche Stirnradstufe kann eine möglichst kompakte und direkte Übertragung der Antriebsleistung von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle ermöglichen, wobei durch eine geeignete Wahl der Zahnräder der Stirnradstufe insbesondere eine Untersetzung bzw. Übersetzung ins Langsame der Drehzahl von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle erfolgen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle und die Abtriebswelle drehfest mit einem jeweiligen Zahnrad der Stirnradstufe verbunden sind, wobei das Gehäuse eine Montageöffnung aufweisen kann, durch welche die Abtriebswelle in axialer Richtung in das Gehäuse einführbar ist, und wobei das Gehäuse eine Einsatzöffnung aufweisen kann, durch welche das Zahnrad der Abtriebswelle aus radialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle in das Gehäuse einsetzbar ist. Die Zahnräder können dabei als gesonderte Bauteile ausgebildet sein. Grundsätzlich kann aber auch zumindest eines der Zahnräder, insbesondere das mit der Antriebswelle verbundene Zahnrad, integral an der Antriebswelle bzw. der Abtriebswelle ausgebildet sein.
Indem lediglich die in radialer Richtung mit relativ geringerer Ausdehnung ausgebildete Abtriebswelle durch die Montageöffnung einzubringen ist, kann die Montageöffnung zum axialen Einsetzen der Abtriebswelle mit möglichst geringem und allenfalls geringfügig größerem Durchmesser als der Durchmesser der Abtriebswelle ausgebildet sein, um die Abtriebswelle möglichst exakt in dem Innenraum des Gehäuses und insbesondere einem integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt anordnen und lagern zu können. Das Zahnrad der Abtriebswelle mit relativ größerer radialer Ausdehnung kann hingegen aus radialer Richtung, insbesondere vor dem Einführen der Abtriebswelle, durch die Einsatzöffnung in einen Innenraum des Gehäuses eingeführt werden. Die Abtriebswelle kann daraufhin beispielsweise aus axialer Richtung durch eine Öffnung in einem zentralen Abschnitt des Zahnrades hindurchgeführt und innerhalb des Gehäuses drehfest mit dem Zahnrad verbunden werden, beispielsweise durch Aufschrumpfen oder Kalt- oder Eindehnen. Auch kann es vorgesehen sein, das Zahnrad mittels eines Form- und/oder Reibschlusses drehfest mit der Abtriebswelle zu koppeln, wozu das Zahnrad insbesondere über eine Zahnwellen-Verbindung mit der Abtriebswelle verbunden werden kann. Insbesondere kann die Einsatzöffnung in einem vollständig montierten Zustand des Achsantriebs vertikal untenliegend angeordnet sein.
Das Einführen des Zahnrads aus radialer Richtung durch die Einsatzöffnung ermöglicht es dabei insbesondere, ein Zahnrad mit verhältnismäßig großem Durchmesser in den Innenraum des Gehäuses einzubringen, ohne dass dazu eine Öffnung mit ähnlich großer radialer Ausdehnung ausgebildet werden muss, um das Zahnrad aus axialer Richtung einsetzen zu können. Vielmehr kann die Einsatzöffnung beispielsweise als ein flacher Schlitz und die Montageöffnung mit geringem Durchmesser ausgebildet sein, so dass durch diese Öffnungen eine einfache Montage erreicht werden kann, ohne das Gehäuse in relevanter Weise zu schwächen. Ferner können durch eine solche Einsatzöffnung auch Zahnräder mit relativ großem Durchmesser eingeführt werden, um die Stirnradstufe als Untersetzungsstufe ausbilden zu können und eine Untersetzung bzw. Übersetzung der Drehzahl ins Langsame von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu ermöglichen.
Das Gehäuse kann ferner eine Befestigungsvertiefung aufweisen, wobei die Einsatzöffnung in einem Boden der Befestigungsvertiefung ausgebildet ist, der gegenüber einer äußeren Umrandung der Befestigungsvertiefung in Bezug auf die Abtriebswelle radial nach innen versetzt ist. Zum Verschließen der Einsatzöffnung kann ferner ein Deckel vorgesehen sein, der an der Einsatzöffnung und folglich an dem Boden der Befestigungsvertiefung anbringbar sein kann. Der Deckel kann dabei insbesondere derart ausgebildet sein, dass er, wenn er die Einsatzöffnung verschließt, gegenüber der Umrandung der Einsatzöffnung radial nach innen versetzt angeordnet ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Deckel dabei nicht radial nach außen über die Umrandung der Befestigungsvertiefung hinaus. Der Deckel kann somit radial innenliegend durch die weiteren Teile des Gehäuses, insbesondere einen Lagerabschnitt, geschützt und entsprechend nicht exponiert angeordnet sein, so dass der Deckel vor äußeren Einflüssen und möglichen Beschädigungen während der Fahrt geschützt werden kann, was insbesondere bei einer in montiertem Zustand untenliegenden Ausrichtung der Einsatzöffnung wichtig ist.
Ein solcher radial nach innen versetzter Deckel ermöglicht folglich eine äußerst kompakte Bauweise und einfache Montage eines Achsantriebs mit zwei parallel zueinander ausgerichteten Wellen, die über eine Stirnradstufe miteinander verbunden sind, ohne dass die zur Montage erforderlichen Öffnungen eine Schwächung des Gehäuses zur Folge haben.
Insofern bezieht sich die Erfindung auch unabhängig von einem Achsantrieb mit Bremse, insbesondere mit Feststellbremse, auf einen Achsantrieb für ein Fahrzeug mit zumindest einer quer zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichteten antreibbaren Fahrzeugachse, umfassend eine Antriebswelle, die sich parallel zu der Längsrichtung erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt Antriebsleistung von einem Motor, insbesondere Elektromotor, zu empfangen und an einem Ausgangsabschnitt auszugeben, und eine Abtriebswelle, die sich versetzt zu der Antriebswelle parallel zu der Längsrichtung zwischen einem ersten Ende und einem dazu entgegengesetzten zweiten Ende erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt Antriebsleistung von dem Ausgangsabschnitt der Antriebswelle zu empfangen und an einem an dem ersten Ende angeordneten Kegelrad an die Fahrzeugachse auszugeben, wobei die Antriebswelle und die Abtriebswelle über eine Stirnradstufe antriebsmäßig miteinander gekoppelt sind, wobei der Achsantrieb ein Gehäuse mit einer Montageöffnung aufweist, durch welche die Abtriebswelle axial in einen Innenraum des Gehäuse einführbar ist, und wobei das Gehäuse eine Einsatzöffnung aufweist, durch welche ein drehfest mit der Abtriebswelle verbindbares Zahnrad der Stirnradstufe radial bezüglich der Abtriebswelle in den Innenraum des Gehäuses einführbar ist, wobei die Einsatzöffnung in einem Boden einer Befestigungsvertiefung des Gehäuses ausgebildet ist, der gegenüber einer äußeren Umrandung der Befestigungsvertiefung in Bezug auf die Abtriebswelle radial nach innen versetzt ist, und wobei das Gehäuse einen Deckel für die Einsatzöffnung umfasst, welcher, wenn er die Einsatzöffnung verschließt, gegenüber der Umrandung der Einsatzöffnung radial bezüglich der Abtriebswelle nach innen versetzt angeordnet ist.
Ausführungsformen des vorliegend offenbarten Achsantriebs mit Bremse sind auch für einen davon grundsätzlich unabhängigen Achsantrieb mit radial innenliegend angeordnetem Deckel zum Verschließen einer Einsatzöffnung möglich.
Bei einigen Ausführungsformen, grundsätzlich bezogen auf den offenbarten Achsantrieb mit Bremse, können der Ausgangsabschnitt der Antriebswelle und der Eingangsabschnitt der Abtriebswelle derart antriebsmäßig miteinander gekoppelt sein, dass bei der Übertragung der Antriebsleistung von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle eine Untersetzung erfolgt. Eine Rotation der Antriebswelle kann folglich ins Langsame übersetzt auf die Abtriebswelle übertragen werden, um insbesondere auch schnelldrehende Elektromotoren verwenden zu können. Durch eine solche Untersetzung kann einerseits das zum Antreiben der Fahrzeugachse erforderliche Drehmoment aufgebracht werden, während andererseits durch die gleichermaßen mit verringerter Drehzahl rotierende Bremsscheibe Schwingungen derselben und eine damit einhergehende Geräuschbildung minimiert bzw. vermieden werden können.
Der Achsantrieb kann dazu ausgebildet sein, derart in dem Fahrzeug montiert zu werden, dass die Antriebswelle vertikal versetzt zu der Abtriebswelle angeordnet ist. Insbesondere kann der Achsantrieb dabei zunächst komplett vormontiert bzw. zusammengesetzt und dann als Einheit in ein Achsgehäuse eingebaut oder an einem Achsgehäuse befestigt werden. Dabei kann die Antriebswelle insbesondere vertikal oberhalb der Abtriebswelle verlaufen, um einen Zugang auf die an der Abtriebswelle angeordnete Bremsscheibe von unten zu ermöglichen.
Bei einigen Ausführungsformen kann der Achsantrieb ferner ein Tellerrad umfassen, das mit dem Kegelrad kämmt. Durch ein solches Tellerrad kann insbesondere eine Umlenkung der Rotation des Kegelrads um die parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtete Abtriebswelle zu einer Rotation um die quer zu dieser Längsrichtung ausgerichtete Fahrzeugachse erreicht werden, um die Fahrzeugachse antreiben zu können.
Dabei kann der Achsantrieb ferner zumindest eine Halbwelle der Fahrzeugachse umfassen, wobei das Tellerrad drehfest mit der Halbwelle gekoppelt sein kann. Durch eine solche Kopplung kann die von dem Kegelrad auf das Tellerrad übertragene Rotation somit unmittelbar auf die Fahrzeugachse geleitet werden. Dabei kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass zwei Halbwellen der Fahrzeugachse drehfest mit dem Tellerrad verbunden sind, so dass an jeweiligen Enden der Halbwellen angeordnete Räder gleichmäßig mittels des Achsantriebs angetrieben werden können. Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass der Achsantrieb lediglich eine der Halbwellen antreibt und ein weiterer Achsantrieb mit einem weiteren Elektromotor zum Antreiben der anderen Halbwelle vorgesehen ist, so dass durch geeignete Ansteuerung der Elektromotoren jeweils verschiedene Drehzahlen von an den Enden der Halbwellen angeordneten Rädern erzeugt werden können, um beispielsweise das Durchfahren einer Kurve zu erleichtern. Insbesondere können die genannten Halbwellen dabei mehrteilig bzw. zumindest zweiteilig ausgebildet sein, wobei ein erster Teil unmittelbar mit dem Tellerrad verbunden sein kann, während ein zweiter Teil der Halbwelle beispielsweise über einen Flansch mit dem ersten Teil drehfest verbunden sein kann. Der erste Teil kann sich dabei ferner innerhalb eines Gehäuseabschnittes eines Gehäuses des Achsantriebs erstrecken.
Alternativ dazu kann der Achsantrieb ferner ein Differential zum Verteilen zumindest eines jeweiligen Teils der Antriebsleistung auf zwei Halbwellen der Fahrzeugachse umfassen, wobei das Tellerrad drehfest mit dem Differential gekoppelt sein kann. Abtriebswellen des Differentials können dabei mit einer jeweiligen Halbwelle der Fahrzeugachse drehfest, beispielsweise über einen Flansch, verbunden sein oder den Halbwellen entsprechen. Ferner kann das Differential in einem Gehäuseabschnitt angeordnet sein, welcher von einem Gehäuse des Achsantriebs umfasst oder mit einem solchen Gehäuse verbindbar ist. Auch durch ein solches Differential kann eine anteilige Verteilung der Antriebsleistung auf die Halbwellen und damit verbundene Räder erfolgen, um beispielsweise ein schnelleres Drehen eines außenliegenden Rades während des Durchfahrens einer Kurve zu ermöglichen.
Die Erfindung wird im Folgenden rein beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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, und
3A und 3B eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Achsantriebs sowie eine schematische Darstellung zweier derartiger Achsantriebe jeweils in Verbindung mit einer von dem jeweiligen Achsantrieb individuell angetriebenen jeweiligen Halbwelle einer Fahrzeugachse.

Die Figuren zeigen jeweils einen Achsantrieb 11 zum Antreiben einer quer zu einer Längsrichtung L eines nicht gezeigten Fahrzeugs ausgerichteten Fahrzeugachse 13. Dieser Achsantrieb 11 weist dabei eine parallel zu der Längsrichtung L ausgerichtete Antriebswelle 19 auf, welche über eine Stirnradstufe 69 mit einer sich ebenfalls parallel zu der Längsrichtung L und versetzt zu der Antriebswelle 19 erstreckenden Abtriebswelle 27 gekoppelt ist (vgl. 1 sowie die schematischen Darstellungen insbesondere der 2A und 3A).
Die Antriebswelle 19 umfasst einen Eingangsabschnitt 21, welcher einen Endabschnitt der Antriebswelle 19 bildet und dazu ausgebildet ist, Antriebsleistung von einem Elektromotor 23 zu empfangen (vgl. insbesondere 2A und 3A). Ferner weist die Antriebswelle 19 einen Ausgangsabschnitt 25 auf, an welchem ein drehfest mit der Antriebswelle 19 verbundenes Zahnrad 71 angeordnet ist, welches mit einem an einem Eingangsabschnitt 33 der Abtriebswelle 27 angeordneten Zahnrad 73 kämmt und zusammen mit diesem die genannte Stirnradstufe 69 zum Übertragen von Antriebsleistung von der Antriebswelle 19 auf die Abtriebswelle 27 bildet.
An einem ersten Ende 29 der Abtriebswelle 27 ist ferner ein Kegelrad 35 angeordnet, welches mit einem Tellerrad 87 kämmt, um Antriebsleistung auf die Fahrzeugachse 13 zu übertragen und dabei umzulenken. Wie aus den 2A und 2B bzw. 3A und 3B hervorgeht und wie nachstehend näher erläutert ist, kann das Tellerrad 87 dabei drehfest mit einer Halbwelle 15 oder 17 der Fahrzeugachse 13 verbunden sein, um die Antriebsleistung direkt auf ein an der jeweiligen Halbwelle 15 oder 17 angeordnetes Rad zu übertragen, oder das Tellerrad 87 kann drehfest mit einem Differentialkorb 91 eines Differentials 89 gekoppelt sein, mittels dessen die auf das Tellerrad 87 übertragene Antriebsleistung anteilig auf die beiden Halbwellen 15 und 17 verteilt werden kann.
Die Antriebswelle 19 und die Abtriebswelle 27 sind, zumindest teilweise, innerhalb eines Gehäuses 41 angeordnet, wobei insbesondere der Ausgangsabschnitt 25 der Antriebswelle 19 und der Eingangsabschnitt 33 der Abtriebswelle 27 und dementsprechend auch die Stirnradstufe 69 in einem Innenraum 49 des Gehäuses 41 angeordnet sind (vgl. 1). Dabei weist das Gehäuse 41 einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt 43 auf, welcher als ein einziges stoffschlüssiges Bauteil gefertigt ist und an welchem sich Lager 45, 46 und 47 für die Antriebswelle 19 bzw. die Abtriebswelle 27 abstützen. Durch diese Abstützung der Lager 45, 46 und 47 an dem integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt 43 können die jeweiligen Lager 45 und 46 der Antriebswelle 19 bzw. die Lager 47 der Abtriebswelle 27 exakt in Flucht zueinander ausgerichtet werden, um die hohen durch einen schnelldrehenden Elektromotor 23 generierten Drehzahlen insbesondere der Antriebswelle 19 handhaben und solche kompakt bauenden Elektromotoren 23 einsetzten zu können.
Während sich die Lager 47 der Abtriebswelle 27 und das Lager 46 der Antriebswelle 19 unmittelbar an dem Lagerabschnitt 43 abstützen, ist das im Bereich des Eingangsabschnitts 21 angeordnete Lager 45 der Antriebswelle 19 direkt an einem Flanschabschnitt 63 und über den Flanschabschnitt 63 mittelbar an dem Lagerabschnitt 43 abgestützt. Dieser Flanschabschnitt 63 dient insbesondere zum Anschließen eines Elektromotors 23 (vgl. 2A bis 3B) und kann an einem Außendurchmesser in dem Lagerabschnitt 43 zentriert werden. Der Flanschabschnitt 63 ist dabei in eine Öffnung des Lagerabschnitts 43 eingesetzt, so dass er in Bezug auf die Antriebswelle 27 radial zwischen dem Lager 45 und dem Lagerabschnitt 43 angeordnet ist und dabei radial einerseits an das Lager 45 und andererseits an den Lagerabschnitt 43 unmittelbar angrenzt. Der Flanschabschnitt 63 und der Lagerabschnitt 43 können ferner durch geeignete Passungs- bzw. Toleranzwahl präzise zueinander ausgerichtet werden, wobei der Flanschabschnitt 63 mittels mehrerer Befestigungsmittel 113, insbesondere Schrauben, an dem Lagerabschnitt 43 befestigt werden kann. Dadurch können die Lager 45 und 46, trotz der lediglich mittelbaren Abstützung des Lagers 45 an dem Lagerabschnitt 43, exakt in Flucht zueinander positioniert werden, um eine präzise Ausrichtung der Antriebswelle 19 parallel zu der Längsrichtung L des Fahrzeugs sicherzustellen. Ferner kann durch das präzise Ausrichten und Zentrieren des Flanschabschnitts 63 in dem Lagerabschnitt 43 auch eine exakte Ausrichtung des Elektromotors 23 über den Flanschabschnitt 63 zum Verbinden mit dem Eingangsabschnitt 21 der Antriebswelle 19 sichergestellt werden.
Die Zahnräder 71 und 73 der Antriebswelle 19 bzw. der Abtriebswelle 27 sind hier derart ausgebildet, dass an der Stirnradstufe 29 eine Untersetzung bzw. eine Übersetzung der Drehzahl der Antriebswelle 19 ins Langsame erfolgt und die Abtriebswelle 27 gegenüber der Antriebswelle 19 verlangsamt rotiert. Insbesondere bei der Verwendung schnelldrehender Elektromotoren 23 zum Übertragen von Antriebsleistung auf den Eingangsabschnitt 21 der Antriebswelle 19 können durch eine solche Untersetzungsstufe die notwendigen Drehmomente zum Antreiben der Fahrzeugachse 13 erreicht werden.
Darüber hinaus bildet der Innenraum 49 des Gehäuses 41 einen gemeinsamen Ölraum 51, so dass die Lager 45, 46 und 47 einerseits ohne Pumpe geschmiert werden können und andererseits eine größere Fläche zum Abführen von durch die schnell rotierende Antriebswelle 19 erzeugter Abwärme zur Verfügung gestellt werden kann. Von der Antriebswelle 19 generierte Abwärme kann somit auch in einem Bereich der Abtriebswelle 27 abgeführt werden, welche aufgrund ihrer verlangsamten Rotation eine geringere Menge an Abwärme erzeugt. Insbesondere kann dieser gemeinsame Ölraum 51 ferner über das erste Ende 29 der Abtriebswelle 27, an welchem das Kegelrad 35 angeordnet ist, mit einem Achsraum 117 kommunizieren, in welchen das Kegelrad 35 hineinragt. Dies kann eine weitere Vergrößerung der Abstrahlfläche zum Abführen von Abwärme sowie eine Schmierung des Achsantriebs 11 über einen Rädertrieb und einen Abstreifer in einem Reservoir ermöglichen, ohne dass eine Pumpe erforderlich ist. Der Achsraum 117 kann dabei insbesondere von einem Achsraumgehäuseabschnitt 115 umgeben sein, welcher mittels jeweiliger Befestigungsmittel 113 mit dem Lagerabschnitt 43 verbunden ist. Dieser Achsraumgehäuseabschnitt 115 kann somit Teil des Gehäuses 41 des Achsantriebs 11 sein, so dass der gesamte Achsantrieb 11 bzw. dessen Gehäuse 41 vormontiert und als vollständige Einheit mit einem Achsgehäuse 53 der Fahrzeugachse 13 verbunden werden kann (vgl. auch 2B und 3B).
Wie 1 ferner zeigt, weist das Gehäuse 41 eine an dem Lagerabschnitt 43 ausgebildete Montageöffnung 75 auf, durch welche die Abtriebswelle 27 aus axialer Richtung in den Innenraum des Gehäuses 41 einsetzbar ist. Um auch das mit verhältnismäßig großem Durchmesser ausgebildete Zahnrad 73 in den Innenraum des Gehäuses 41 einbringen und mit der Abtriebswelle 27 verbinden zu können, weist das Gehäuse 41 an einer im montierten Zustand des Achsantriebs 11 unteren Seite eine Einsatzöffnung 77 auf, durch welche das Zahnrad 73 radial bezüglich der Abtriebswelle 27 in den Innenraum 49 des Gehäuses 41 einsetzbar ist. Dies ermöglicht es, während einer Montage des Achsantriebs 11 zunächst das Zahnrad 73 aus radialer Richtung durch die Einsatzöffnung 77 in den Innenraum 49 einzubringen und daraufhin die Abtriebswelle 27 passgenau aus axialer Richtung durch die Montageöffnung 75 in den Innenraum 49 einzuschieben und präzise zwischen den Lagern 47 anzuordnen. Daraufhin kann die Abtriebswelle 27 mit dem Zahnrad 73 drehfest verbunden werden, beispielsweise durch Aufschrumpfen oder Kalt- bzw. Eindehnen. Auch eine form- und/oder reibschlüssige Verbindung, insbesondere über einer Zahnwellen-Verbindung, kann vorgesehen sein. insbesondere kann das Kegelrad 35 bereits vor dem Einsetzen der Abtriebswelle 27 in den Innenraum des Gehäuses 41 mit der Abtriebswelle 27 verbunden oder einteilig mit der Abtriebswelle 27 ausgebildet sein.
Um die Einsatzöffnung 77 nach dem Einsetzen des Zahnrads 73 verschließen zu können, weist das Gehäuse 41 einen Deckel 79 auf, welcher an einem Boden 85 einer Befestigungsvertiefung 81 mittels mehrerer Befestigungsmittel 113 befestigt ist. Durch das Anbringen des Deckels 79 in der Befestigungsvertiefung 81 ist der Deckel 79 gegenüber einer äußeren Umrandung 83 der Befestigungsvertiefung 81 radial bezüglich der Abtriebswelle 27 nach innen versetzt und ragt dabei nicht radial nach außen über die Umrandung 83 hinaus. Auf diese Weise ist der Deckel 79, insbesondere während einer Fahrt mit dem Fahrzeug, vor externen Einflüssen und Beschädigungen geschützt. Die Montageöffnung 75 sowie die durch den Deckel 79 verschließbare Einsatzöffnung 77 ermöglichen somit eine einfache und komfortable Montage des Achsantriebs 11, wobei durch das zweiseitige Einbringen der Abtriebswelle 27 und des Zahnrads 73 eine äußerst kompakte Ausbildung des Achsantriebs 11 erreicht werden kann. Durch das Versetzen des Deckels 79 radial nach innen kann eine mögliche Schwächung des Gehäuses 41 durch die an dessen Unterseite angeordnete Einsatzöffnung 77 oder einen anderweitig und exponiert positionierten Deckel 79 zuverlässig verhindert werden.
Während der bereits erwähnte gemeinsame Ölraum 51 durch das aus dem Gehäuse 41 austretende erste Ende 29 der Abtriebswelle 27 sowie das daran angeordnete Kegelrad 35 mit dem Achsraum 117 kommuniziert, ragt die Abtriebswelle 27 mit einem dem ersten Ende 29 entgegengesetzten zweiten Ende 31 durch Dichtungen 111 abgedichtet aus dem Gehäuse 41 heraus. An diesem zweiten Ende 31 ist über eine Halterung 67 eine Bremsscheibe 39 einer Bremse 37 drehfest mit der Abtriebswelle 27 verbunden. Durch die Dichtung 111 läuft die Bremsscheibe 39 dabei vollständig im Trockenen, so dass die Bremse 37 als trockene Bremse ausgeführt ist. Die Bremsscheibe 39 ist ferner bezüglich der Längsrichtung L zwischen dem Eingangsabschnitt 21 der Antriebswelle 19 und dem Eingangsabschnitt 33 der Abtriebswelle 27 angeordnet, sodass der Achsantrieb 11 durch die Ausbildung mit der Bremsscheibe 39 keinerlei relevante Verlängerung entlang der Längsrichtung L erfährt.
Die Bremse 37 weist ferner einen Bremssattel 65 auf, welcher schwimmend gelagert an einer Außenseite des Gehäuses 41 befestigt ist, indem er parallel zur Längsrichtung L mit dem Gehäuse 41 verschraubt ist. Insbesondere ist der Bremssattel 65 dabei an einer in einem montierten Zustand des Achsantriebs 11 unteren Seite des Gehäuses 41 angeordnet, so dass der Bremssattel 65 nach einem Lösen der Verschraubung in einfacher Weise in radialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle 27 entfernt werden kann, um einen Zugriff auf die Bremsscheibe 39 zu ermöglichen.
Die Bremse 37 fungiert dabei als Feststellbremse und ist dazu vorgesehen, durch einen Eingriff des Bremssattels 65 in die Bremsscheibe 39 das Fahrzeug im Stillstand zuverlässig gegen ein Wegrollen zu sichern. Zusätzlich dient die Bremse 37 auch dazu, eine Notbremsfunktion bereitzustellen. Dazu kann der Bremssattel 65 während der Fahrt aktiv außer Eingriff mit der Bremsscheibe 39 gebracht werden, wobei er dazu ausgebildet ist, bei einem Ausfall oder einer Störung des dazu erforderlichen Drucks automatisch in Eingriff zu der Bremsscheibe 39 zu geraten und das Fahrzeug zu bremsen.
Während die Bremsscheibe 39 vollständig außerhalb des Gehäuses 41 bzw. dessen Innenraums 49 angeordnet ist, bildet das Gehäuse 41 eine Aufnahmevertiefung 57, welche in axialer Richtung durch zwei Seitenabschnitte 59 und 61 begrenzt wird und einen von der jeweiligen Drehstellung der Bremsscheibe 39 abhängigen Umfangsbereich 55 der Bremsscheibe 39 umgibt. Diese Seitenabschnitte 59 und 61 erstrecken sich radial bezüglich der Antriebswelle 19 nach außen und sind radial innenliegend axial miteinander verbunden. Dabei ist der Seitenabschnitt 59 durch den mit dem Lagerabschnitt 43 verbundenen Flanschabschnitt 63 gebildet, wohingegen der Seitenabschnitt 61 von dem Lagerabschnitt 43 selbst gebildet ist. Der Seitenabschnitt 59 erstreckt sich im Wesentlichen geradlinig in radialer Richtung bezüglich der Antriebswelle 19 nach außen, während der Seitenabschnitt 61 eine Struktur aufweist und sich der Abstand in axialer Richtung zwischen dem Seitenabschnitt 61 und der Bremsscheibe 39 in radialer Richtung verändert. Dementsprechend ist die Aufnahmevertiefung 57 im Wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei die Seitenabschnitte 59 und 61 nicht notwendigerweise geradlinig ausgebildete Schenkel dieser U-förmigen Aufnahmevertiefung 57 bilden.
Durch die Aufnahmevertiefung 57 kann eine hohe Integration der Bremse 37 bzw. von deren Bremsscheibe 39 in den Achsantrieb erreicht werden. Die verschachtelte Bauweise des Gehäuses 41 ermöglicht es, den Umfangsbereich 55 der Bremsscheibe 39 in einem Abschnitt des Achsantriebs 11 anzuordnen, welcher ohnehin durch die Stirnradstufe 69 sowie den Flanschabschnitt 63 eine gewisse Ausdehnung des Achsantriebs 11 in radialer Richtung bezüglich der Antriebswelle 19 bzw. der Abtriebswelle 27 erfordert. Indem die Ausdehnung des Umfangsabschnitts 55, welcher von den Seitenabschnitten 59 und 61 umgeben ist, in radialer Richtung zumindest nahezu dem Radius der Bremsscheibe 39 entspricht, erfordert die Ausbildung des Achsantriebs 11 mit der Bremse 37 bzw. der Bremsscheibe 39 lediglich eine minimale zusätzliche Ausdehnung des Achsantriebs 11 von allenfalls etwa einem Radius der Bremsscheibe 39 in radialer Richtung. Vorliegend ist hingegen auch dieser radiale Bauraum bereits ohnehin durch das Zahnrad 73 der Abtriebswelle 27 beansprucht, so dass die Ausbildung des Achsantriebs 11 mit der Bremsscheibe 39 im Wesentlichen keine zusätzliche Ausdehnung des Achsantriebs 11 in radialer Richtung zur Folge hat. Insbesondere kann der Achsantrieb 11 dadurch auf äußerst platzsparende Weise mit einer Feststellbremsfunktion und/oder Notbremsfunktion ausgestattet werden.
In Längsrichtung L ist der zum Anschließen des Elektromotors 23 benötigte Flanschabschnitt 63 lediglich geringfügig axial versetzt angeordnet, um einen Freiraum bzw. die Aufnahmevertiefung 57 für die Bremsscheibe 39 zu schaffen. Die Ausbildung des Achsantriebs 11 mit einer Bremsscheibe 39 erfordert somit auch in Längsrichtung L lediglich eine äußerst geringe zusätzliche Ausdehnung des Achsantriebs 11, so dass diese verschachtelte Bauweise des Achsantriebs 11 bzw. dessen Gehäuses 41 einen wunschgemäß kompakt bauenden Achsantrieb 11 ermöglichen kann.
Ferner kann der Abstand der Seitenabschnitte 59 und 61 in axialer Richtung derart bemessen sein, dass die Bremsscheibe 39 in axialer Richtung von der Halterung 67 vollständig gelöst werden kann. Um die Bremsscheibe 39 beispielsweise auswechseln zu können, kann folglich zunächst der Bremssattel 65 von dem Gehäuse 41 gelöst und in radialer Richtung entfernt werden. Daraufhin können auch die Befestigungsmittel 113, mit welchen die Bremsscheibe 39 an der Halterung 76 befestigt ist, gelöst und entfernt werden, woraufhin die Bremsscheibe 39 in axialer Richtung von der Halterung 76 bzw. der Abtriebswelle 27 entfernt und in radialer Richtung aus der Aufnahmevertiefung 57 entnommen werden kann. Der Achsantrieb 11 ist folglich derart ausgebildet, dass die Bremsscheibe 39 ohne Zerlegen oder Öffnen des Gehäuses 41 bzw. ohne Entfernen einzelner Gehäuseteile ausgebaut werden kann.
Ferner rotiert auch die Bremsscheibe 39 aufgrund der an der Stirnradstufe 69 erfolgenden Untersetzung der Drehzahl von der Antriebswelle 19 auf die Abtriebswelle 27 während einer Fahrt des Fahrzeuges mit gegenüber der Antriebselement 19 verringerter Drehzahl. Durch diese verringerte Drehzahl kann insbesondere verhindert werden, dass sich starke Schwingungen der Bremsscheibe 39 ausbilden, so dass eine Geräuschbildung oder eventuelle Instabilitäten des Achsantriebs 11 bei der Verwendung schnelldrehender Elektromotoren 23 zum Antreiben der Antriebswelle 19 vermieden werden können.
Die 2A und 2B zeigen schematisch eine Ausführungsform des Achsantriebs 11 sowie dessen Verbindung mit einem Achsgehäuse 53. Dabei ist an dem Flanschabschnitt 63 ein Elektromotor 23 angeschlossen, welcher Antriebsleistung an den Eingangsabschnitt 21 der Antriebswelle 19 ausgibt, welche die Antriebsleistung an dem Ausgangsabschnitt 25 an den Eingangsabschnitt 33 der Abtriebswelle 27 überträgt. Die Antriebswelle 19 und die Abtriebswelle 27 sind dabei über die Stirnradstufe 69 miteinander verbunden, wobei durch die Zahnräder 71 und 73 eine Untersetzung der Drehzahl von der Antriebswelle 19 auf die Abtriebswelle 27 erfolgt. An dem zweiten Ende der Abtriebswelle 27 ist die außerhalb des Gehäuses 41 des Achsantriebs 11 in der von dem Gehäuse 41 gebildeten Aufnahmevertiefung 57 aufgenommene Bremsscheibe 39 angeordnet, welche Teil der Bremse 37 ist. An dem zu dem zweiten Ende 31 entgegengesetzten ersten Ende 29 der Abtriebswelle 27 ist das Kegelrad 35 angeordnet, welches mit dem Tellerrad 87 kämmt.
Das Tellerrad 87 ist bei dieser Ausführungsform drehfest mit einem Differentialkorb 91 eines Differentials 89 verbunden, dessen Abtriebswellen mit einer jeweiligen Halbwelle 15 bzw. 17 einer Fahrzeugachse 13 drehfest verbunden sind. Die Ausgleichsräder 93 des Differentials 89 ermöglichen es dabei, über das Kegelrad 35 und das Tellerrad 87 empfangene Antriebsleistung anteilig auf die Halbwellen 15 und 17 zu übertragen.
Wie 2B zeigt, ist das Gehäuse 41 des Achsantriebs 11 mit dem Achsgehäuse 53 verbindbar, wobei der Achsantrieb 11 insbesondere zunächst vormontiert und daraufhin als vollständige Einheit in das Achsgehäuse 53 eingesetzt werden kann. Die Fahrzeugachse 13 ist dabei als Außenplanetenachse 107 ausgebildet und weist an den Enden der Halbwellen 15 und 17 jeweilige Planetengetriebe 97 auf, mittels derer die Drehzahl der Halbwellen 15 und 17 untersetzt bzw. ins Langsame übersetzt auf eine jeweilige Radnabe 95 zum Antreiben eines Rades übertragen wird.
Die Untersetzung erfolgt dabei, indem die Halbwellen 15 und 17 drehfest mit einem jeweiligen Sonnenrad 101 verbunden sind, welches von mehreren Planetenrädern 103 umgeben ist. Ein konzentrisch zu dem Sonnenrad 101 angeordnetes und dieses umgebendes Hohlrad 99 ist drehfest gehalten, während die Planetenräder 103 um Achsen drehen, die auf einem das Sonnenrad 101 umlaufenden Steg 105 gelagert sind. Der Steg 105 ist dabei drehfest mit der Radnabe 95 verbunden, so dass diese mit der im Vergleich zu dem Sonnenrad 101 bzw. einer jeweiligen der Halbwellen 13 und 15 untersetzten Drehzahl des Stegs 105 rotiert. Auch solche Außenplanetenachsen 107 können insbesondere bei der Verwendung schnell drehender Elektromotoren 23 zum weiteren Untersetzen der Drehzahl und Erhöhen des Drehmoments vorgesehen sein.
Bei der in 3A und 3B gezeigten Ausführungsform ist anstelle des Differentials 89 lediglich ein Tellerrad 87 vorgesehen, welches mit einem an einem zweiten Ende einer Abtriebswelle 27 angeordneten Kegelrad 35 kämmt und drehfest mit zumindest einer Halbwelle 15 oder 17 verbunden ist. Wie 3A zeigt, kann das Tellerrad 87 dabei drehfest mit beiden Halbwellen 15 und 17 verbunden sein, um die gesamte Fahrzeugachse 13 unmittelbar anzutreiben.
Alternativ dazu ist es, wie in 3B veranschaulicht, auch möglich, zum Antreiben der Halbwellen 15 und 17 für jede Halbwelle 15, 17 jeweils einen gesonderten Achsantrieb 11 mit gesondertem Elektromotor 23 vorzusehen. Dabei ist jede der Halbwellen 15 und 17 mit einem Tellerrad 87 drehfest verbunden, so dass die Elektromotoren 23 die Halbwellen 15 und 17 individuell bzw. unabhängig voneinander antreiben können. Auch dadurch kann eine Antriebsleistung situationsabhängig anteilig auf die beiden Halbwellen 15 und 17 übertragen werden, um beispielsweise ein schnelleres Drehen eines außen laufenden Rades beim Durchfahren einer Kurve zu ermöglichen. Wiederum ist die Fahrzeugachse 13 als Außenplanetenachse 107 mit jeweiligen als Untersetzungsgetriebe wirkenden Planetengetrieben 97 zum Übertragen der Rotation auf die Räder vorgesehen. Grundsätzlich kann der hierin offenbarte Achsantrieb 11 jedoch zum Antreiben von Fahrzeugachsen 13 jedweder Art vorgesehen sein.
Der hierin offenbarte Achsantrieb 11 ermöglicht folglich eine äußerst kompakte Bauweise mit hoher Integration einer Bremse 37, insbesondere einer Feststellbremse, und deren Bremsscheibe 39 in den Achsantrieb 11. Ferner ermöglicht die Verlangsamung der Drehzahl von der Antriebswelle 19 auf die Abtriebswelle 27 und die damit drehfest verbundene Bremsscheibe 39 den Einsatz schnelldrehender und kompakt bauender Elektromotoren 23, ohne dass die schnellen Rotationen zu starken Schwingungen der Bremsscheibe 39 führen, welche den Achsantrieb 11 eventuell beschädigen und eine starke Geräuschbildung zur Folge haben können. Die Ausbildung des Achsantriebs 11 mit einem Gehäuse 41, welches einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt 43 aufweist, kann darüber hinaus eine exakte Ausrichtung der Lager 45, 46 und 47 der Antriebswelle 19 und der Abtriebswelle 27 ermöglichen, um die hohen Drehzahlen eines schnell drehenden Elektromotors 23 handhaben zu können.
Bezugszeichenliste

11: Achsantrieb
13: Fahrzeugachse
15: erste Halbwelle
17: zweite Halbwelle
19: Antriebswelle
21: Eingangsabschnitt der Antriebswelle
23: Elektromotor
25: Ausgangsabschnitt der Antriebswelle
27: Abtriebswelle
29: erstes Ende
31: zweites Ende
33: Eingangsabschnitt der Abtriebswelle
35: Kegelrad
37: Bremse
39: Bremsscheibe
41: Gehäuse
43: Lagerabschnitt
45: antriebsseitiges Lager der Antriebswelle
46: abtriebsseitiges Lager der Antriebswelle
47: Lager der Abtriebswelle
49: Innenraum des Gehäuses
51: gemeinsamer Ölraum
i 53: Achsgehäuse
55: Umfangsbereich der Bremsscheibe
57: Aufnahmevertiefung
59: Seitenabschnitt
61: Seitenabschnitt
63: Flanschabschnitt
65: Bremssattel
67: Halterung
69: Stirnradstufe
71: Zahnrad der Antriebswelle
73: Zahnrad der Abtriebswelle
75: Montageöffnung
77: Einsatzöffnung
79: Deckel
81: Befestigungsvertiefung
83: äußere Umrandung der Befestigungsvertiefung
85: Boden der Befestigungsvertiefung
87: Tellerrad
89: Differential
91: Differentialkorb
93: Ausgleichsrad
95: Radnabe
97: Planetengetriebe
99: Hohlrad
101: Sonnenrad
103: Planetenrad
105: Steg
107: Außenplanetenachse
111: Dichtung
113: Befestigungsmittel
115: Achsraumgehäuseabschnitt
117: Achsraum
L: Längsrichtung des Fahrzeugs

Claims

Achsantrieb (11) für ein Fahrzeug mit zumindest einer quer zu einer Längsrichtung (L) des Fahrzeugs ausgerichteten antreibbaren Fahrzeugachse (13), umfassend - eine Antriebswelle (19), die sich parallel zu der Längsrichtung (L) des Fahrzeugs erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt (21) Antriebsleistung von einem Elektromotor (23) zu empfangen und an einem Ausgangsabschnitt (25) auszugeben, - eine Abtriebswelle (27), die sich versetzt zu der Antriebswelle (19) parallel zu der Längsrichtung (L) des Fahrzeugs zwischen einem ersten Ende (29) und einem dazu entgegengesetzten zweiten Ende (31) erstreckt und dazu ausgebildet ist, an einem Eingangsabschnitt (33) Antriebsleistung von dem Ausgangsabschnitt (25) der Antriebswelle (19) zu empfangen und über ein an dem ersten Ende (29) angeordnetes Kegelrad (35) an die Fahrzeugachse (13) auszugeben, und - eine Bremse (37), insbesondere eine Feststellbremse, mit einer Bremsscheibe (39), die an dem zweiten Ende (31) der Abtriebswelle (27) angeordnet und bezüglich der Längsrichtung (L) des Fahrzeugs zwischen dem Eingangsabschnitt (21) der Antriebswelle (19) und dem Eingangsabschnitt (33) der Abtriebswelle (27) angeordnet ist.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 1, wobei der Achsantrieb (11) ferner ein Gehäuse (41) umfasst, in dem die Antriebswelle (19) und die Abtriebswelle (27) aufgenommen sind, wobei der Ausgangsabschnitt (25) der Antriebswelle (19) und der Eingangsabschnitt (33) der Abtriebswelle (27) innerhalb des Gehäuses (41) angeordnet sind.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (41) einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt (43) aufweist oder durch einen integral einteilig ausgebildeten Lagerabschnitt (43) gebildet wird, an welchem Lager (45, 46, 47) zur Lagerung der Antriebswelle (19) und/oder der Abtriebswelle (27) abgestützt sind.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Innenraum (49) des Gehäuses (41) einen gemeinsamen Ölraum (51) für die Antriebswelle (19) und die Abtriebswelle (27) definiert.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 4, wobei der Achsantrieb (11) derart ausgebildet ist, dass der gemeinsame Ölraum (51) mit einem Achsraum (117) kommuniziert, in welches das Kegelrad (35) hineinragt.
Achsantrieb (11) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Bremsscheibe (39) außerhalb des Gehäuses (41) angeordnet ist.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 6, wobei sich das Gehäuse (41) derart um die Bremsscheibe (39) herum erstreckt, dass es einen Umfangsbereich (55) der Bremsscheibe (39) axial beidseitig umgibt.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 7, wobei an dem Gehäuse (41) eine Aufnahmevertiefung (57) für die Bremsscheibe (39) ausgebildet ist, die zwei Seitenabschnitte (59, 61) aufweist, welche bezüglich der Antriebswelle (19) radial nach außen weisen und radial innen axial miteinander verbunden sind, wobei der genannte Umfangsbereich (55) der Bremsscheibe (39) zwischen den Seitenabschnitten (59, 61) angeordnet ist.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 8, wobei die Aufnahmevertiefung (57) zumindest teilweise durch einen zur Befestigung des Elektromotors (23) an dem Gehäuse (41) vorgesehenen Flanschabschnitt (63) des Gehäuses (41) gebildet wird.
Achsantrieb (11) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Bremse (37) einen Bremssattel (65) umfasst, der an einer Außenseite des Gehäuses (41) befestigt, insbesondere schwimmend gelagert, ist.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 10, wobei der Bremssattel (65) der Bremse (37) und die Aufnahmevertiefung (57) des Gehäuses (41) bezüglich der Abtriebswelle (27) diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Achsantrieb (11) dazu ausgebildet ist, dass die Bremsscheibe (39) ohne Zerlegen oder Öffnen des Gehäuses (41) ausgebaut werden kann, indem zunächst der Bremssattel (65) von dem Gehäuse (41) gelöst und dann radial bezüglich der Abtriebswelle (27) von dem Gehäuse (41) entfernt wird und die Bremsscheibe (39) von dem zweiten Ende (31) der Abtriebswelle (27) gelöst und dann radial bezüglich der Antriebswelle (19) aus der Aufnahmevertiefung (57) entnommen wird.
Achsantrieb (11) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Abstand der Seitenabschnitte (59, 61) der Aufnahmevertiefung (57) derart bemessen ist, dass die Bremsscheibe (39) von der Abtriebswelle (27) oder einer Halterung (67) der Abtriebswelle (27) in axialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle (27) vollständig entfernbar ist.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgangsabschnitt (25) der Antriebswelle (19) und der Eingangsabschnitt (33) der Abtriebswelle (27) über zumindest eine Stirnradstufe (69) antriebsmäßig miteinander gekoppelt sind.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 14, wobei die Antriebswelle (19) und die Abtriebswelle (27) drehfest mit einem jeweiligen Zahnrad (71, 73) der Stirnradstufe (69) verbunden sind, wobei das Gehäuse (41) eine Montageöffnung (75) aufweist, durch welche die Abtriebswelle (27) in axialer Richtung in das Gehäuse (41) einführbar ist, und wobei das Gehäuse (41) eine Einsatzöffnung (77) aufweist, durch welche das Zahnrad (71) der Abtriebswelle (27) aus radialer Richtung bezüglich der Abtriebswelle (27) in das Gehäuse (41) einsetzbar ist.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 15, wobei die Einsatzöffnung (77) in einem Boden (85) einer Befestigungsvertiefung (81) des Gehäuses (41) ausgebildet ist, der gegenüber einer äußeren Umrandung (83) der Befestigungsvertiefung (81) in Bezug auf die Abtriebswelle (27) radial nach innen versetzt ist.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgangsabschnitt (25) der Antriebswelle (19) und der Eingangsabschnitt (21) der Abtriebswelle (27) derart antriebsmäßig miteinander gekoppelt sind, dass bei der Übertragung der Antriebsleistung von der Antriebswelle (19) auf die Abtriebswelle (27) eine Untersetzung erfolgt.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Achsantrieb (11) dazu ausgebildet ist, derart in dem Fahrzeug montiert zu werden, dass die Antriebswelle (19) vertikal versetzt zu der Abtriebswelle (27) angeordnet ist.
Achsantrieb (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Achsantrieb (11) ferner ein Tellerrad (87) umfasst, das mit dem Kegelrad (35) kämmt.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 19, wobei der Achsantrieb (11) ferner zumindest eine Halbwelle (15, 17) der Fahrzeugachse (13) umfasst, und wobei das Tellerrad (87) drehfest mit der Halbwelle gekoppelt ist.
Achsantrieb (11) nach Anspruch 19, wobei der Achsantrieb (11) ferner ein Differential (89) zum Verteilen zumindest eines jeweiligen Teils der Antriebsleistung auf zwei Halbwellen (15, 17) der Fahrzeugachse (13) umfasst, und wobei das Tellerrad (87) drehfest mit dem Differential (89) gekoppelt ist.