DE112019002386T5

DE112019002386T5 - Achsanordnung für Niederflurfahrzeug

Info

Publication number: DE112019002386T5
Application number: DE112019002386.1T
Authority: DE
Inventors: Shaun Mepham; Christopher G. Baillie
Original assignee: Allison Transmission Inc
Current assignee: Allison Transmission Inc
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2021-02-25
Also published as: GB2595791B; WO2019217861A1; GB2587157B; GB2595791A; US20230081161A1; GB202017522D0; US20210245599A1; US11505061B2; CN112218766A; GB202112058D0; GB2587157A

Abstract

Eine Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug wird hierin beschrieben. Die Achsanordnung weist ein Achsgehäuse und eine Antriebseinheit zum Antreiben einer Radanordnung auf. Das Achsgehäuse weist ein erstes Getriebe, ein zweites Getriebe und eine Gestellanordnung auf, welche das erste Getriebe mit dem zweiten Getriebe koppelt. Die Achsanordnung weist eine erste und zweite Nabenanordnung auf, welche eine erste Drehachse bilden. Das erste Getriebe weist einen elektrischen Motor auf, welcher mit einem Getriebe gekoppelt ist, welches verwendet wird, um eine Ausgangswelle zu drehen. Das erste Getriebe weist ferner ein Differenzial auf, welches für eine Drehung mit dem Getriebe angebracht ist, und ein erstes Verteilergetriebe, welches für eine Drehung mit dem Differenzial angebracht ist. Die Achsanordnung weist ferner eine Portalachse auf, welche für eine Drehung mit dem ersten Verteilergetriebe angebracht ist und sich von dem ersten Getriebe zu dem zweiten Getriebe erstreckt, wobei die Portalachse eine zweite Drehachse bildet, welche zu der ersten Drehachse der Nabenanordnungen versetzt ist. Das zweite Getriebe weist ein zweites Verteilergetriebe auf, welches für eine Drehung mit der Portalachse angebracht ist und ausgestaltet ist, die zweite Nabenanordnung anzutreiben.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen Vereinigte Staaten Anmeldung Nr. 62/669,743, eingereicht am 10. Mai 2018. Die in der zuvor genannten Anmeldung dargelegten Offenbarungen sind hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit enthalten.
HINTERGRUND
Um das Ein- und Aussteigen zu erleichtern, ist es wünschenswert, dass ein Kraftfahrzeug einen Boden hat, welcher so niedrig wie möglich zum Untergrund ist. Busse und Personentransporter, üblicherweise als Niederflurfahrzeuge bezeichnet, sind Beispiele für Fahrzeuge, welche von einer niedrigen Bodenhöhe profitieren. Durch das Minimieren der Bodenhöhe kann eine Stufe an einer Fahrzeugtür eliminiert werden, was wiederum einen leichteren Ein- und Ausstieg für die Kraftfahrzeugfahrgäste ermöglicht. Der Wegfall von Stufen ist besonders vorteilhaft für behinderte Fahrgäste und für Fahrgäste, welche Gegenstände, wie z.B. Kinderwagen, mitführen. Zur Steigerung von Leistung und Effizienz haben sich die Hersteller zunehmend elektrischen und hybriden Antriebssystemen für Niederflurfahrzeuge zugewandt. Um den Boden des Fahrzeugs so niedrig wie möglich zu halten, werden die Antriebsstrangkomponenten verlagert, um ein Eindringen in den Fahrzeugboden zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung eine Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug mit erhöhter Leistung und Effizienz bereit.
Figurenliste
Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden leicht erkennbar sein, da sie durch die Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.

1 ist eine Perspektivansicht einer Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug;
2 ist eine Draufsicht einer Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug;
3 ist eine aufgeschnittene Perspektivansicht einer Antriebseinheit für eine Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug;
4A ist eine Querschnittsansicht der Antriebseinheit der 3, welche in einem ersten Untersetzungsverhältnis gezeigt ist;
4B ist eine Querschnittsansicht der Antriebseinheit der 3, welche in einem zweiten Übersetzungsverhältnis gezeigt ist;
5 bis 8 sind Perspektivansichten der in 1 gezeigten Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug gemäß Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
9 ist eine Draufsicht eines hinteren Abschnitts der in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung;
10 ist eine Draufsicht einer linken Seite der in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung;
11 ist eine Draufsicht einer rechten Seite der in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung;
12 ist eine Ansicht von oben der in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung;
13 ist eine Ansicht von unten der in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung;
14 und 15 sind Perspektivansichten der in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung;
16 ist eine Ansicht von oben der in 15 gezeigten Achsanordnung;
17 ist eine Draufsicht eines hinteren Abschnitts der in 15 gezeigten Achsanordnung;
18 ist eine Draufsicht einer linken Seite der in 15 gezeigten Achsanordnung;
19 und 20 sind Perspektivansichten einer Gestellanordnung, welche mit der in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung verwendet werden kann, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
21 und 22 sind Perspektivansichten eines Abschnitts der in 19 und 20 gezeigten Gestellanordnung;
23 ist eine Draufsicht eines vorderen Abschnitts der in 21 gezeigten Gestellanordnung;
24 ist eine Draufsicht einer rechten Seite der in 21 gezeigten Gestellanordnung;
25 ist eine Ansicht von oben der in 21 gezeigten Gestellanordnung;
26 ist eine Ansicht von unten der in 21 gezeigten Gestellanordnung;
27 ist eine Perspektivansicht einer oberen Abdeckung, welche mit der in 19 und 20 gezeigten Gestellanordnung verwendet werden kann;
28 ist eine Ansicht einer oberen Fläche der in 27 gezeigten oberen Abdeckung;
29 ist eine Seitenansicht der in 27 gezeigten oberen Abdeckung;
30 ist eine Ansicht einer unteren Fläche der in 27 gezeigten oberen Abdeckung;
31 ist eine Perspektivansicht einer unteren Abdeckung, welche mit der in
19 und 20 gezeigten Gestellanordnung verwendet werden kann;
32 ist eine Ansicht einer oberen Fläche der in 31 gezeigten unteren Abdeckung;
33 ist eine Seitenansicht der in 31 gezeigten unteren Abdeckung;
34 ist eine Ansicht einer unteren Fläche der in 31 gezeigten unteren Abdeckung;
35 und 36 sind Perspektivansichten eines Getriebes, welches mit der in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung verwendet werden kann, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
37 ist eine Perspektivansicht eines Getriebegehäuses, welches mit dem in 35 und 36 gezeigten Getriebe verwendet werden kann;
38 ist eine Draufsicht eines Vorderseitenabschnitts des in 37 gezeigten Getriebegehäuses;
39 ist eine Draufsicht eines Rückseitenabschnitts des in 37 gezeigten Getriebegehäuses;
40 ist eine Ansicht von oben des in 37 gezeigten Getriebegehäuses;
41 ist eine Ansicht von unten des in 37 gezeigten Getriebegehäuses;
42 und 43 sind Seitenansichten des in 37 gezeigten Getriebegehäuses;
44 ist eine Perspektivansicht einer Getriebeabdeckung, welche mit dem in 35 und 36 gezeigten Getriebe verwendet werden kann;
45 ist eine Ansicht von oben der in 44 gezeigten Getriebeabdeckung;
46 ist eine Seitenansicht der in 44 gezeigten Getriebeabdeckung;
47 ist eine Ansicht von unten der in 44 gezeigten Getriebeabdeckung;
48 ist eine weitere aufgeschnittene Perspektivansicht der Antriebseinheit für eine Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug;
49 bis 52 sind Querschnittsansichten der in 48 gezeigten Antriebseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
53 ist eine aufgeschnittene Perspektivansicht der in 48 gezeigten Antriebseinheit;
54 ist eine Schnittansicht der Antriebseinheit der 53;
55 ist ein Blockdiagramm einer in 5 bis 8 gezeigten Achsanordnung;
56 ist eine weitere Perspektivansicht der in 1 gezeigten Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
57 ist eine Ansicht von oben der in 56 gezeigten Achsanordnung;
58 ist eine Ansicht von unten der in 56 gezeigten Achsanordnung;
59 ist eine Vorderansicht der in 56 gezeigten Achsanordnung;
60 ist eine Rückansicht der in 56 gezeigten Achsanordnung;
61 ist eine Seitenansicht von rechts der in 56 gezeigten Achsanordnung;
62 ist eine Seitenansicht von links der in 56 gezeigten Achsanordnung;
63 ist eine Perspektivansicht der in 56 gezeigten Gestellanordnung;
64 ist eine Ansicht von oben der in 63 gezeigten Gestellanordnung;
65 ist eine weitere Ansicht von oben der in 63 gezeigten Gestellanordnung;
66 ist eine Ansicht von unten der in 63 gezeigten Gestellanordnung;
67 ist eine Vorderansicht der in 63 gezeigten Gestellanordnung;
68 ist eine Rückansicht der in 63 gezeigten Gestellanordnung;
69 und 70 sind Seitenansichten der in 63 gezeigten Gestellanordnung;
71 ist eine Perspektivansicht der in 56 gezeigten Getriebeanordnung;
72 ist eine Vorderansicht des in 56 gezeigten Getriebegehäuses;
73 ist eine Rückansicht des in 56 gezeigten Getriebegehäuses;
74 ist eine Ansicht von oben des in 56 gezeigten Getriebegehäuses;
75 ist eine Ansicht von unten des in 56 gezeigten Getriebegehäuses;
76 und 77 sind Seitenansichten des in 56 gezeigten Getriebegehäuses;
78 ist eine weitere Perspektivansicht der in 56 gezeigten Getriebeanordnung;
79 ist eine Draufsicht einer Achsanordnung für ein Niederflurfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
80 bis 83 sind schematische Darstellungen der Achsanordnung der 79 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung; und
84 bis 94 sind Perspektivansichten der Radantriebseinheit, welche einen elektrischen Motor, ein Getriebe und eine Nabenanordnung aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Teile über die mehreren Ansichten hinweg bezeichnen, ist in 1 und 2 eine Achsanordnung 10 für ein Niederflurfahrzeug gezeigt. Die Achsanordnung 10 weist ein Achsgehäuse 12 mit einem Brückenabschnitt 14 und äußeren Abschnitten 16 auf, welche an gegenüberliegenden Enden des Brückenabschnitts 14 angeordnet sind. Jeder äußere Abschnitt 16 ist seitlich von dem anderen bezogen auf das Fahrzeug beabstandet angeordnet. Die Achsanordnung 10 weist ferner mit dem Achsgehäuse 12 gekoppelte Befestigungen 18 auf, welche verwendet werden können, um die Achsanordnung 10 an dem Fahrzeug anzubringen. Zusätzlich können Aufhängungssteuerarme 20 mit den Befestigungen 18 gekoppelt sein, um die Achsanordnung 10 beweglich an dem Fahrzeug anzubringen. Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit einem elektrischen Motor und einem Verbrennungsgenerator/Motor sein. Vorteilhafterweise können die Befestigungen 18 ausgestaltet sein, um der Achsanordnung 10 zu ermöglichen, in einem bestehenden Fahrzeug nachrüstbar zu sein. Zum Beispiel kann ein Niederflurbus, welcher ursprünglich mit einer herkömmlichen Achsanordnung ausgerüstet war, aufgerüstet werden, um die Achsanordnung 10 anstatt der herkömmlichen Achsanordnung aufzuweisen.
Ein Rad 22 ist mit jedem Ende der Achsanordnung 10 gekoppelt, um das Fahrzeug zu halten und Antriebsleistung auf eine Straßenfläche zu übertragen, wie es zum Beispiel in 1 und 2 gezeigt ist. In der gezeigten Ausführungsform hat die Achsanordnung 10 eine Doppelrad-Konfiguration mit einem Paar von Rädern 22, welches mit jedem Ende der Achsanordnung 10 angekoppelt ist. Jedes Rad 22 definiert eine Drehachse 24. Die Drehachse 24 eines jeden Rades 22 ist im Allgemeinen ausgerichtet.
Die Achsanordnung 10 weist ferner eine Radantriebseinheit 26 auf, welche innerhalb eines jeden äußeren Abschnitts 16 des Achsgehäuse 12 untergebracht ist, wie es in 3, 4A und 4B gezeigt ist. Jede der Radantriebseinheiten 26 ist ausgestaltet, um unabhängig von der anderen Antriebseinheit 26 zu arbeiten, sodass sich die Räder auf gegenüberliegenden Seiten der Achse unabhängig von der anderen Seite drehen können. Jede Radantriebseinheit 26 kann bei einer unterschiedlichen Geschwindigkeit während eines Drehmanövers des Fahrzeugs oder in Abhängigkeit von einer verfügbaren Traktion an jedem Rad 22 arbeiten. Jede Radantriebseinheit 26 weist einen elektrischen Motor 28, ein Getriebe 30 und eine Nabenanordnung 32 zum Anbringen von einem oder mehreren Rädern 22 auf. Das Achsgehäuse 12 integriert den elektrischen Motor 28 und das Getriebe 30 kompakt, erhöht ein Kühlen für eine Wärmeabgabe und trägt Fahrzeuglasten über die Aufhängungssteuerarme 20 und Befestigungen 18. Das Getriebe 30 ermöglicht dem Fahrzeug, eine erhöhte Höchstgeschwindigkeit aufzuweisen, während es bei niedrigen Geschwindigkeiten effizient arbeitet.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist der Brückenabschnitt 14 zwischen jedem äußeren Abschnitt 16 des Achsgehäuse 12 angeordnet. Für eine Höhe eines Niederflurs ist es wünschenswert, sowohl so niedrig wie möglich zu sein als auch eine Breite so weit wie möglich aufzuweisen, um eine Kapazität des Fahrzeugs zu maximieren.
Als solches ist der Brückenabschnitt 14 von der Drehachse 24 der Räder 22 versetzt, um die Höhe des Niederflurs des Fahrzeugs zu verringern. Die äußeren Abschnitte 16 sind ausgestaltet, die Radantriebseinheit 26 innerhalb des Achsgehäuses unterzubringen. Jeder äußere Abschnitt 16 weist eine Breite auf, welche verringert ist, um die Breite des Niederflurs des Fahrzeugs zu vergrößern. Der Brückenabschnitt 14 kann integriert mit den äußeren Abschnitten 16 ausgebildet sein oder kann mit den äußeren Abschnitten 16 unter Verwendung von üblicherweise in der Technik verwendeten Verfahren gekoppelt werden. Zum Beispiel kann der Brückenabschnitt 14 an die äußeren Abschnitte 16 geschweißt, gepresst oder geschraubt sein. Der Brückenabschnitt 14 kann hohl oder massiv sein.
Die Achsanordnung 10 kann ferner ein Bremssystem für das Fahrzeug aufweisen. Das Bremssystem kann Luftzylinder, Bremsschläuche, Bremstrommeln, Bremsscheiben 35, Bremszangen 37 und dergleichen aufweisen. In der gezeigten Ausführungsform sind Bremsscheiben 35 und Bremszangen 37 benachbart zu der Nabenanordnung 32 angeordnet.
Nun bezugnehmend auf 3 bis 4B und 48 bis 54 ist die Radantriebseinheit 26 mit entferntem Achsgehäuse 12 gezeigt. Die Antriebseinheit 26 weist eine Achswelle 36 auf, welche mit dem Getriebe 30 und der Nabenanordnung 32 gekoppelt ist. Das Getriebe 30 ist mit sowohl dem elektrischen Motor 28 als auch der Achswelle 36 gekoppelt und die Nabenanordnung 32 ist mit dem Rad 22 gekoppelt. Als solches wird ein von dem elektrischen Motor 28 erzeugtes Drehmoment durch das Getriebe 30 zu der Nabenanordnung 32 und dann zu dem Rad 22 übertragen. Die Antriebseinheit 26 weist ferner eine längliche Achshalterung 38 auf, welche mit dem Achsgehäuse 12 gekoppelt ist. Die Achswelle 36 ist in der Achshalterung 38 zwischen der Nabenanordnung 32 und dem Getriebe 30 angeordnet. Wie es nachfolgend weiter im Detail beschrieben werden wird, weist das Getriebe 30 zwei Untersetzung Verhältnisse auf, welche wahlweise durch eine Bedienperson des Fahrzeugs oder durch Verwendung einer Getriebesteuerung in Eingriff gebracht werden können.
Der elektrische Motor 28 erzeugt ein Drehmoment, um die Räder 22 anzutreiben, wie es in 4A, 4B und 48 gezeigt ist. Der elektrische Motor 28 weist eine Motorwelle 40 auf, welche von dem elektrischen Motor 28 hervorragt. Ein Antriebszahnrad 42 ist an der Motorwelle 40 befestigt. Die Motorwelle 40 definiert eine Drehachse 44, welche sich durch den elektrischen Motor 28 erstreckt. Der elektrische Motor 28 kann ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor, mit Bürsten oder bürstenlos, oder eine andere Art eines Motors, welche üblicherweise in der Technik bekannt ist, sein. Der elektrische Motor 28 ist derart ausgerichtet, dass die Motorwelle 40 weg von dem entsprechenden Rad 22 hervorragt, wobei die Drehachse 44 der Motorwelle 40 parallel zu der Drehachse 24 der Räder 22 angeordnet ist. Relativ zu dem Fahrzeug ist der elektrische Motor 28 in Längsrichtung beabstandet von der Drehachse 24 der Räder 22 angeordnet.
Durch Ausrichten des elektrischen Motors 28 derart, dass die Motorwelle 40 weg von dem entsprechenden Rad 22 hervorragt und in Längsrichtung beabstandet von der Drehachse 24 ist, wird Bauraum innerhalb der äußeren Abschnitte 16 des Achsgehäuse 12 ohne den Bedarf, die Breite der äußeren Abschnitte 16 zu erhöhen, eingespart, wie es in 4A, 4B gezeigt ist. Der zusätzliche Bauraum innerhalb der äußeren Abschnitte 16 ermöglicht, dass das Getriebe 30 benachbart zu dem elektrischen Motor 28 angeordnet wird. Vorzugsweise ist die gesamte Breite des elektrischen Motors 28 im Wesentlichen ähnlich zu der gesamten Breite des Getriebes 30. Als solches wird die Breite der äußeren Abschnitte 16 nicht substantiell durch das Hineinbringen des elektrischen Motors 28 beeinflusst. Auf andere Weise ausgedrückt kann mit dem benachbart zu dem elektrischen Motor 28 angeordneten Getriebe 30 die Breite des Niederflurs weiter sein, als wenn das Getriebe 30 auf andere Art und Weise angeordnet wäre. Weiterhin ermöglicht der vergrößerte Bauraum innerhalb der äußeren Abschnitte 16 dem Getriebe 30, mit mehreren Untersetzungsverhältnissen ausgestaltet zu werden. Ein Ausrichten von jeder der Drehachsen 24, 44 in einer parallelen Art und Weise erhöht die Effizienz des Getriebes 30.
Wie zuvor erwähnt, weist die Antriebseinheit 26 das Getriebe 30 auf, wie es in 4A, 4B und 54 gezeigt ist. Das Getriebe 30 weist ein erstes Untersetzungsverhältnis und ein zweites Untersetzungsverhältnis auf. Das Getriebe 30 weist eine Eingangsfreilaufwelle 46, eine Ausgangswelle 48 und einen Schaltmechanismus 50 auf. Die Freilaufwelle 46 und die Ausgangswelle 48 weisen jeweils zwei Enden auf, welche von Lagern 52 in der Antriebseinheit 26 drehbar gehalten werden. Ein angetriebenes Zahnrad 54 ist an der Freilaufwelle 46 befestigt und greift in das Antriebszahnrad 42 ein. Das angetriebene Zahnrad 54 überträgt ein Drehmoment auf die Freilaufwelle 46 von dem Antriebszahnrad 42.
Zusätzlich zu dem angetriebenen Zahnrad 54 werden zwei Freilaufzahnräder 56, 58 drehbar auf der Freilaufwelle 46 gehalten. Ein erstes Freilaufzahnrad 56 entspricht dem ersten Untersetzungsverhältnis des Getriebes 30 und ein zweites Freilaufzahnrad 58 entspricht dem zweiten Untersetzungsverhältnis des Getriebes 30. Jedes der Freilaufzahnräder 56, 58 kann sich frei auf der Freilaufwelle 46 drehen, sodass, wenn sich das entsprechende Untersetzungsverhältnis nicht in Eingriff befindet, kein Drehmoment zwischen der Freilaufwelle 46 und dem Freilaufzahnrad 56, 58 übertragen wird. Wie nachfolgend weiter im Detail beschrieben werden wird, weist jedes Freilaufzahnrad 56, 58 einen verzahnten Abschnitt auf, welcher mit dem Schaltmechanismus 50 in Eingriff bringbar ist, um das Freilaufzahnrad 56, 58 mit der Freilaufwelle 46 drehbar zu koppeln.
Der Schaltmechanismus 50 des Getriebes 30 weist einen Schaltring 60, eine (nicht gezeigte) Schaltgabel und einen (nicht gezeigten) Aktuator auf. Der Schaltring 60 ist entlang der Freilaufwelle 46 zwischen dem ersten Freilaufzahnrad 56 und dem zweite Freilaufzahnrad 58 verschiebbar. Der Schaltring 60 ist drehbar mit der Freilaufwelle 46 derart gekoppelt, dass sich der Schaltring 60 und die Freilaufwelle 46 mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Der Schaltring 60 weist mindestens einen verzahnten Abschnitt auf, welcher mit dem verzahnten Abschnitt von einem von den beiden Freilaufzahnräder 56, 58 in Eingriff bringbar ist. Zusätzlich definiert der Schaltring 60 eine Nut 62, welche ausgestaltet ist, in Eingriff mit der Schaltgabel gebracht zu werden.
Die Schaltgabel ist mit dem Aktuator gekoppelt und beweglich, um das erste Untersetzungsverhältnis und das zweite Untersetzungsverhältnis auszuwählen. Die Schaltgabel befindet sich in Eingriff mit dem Schaltring 60, sodass die Schaltgabel in der Lage ist, den Schaltring 60 in Eingriff mit einem der Freilaufzahnräder 56, 58 zu bewegen. Zusätzlich kann die Schaltgabel in eine Neutralposition bewegbar sein, in welcher keines der Freilaufzahnräder 56, 58 in Eingriff mit dem Schaltring ist. Der Schaltmechanismus 50 kann ferner eine Synchronisiervorrichtung aufweisen, um Ein Schalten zu unterstützen. Der Aktuator kann manuell oder automatisch gesteuert werden. Der Aktuator kann auf hydraulischen Druck, pneumatischen Druck oder elektrische Signale reagieren, welche von einem Getriebesteuermodul erzeugt werden. Alternativ kann der Aktuator eine mechanische Verbindung aufweisen, welche von einer Fahrzeugbedienperson gesteuert wird.
Das Getriebe 30 weist ferner zwei Ausgangszahnräder 64, 66 auf, wie es in 4A, 4B und 48 gezeigt ist. Jedes der Ausgangszahnräder 64, 66 ist mit der Ausgangswelle 48 gekoppelt, wobei sich ein erstes Ausgangszahnrad 64 in Eingriff mit dem ersten Freilaufzahnrad 56 befindet und ein zweites Ausgangszahnrad 66 sich in Eingriff mit dem zweiten Freilaufzahnrad 58 befindet. Die Ausgangszahnräder 64, 66 sind drehbar an der Ausgangswelle 48 derart befestigt, dass sich die Ausgangszahnräder 64, 66 und die Ausgangswelle 48 mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Die Ausgangswelle 48 ist ausgebildet, eine Bohrung 49 aufzuweisen, welche ausgestaltet ist, die Achswelle 36 aufzunehmen. Die Bohrung 49 kann verzahnt oder Form schlüssig sein, sodass sich die Achswelle 36 und die Ausgangswelle 48 zusammen drehen. Wie zuvor erwähnt, ist die Achswelle 36 in der Achshalterung 38 angeordnet und zwischen der Nabenanordnung 32 und dem Getriebe 30 gekoppelt.
Die Nabenanordnung 32 ist an einem Ende der Achshalterung 38 gegenüberliegend zu dem Getriebe 30 angeordnet, wie es in 4A und 4B gezeigt ist. Die Nabenanordnung 32 weist eine Radnabe 68 auf, welche einen Radflansch 70 aufweist. Die Radnabe 68 wird drehbar auf der Achshalterung 38 mittels einem Paar von Nabenlagern 72 gehalten. Die Räder 22 können an dem Radflansch 70 unter Verwendung von Bolzen, Muttern und anderen Befestigungsmitteln, welche in der Technik bekannt sind, befestigt sein.
Jeder Nabenanordnung 32 weist ferner eine Planetengetriebeanordnung 74 auf, welche ein Drehmoment zum Antreiben der Räder 22 erhöht. Die Planetengetriebeanordnung 74 weist ein Sonnenrad 76, einen Planetenträger 78, mehrere Planetenräder 80 und ein Hohlrad 82 auf. Das Hohlrad 82 ist mit der Achshalterung 38 gekoppelt. Das Sonnenrad 76 ist mit dem Ende der Achswelle 36 gekoppelt und in dem Hohlrad 82 angeordnet. Das Hohlrad 82 ist relativ zu dem Sonnenrad 76 ortsfest.
Die mehreren Planetenräder 80 sind drehbar mit dem Planetenträger 78 gekoppelt. Der Planetenträger 78 ist benachbart zu dem Hohlrad 82 angeordnet, wobei jedes Planetenrad 80 in dem Hohlrad 82 angeordnet ist. Jedes Planetenrad 80 befindet sich in Eingriff mit sowohl dem Hohlrad 82 als auch dem Sonnenrad 76. Wenn die Achswelle 36 das Sonnenrad 76 dreht, dreht das Sonnenrad 76 jedes Planetenrad 80, welches wiederum den Planetenträger 78 dreht. Der Planetenträger 78 ist mit der Radnabe 68 derart gekoppelt, dass sich der Planetenträger 78 und die Radnabe 68 mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.
Bezugnehmend insbesondere auf 4A ist die Antriebseinheit 26 mit dem Getriebe in dem ersten Untersetzungsverhältnis und einem Drehmomentpfad gezeigt, welcher eine Drehmomentübertragung durch die Antriebseinheit 26 zeigt. Von dem elektrischen Motor 28 erzeugtes Drehmoment dreht das Antriebszahnrad 42. Das Antriebszahnrad 42 dreht das mit der Freilaufwelle 46 gekoppelte angetriebene Zahnrad 54. Die freilaufende Welle 46 dreht den Schaltring 60, welcher sich in Eingriff mit dem ersten Freilaufzahnrad 56 befindet. Das erste Freilaufzahnrad 56 befindet sich in Eingriff mit dem ersten Ausgangszahnrad 64, um eine Drehung auf die Ausgangswelle 48 und die Achswelle 36 zu übertragen. Eine Drehung der Achswelle 36 wird ferner durch die Planetengetriebeanordnung 74 auf die Räder 22 übertragen.
Bezugnehmend nun auf 4B ist die Antriebseinheit 26 mit dem Getriebe in dem zweiten Untersetzungsverhältnis und einem Drehmomentpfad gezeigt, welcher eine Drehmomentübertragung durch die Antriebseinheit 26 zeigt. Ein Drehmoment wird in dem elektrischen Motor 28 erzeugt, um die Motorwelle 40 und das Antriebszahnrad 42 zu drehen. Das Antriebszahnrad 42 dreht das mit der Freilaufwelle 46 gekoppelte angetriebene Zahnrad 54. Die Freilaufwelle 46 dreht den Schaltring 60, welcher sich in Eingriff mit dem zweiten Freilaufzahnrad 58 befindet. Das zweite Freilaufzahnrad 58 befindet sich in Eingriff mit dem zweiten Ausgangszahnrad 66, um eine Drehung auf die Ausgangswelle 48 und die Achswelle 36 zu übertragen. Eine Drehung der Achswelle 36 wird ferner durch die Planetengetriebeanordnung 74 auf die Räder 22 übertragen.
Bei einer Ausführungsform, wie sie in 55 gezeigt ist, kann die Achsanordnung 10 ferner eine erste Motoranordnung 100 zum Antreiben einer ersten Radanordnung 102 und eine zweite Motoranordnung 104 zum Antreiben einer zweiten Radanordnung 106 aufweisen. Jede Motoranordnung 100 und 104 weist eine Antriebseinheit 26 und eine Umrichtervorrichtung 108, welche mit der Antriebseinheit 26 gekoppelt ist, und eine Steuerung 110 zum Betreiben der elektrischen Umrichtervorrichtung 108 und der Antriebseinheit 26 auf. Jede Umrichtervorrichtung 108 ist mit einer oder mehreren Batterien 112 zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Umrichter 108 gekoppelt. Jede Steuerung 110 ist mit einer VMU Einheit 114 gekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist die erste Motoranordnung 100 ausgestaltet, unabhängig von der zweiten Motoranordnung 104 zu arbeiten. Zusätzlich ist jede Steuerung 110 programmiert, um die entsprechenden Motoranordnungen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zu betreiben. Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform die VMU 114 programmiert sein, Signale zu jeder Steuerung 110 derart zu übertragen, dass während eines Betriebs die Steuerung 110 der ersten Motoranordnung 100 die Antriebseinheit der ersten Motoranordnung 100 bei einer ersten Drehgeschwindigkeit betreiben kann und die Steuerung 110 der zweiten Motoranordnung 100 die Antriebseinheit der zweiten Motoranordnungen 104 bei einer zweiten Drehgeschwindigkeit betreiben kann, welche anders als die erste Drehgeschwindigkeit der ersten Motoranordnung 100 ist. Zusätzlich kann im Betrieb nur eine der Motoranordnungen betrieben werden, die entsprechende Radanordnung anzutreiben, wobei die andere Motoranordnung der entsprechenden Radanordnung ermöglicht, sich frei zu drehen. Dies stattet die Achsanordnung 10 mit der Möglichkeit aus, einen der elektrischen Motoren nicht anzutreiben, wenn Lastanforderungen gering sind. Dies kann über die Steuerung, welche keine Energie zu einem der Motoren sendet, veranlasst werden oder kann mechanisch veranlasst werden, um den Motor zu entkoppeln. Entkoppeln kann über eine Neutralposition als Teil eines Geschwindigkeitsänderungsmechanismus oder über eine Kupplung oder dergleichen erfolgen. In dieser Betriebsart arbeitet die Achsanordnung 10, um nur ein Rad an einer Seite des Fahrzeugs anzutreiben. Zum Beispiel kann in einer Tandemachsen-Konfiguration (vier Räder) die Achsanordnung 10 arbeiten, um Energie zu erzeugen, welche basierend auf Bedürfnissen und Lasten zwischen unterschiedlichen Motoren gewechselt werden kann.
Bezugnehmend auf 5 bis 78 der dargestellten Ausführungsform weist jeder äußere Abschnitt 16 ein Getriebe 116 auf, welches einen Getriebegehäuse 118 und eine Getriebeabdeckung 120 aufweist. Der Brückenabschnitt 14 weist eine Gestellanordnung 122 auf, welche mit jedem Getriebegehäuse 118 gekoppelt ist. Die Gestellanordnung 122 weist einen Gestellrahmen 124, eine obere Abdeckung 126, welche entfernbar mit einem oberen Abschnitt 128 des Gestellrahmens 124 gekoppelt ist, und eine untere Abdeckung 130, welche entfernbar mit einem unterem Abschnitt 132 des Gestellrahmens 124 gekoppelt ist, auf. Der Gestellrahmen 124 weist eine innere Fläche 134 auf, welche einen Hohlraum 136 definiert, welcher sich durch den Gestellrahmen 124 erstreckt. Die obere Abdeckung 126 erstreckt sich über den oberen Abschnitt 128 des Gestellrahmens 124 und die untere Abdeckung 130 erstreckt sich über den unteren Abschnitt 132 des Gestellrahmens 124, um den Hohlraum 136 zu umschließen, um eine Gestellkammer 138 auszubilden. Die Gestellkammer 138 ist dimensioniert und geformt, um eine oder mehrere elektrische Umrichtervorrichtungen 108 aufzunehmen, welche innerhalb der Gestellkammer 138 angeordnet werden.
Der Gestellrahmen 124 weist ein vorderes Element 140, ein hinteres Element 142, ein erstes Seitenelement 144 und ein gegenüberliegendes zweites Seitenelement 146 auf. Das erste Seitenelement 144 und das zweite Seitenelement 146 erstrecken sich entlang einer Längsachse 148 und sind in einem Abstand beabstandet voneinander entlang einer Querachse 150 angeordnet, welche senkrecht zu der Längsachse 148 ist. In den dargestellten Ausführungsformen ist die Querachse 150 im Wesentlichen parallel zu der Drehachse 24 von jedem Rad 22. Das vordere Element 140 ist zwischen dem ersten Seitenelement 144 und dem zweiten Seitenelement 146 gekoppelt, um einen vorderen Abschnitt 152 des Gestellrahmens 124 auszubilden. Das hintere Element 142 ist zwischen das erste Seitenelement 144 und das zweite Seitenelement 146 gekoppelt und ist in einem Abstand von dem vorderen Element 140 entlang der Längsachse 148 beabstandet angeordnet, um einen hinteren Abschnitt 154 des Gestellrahmens 124 auszubilden.
Das erste Seitenelement 144 und das zweite Seitenelement 146 weisen jeweils eine oder mehrere Kabelzugangsöffnungen 156 auf, welche sich durch die Seitenelemente erstrecken. Die Kabelzugangsöffnungen 156 sind dimensioniert und geformt, um mehrere elektrische Kabel dadurch aufzunehmen, um elektrischen und Kommunikationskabeln zu ermöglichen, sich von den innerhalb der Gestellkammer 138 angeordneten elektrischen Umrichtervorrichtungen 108 zu einem Bereich außerhalb der Gestellkammer 138 zu erstrecken. Die elektrischen und Kommunikationskabel können, sind jedoch nicht darauf beschränkt, 3-Phasen-Kabel, zwei Gleichspannungskabel, ein Motorverbindungskabel und ein Kundenschnittstellenkabel umfassen.
Ein Paar von vorderen Befestigungsflanschen 158 erstreckt sich nach außen von gegenüberliegenden Enden des vorderen Elements 140. Jeder vordere Befestigungsflansch 158 weist ein Befestigungselement 160 und einen Haltearm 162 auf, welcher zwischen dem Befestigungselement 160 und dem vorderen Element 140 gekoppelt ist. Das Befestigungselement 160 ist in einem Abstand nach außen von einer Außenfläche 164 eines entsprechenden Seitenelements 144, 146, gemessen entlang der Querachse 150, beabstandet angeordnet. Das Befestigungselement 160 weist eine ebene Befestigungsfläche 166 auf, welche ausgestaltet ist, sich den Eingriff mit einer äußeren Fläche eines entsprechenden Getriebegehäuses 118 zu befinden. Die ebene Befestigungsfläche 166 ist im Wesentlichen parallel zu der äußeren Fläche 164 des entsprechenden Seitenelements 144, 146 ausgerichtet.
Bezugnehmend auf 23 und 24 der dargestellten Ausführungsform weist das vordere Element 140 eine obere Fläche 168 und eine untere Fläche 170 auf und weist eine Höhe 172 gemessen zwischen der oberen Fläche 168 und der unteren Fläche 170 entlang einer vertikalen Achse 174 auf. Das Befestigungselement 160 weist eine untere Fläche 176 und eine Oberfläche 178 auf und die ebene Befestigungsfläche 166 erstreckt sich zwischen der unteren Fläche 176 und der oberen Fläche 178. Die ebene Befestigungsfläche 166 weist eine Höhe 180 gemessen zwischen der oberen Fläche 178 und der unteren Fläche 176 des Befestigungselements 160 entlang der vertikalen Achse 174 auf. Die untere Fläche 176 des Befestigungselements 160 ist im Wesentlichen bündig mit der unteren Fläche 170 des vorderen Elements 140. Die obere Fläche 178 des Befestigungselement 160 ist in einem vertikalen Abstand von der oberen Fläche 168 des vorderen Elements 140 beabstandet angeordnet, sodass die Höhe 180 der Befestigungsfläche 166 größer als die Höhe 172 des vorderen Elements 140 ist. Mehrere Befestigungsöffnungen 173 erstrecken sich durch die ebene Befestigungsfläche 166 des Befestigungselements 160. Jede Befestigungsöffnung 173 ist dimensioniert und geformt, um ein Befestigungsmittel aufzunehmen, wie zum Beispiel einen Bolzen, um den Gestellrahmen 124 mit dem Getriebegehäuse 118 zu koppeln.
Zusätzlich weist der Haltearm 162 eine gebogene obere Fläche 182 auf, welche sich zwischen der oberen Fläche 178 des Befestigungselements 160 und der oberen Fläche 168 des vorderen Elements 140 erstreckt. Der Haltearm 162 weist ferner eine gebogene äußere Fläche 184 und eine gebogene innere Fläche 186 auf. Die gebogene innere Fläche 186 definiert eine Lücke 188 zwischen dem Befestigungselement 160 und einer Seitenelementaußenfläche 164 des entsprechenden Seitenelements 144, 146. Die Lücke 188 ist dimensioniert und geformt, um einen Abschnitt des Getriebegehäuses 118 darin aufzunehmen, um ein Koppeln des Gestellrahmens 124 mit dem Getriebegehäuse 118 zu ermöglichen.
Bezugnehmend auf 12 bis 26 und 63 bis 70 der dargestellten Ausführungsform weist das vordere Element 140 ferner eine Aufhängungsarmhalteanordnung 190 auf, welche sich nach außen von der äußeren Fläche des vorderen Elements 140 erstreckt. Die äußere Fläche des vorderen Elements 140 weist eine gebogene Form auf, welche ein Paar von Schlitzen 192 zwischen gegenüberliegenden Enden der Aufhängungsarmhalteanordnung 190 und der Vorderelementaußenfläche definiert. Jeder Schlitz 192 ist dimensioniert und geformt, um ein Ende eines Aufhängungssteuerarms 20 aufzunehmen, und eine Befestigungsfläche 194 ist an jedem Ende der Aufhängungshaltearmanordnung 190 definiert, um ein Koppeln des Aufhängungssteuerarms 20 mit der Aufhängungsarmhalteanordnung 190 zu ermöglichen, wie es in 16 gezeigt ist. Die vordere Elementaußenfläche weist ausgesparte Abschnitte 196 auf, welche bezogen auf jedes Ende der Aufhängungshaltearmanordnung 190 angeordnet sind. Jeder ausgesparte Abschnitt 196 ist dimensioniert und geformt, um ein Ende eines Aufhängungsarms 20 derart aufzunehmen, dass sich jeder Aufhängungsarm 20 nach außen von dem vorderen Element 140 in einem schrägen Winkel erstreckt.
In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein Paar von hinteren Befestigungsflanschen 198 nach außen von gegenüberliegenden Enden des hinteren Elements 142. Jeder hintere Befestigungsflansch 198 weist ein hinteres Befestigungselement 200 und einen hinteren Haltearm 202 auf, welcher zwischen dem hinteren Befestigungselement 200 und dem hinteren Element 142 gekoppelt ist. Das hintere Befestigungselement 200 ist in einem Abstand gemessen entlang der Querachse 150 nach außen von der entsprechenden Seitenelementaußenfläche 164 beabstandet angeordnet. Das hintere Befestigungselement 200 weist ferner eine hintere ebene Befestigungsfläche 204 auf, welche ausgestaltet ist, sich in Eingriff mit einer äußeren Fläche eines entsprechenden Getriebegehäuses 118 zu befinden, und im Wesentlichen parallel zu der Seitenelementaußenfläche 164 und der ebenen Befestigungsfläche 166 des vorderen Befestigungselements 160 ausgerichtet ist.
In der dargestellten Ausführungsform sind die ebene Befestigungsfläche 166 des vorderen Befestigungselements 160 und die hintere ebene Befestigungsfläche 204, welche an der gleichen Seite des Gestellrahmens 124 angeordnet sind, innerhalb der gleichen Ebene ausgerichtet, um ein Koppeln der Gestellanordnung 122 mit dem entsprechenden Getriebegehäuse 118 zu ermöglichen, wie es in 23 und 24 gezeigt ist. Zusätzlich weist die hintere ebene Befestigungsfläche 204 eine Höhe 206 gemessen entlang der vertikalen Achse 174 auf, welche im Wesentlichen ähnlich zu der Höhe der entsprechenden ebenen Befestigungsfläche 166 des vorderen Befestigungselements 160 ist. Bei einer Ausführungsform weist das vordere Befestigungselement 160 eine Länge 302 (welche in 63 bis 70 gezeigt ist) auf, welche entlang der Längsachse 148 definiert ist, und das hintere Befestigungselement 200 weist eine Länge 304 definiert entlang der Längsachse 148 auf, welche länger als die Länge 302 des vorderen Befestigungselements 160 ist.
Jedes hintere Befestigungselement 200 weist mehrere Befestigungsöffnungen auf, welche sich durch die hintere ebene Befestigungsfläche 204 erstrecken und welche dimensioniert und geformt sind, um ein Befestigungsmittel aufzunehmen, wie zum Beispiel einen Bolzen, um den Gestellrahmen 124 mit dem Getriebegehäuse 118 zu koppeln. Ähnlich wie das vordere Befestigungselement 160 weist jeder hintere Haltearm 202 eine gebogene obere Fläche auf, welche sich zwischen einer oberen Fläche des hinteren Befestigungselements 200 und einer oberen Fläche des hinteren Elements 142 erstreckt. Der hintere Haltearm 202 weist ferner eine gebogene äußere Fläche und eine gebogene innere Fläche auf. Die gebogene innere Fläche des hinteren Haltearms 202 definiert eine Lücke 208 zwischen dem hinteren Befestigungselement 200 und der entsprechenden Seitenelementaußenfläche 164, welche dimensioniert und geformt ist, um einen Abschnitt des Getriebegehäuses 118 darin aufzunehmen.
Bezugnehmend auf 27 bis 34 der dargestellten Ausführungsform weisen die obere Abdeckung 126 und die untere Abdeckung 130 jeweils eine Platte 210 auf, welche eine äußere Fläche 212 und eine innere Fläche 214 aufweist, welche sich zwischen einer vorderen Endwand 216 und einer hinteren Endwand 218 entlang der Längsachse 148 und zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 220 entlang der Querachse 150 erstrecken. Jede vordere Endwand 216 weist eine gebogene Form auf, welche zu der gebogenen Form der inneren Fläche des vorderen Elements 140 passt. Die obere Abdeckung 126 und die untere Abdeckung 130 weisen jeweils mehrere Befestigungslaschen 222 auf, welche sich nach außen von den Seitenendwänden 220 und der hinteren Endwand 218 erstrecken. Jede Befestigungslasche 222 weist eine Öffnung auf, welche sich dadurch erstreckt und welche dimensioniert und geformt ist, um ein Befestigungsmittel aufzunehmen, um ein Koppeln der oberen Abdeckung 126 an dem Gestellrahmen 124 zu ermöglichen.
Der obere Abschnitt 128 des Gestellrahmens 124 weist eine obere Nut 224 auf, welche entlang einem Umfang des Hohlraums 136 benachbart zu der Gestellinnenfläche 134 definiert ist und welche dimensioniert und geformt ist, um einen Abschnitt eines äußeren Randes der oberen Abdeckung 126 aufzunehmen, sodass die obere Fläche 212 der oberen Abdeckung 126 im Wesentlichen bündig zu der oberen Fläche des vorderen Elements 140, dem hinteren Element 142 und Seitenelementen 144, 146 des Gestellrahmens 124 angeordnet ist. Mehrere Positionierungsschlitze 226 sind entlang der oberen Flächen des hinteren Elements 142 und der Seitenelemente 144, 146 definiert. Jeder Positionierungsschlitz 226 ist dimensioniert und geformt, um eine entsprechende Befestigungslasche 222 darin aufzunehmen. Die oberen Flächen des hinteren Elements 142 und der Seitenelemente 144, 146 weisen eine Öffnung auf, welche innerhalb eines jeden Positionierungsschlitzes 226 definiert ist, um ein Befestigungsmittel darin aufzunehmen, um ein Koppeln der oberen Abdeckung 126 mit dem Gestellrahmen 124 zu ermöglichen.
Ebenso weist der untere Abschnitt 132 des Gestellrahmens 124 eine untere Nut 228 auf, welche entlang eines Umfangs des Hohlraums 136 benachbart zu der Gestellinnenfläche 134 definiert ist und welcher dimensioniert und geformt ist, um einen Abschnitt eines äußeren Randes der unteren Abdeckung 130 aufzunehmen, sodass die äußere Fläche 212 der unteren Abdeckung 130 im Wesentlichen bündig zu der unteren Fläche des vorderen Elements 140, dem hinteren Element 142 und Seitenelementen 114, 146 des Gestellrahmens 124 angeordnet ist. Mehrere Positionierungsschlitze 230 sind entlang der unteren Flächen des hinteren Elements 142 und der Seitenelemente 144, 146 zum Aufnehmen einer entsprechenden Befestigungslasche 222 darin definiert. Eine Öffnung ist innerhalb eines jeden Positionierungsschlitzes 230 definiert, um ein Befestigungsmittel darin aufzunehmen, um ein Koppeln der unteren Abdeckung 130 mit dem Gestellrahmen 124 zu ermöglichen.
Die obere Abdeckung 126 weist ferner mehrere Öffnungen 232 auf, welche sich durch die Platte 210 erstrecken und dimensioniert und geformt sind, um Befestigungsmittel dadurch aufzunehmen, um ein Befestigen der elektrischen Umrichtervorrichtungen 108 innerhalb der Gestellkammer 138 zu ermöglichen.
Bezugnehmend auf 35 bis 47 und 71 bis 78 der dargestellten Ausführungsform weist das Getriebe 116 das Getriebegehäuse 118 und die Getriebeabdeckung 120 auf. Das Getriebegehäuse 118 weist einen Körper 234 mit einer inneren Fläche 236 und einer äußeren Fläche 238 auf. Die innere Fläche 236 definiert einen Getriebehohlraum 240, welcher dimensioniert und geformt ist, um die Antriebseinheit 26 darin aufzunehmen. Die äußere Fläche 238 erstreckt sich zwischen einem Vorderseitenabschnitt 242 und einem Rückseitenabschnitt 244 entlang der Querachse 150 und zwischen einem vorderen Abschnitt 246 und einem hinteren Abschnitt 248 entlang der Längsachse 148.
Der Vorderseitenabschnitt 242 des Getriebegehäuses 118 weist eine erste Befestigungsfläche 250, welche benachbart zu dem vorderen Abschnitt 246 angeordnet ist, und eine zweite Befestigungsfläche 252, welche benachbart zu dem hinteren Abschnitt 248 angeordnet ist, auf, wie es in 37 gezeigt ist. Die erste Befestigungsfläche 250 ist im Wesentlichen eben, was passend zu der ebenen Befestigungsfläche 166 des vorderen Befestigungsflansches 158 ist. Die zweite Befestigungsfläche 252 ist im Wesentlichen eben, was passend zu der ebenen Befestigungsfläche des hinteren Befestigungsflansches 204 ist. Die erste Befestigungsfläche 250 und die zweite Befestigungsfläche 252 weisen jeweils mehrere Befestigungsöffnungen auf, welche sich durch das Getriebegehäuse 118 erstrecken und dimensioniert und geformt sind, um entsprechende Befestigungsmittel aufzunehmen, um ein Koppeln des Getriebegehäuses 118 mit dem Gestellrahmen 124 zu ermöglichen. In der dargestellten Ausführungsform ist der vordere Befestigungsflansch 158 ausgestaltet, um mit dem Getriebegehäuse 118 an der ersten Befestigungsfläche 250 benachbart zu dem vorderen Abschnitt 246 gekoppelt zu werden, und der hintere Befestigungsflansch 198 ist ausgestaltet, um mit dem Getriebegehäuse 118 an dem zweiten Befestigungsflansch 252 benachbart zu dem hinteren Abschnitt 248 gekoppelt zu werden.
Eine Wellenöffnung 256 erstreckt sich durch den Rückseitenabschnitt 244 und ist dimensioniert und geformt, um die Achswelle 36 dadurch aufzunehmen, und weist eine Befestigungsfläche 257 auf, welche Öffnungen 259 aufweist, wie es in 39 gezeigt ist. Die Befestigungsfläche 257 ist ausgestaltet, um eine Achshalterung 38 aufzunehmen, welche mittels Befestigungsmittel zu befestigen ist. Eine Motoröffnung 258 erstreckt sich ferner durch den Rückseitenabschnitt 244 und ist dimensioniert und geformt, um einen Abschnitt des elektrischen Motors 28 aufzunehmen.
In der dargestellten Ausführungsform weisen der vordere Abschnitt 246 und der hintere Abschnitt 248 mittels des Getriebegehäuses 118 jeweils einen oberen Halteflansch 260 und einen unteren Halteflansch 262, welcher in einem Abstand von dem oberen Halteflansch 260 entlang der vertikalen Achse 174 beabstandet angeordnet ist, auf, wie es in 38 gezeigt ist. Der oberen Halteflansch 260 und der untere Halteflansch 262 sind ausgestaltet, um das Getriebegehäuse 118 an einer Befestigung 18 zu koppeln, welche sich nach außen von dem Getriebegehäuse 118 erstreckt, um ein Koppeln der Achsanordnung 10 an das Fahrzeug zu ermöglichen. Der vordere Abschnitt 246 weist einen Aufhängungsarmhalteflansch 264 auf, welcher über dem oberen Halteflansch 260 entlang der vertikalen Achse 174 angeordnet ist. Der Aufhängungsarmhalteflansch 264 ist ausgestaltet, einen Aufhängungsarm 20 mit dem Getriebegehäuse 118 zu koppeln und ist derart ausgestaltet, dass sich der Aufhängungssteuerarm 20 nach außen von dem Getriebegehäuse 118 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 148 erstreckt.
Der Vorderseitenabschnitt 242 des Getriebegehäuses 118 weist ferner eine Befestigungsschulter 266 auf, welche sich nach außen von einer äußeren Fläche des Vorderseitenabschnitts 242 erstreckt. Die Befestigungsschulter 266 erstreckt sich um einen Umfang der Öffnung und weist eine ebene vordere Fläche 268 auf. Mehrere Löcher sind entlang der vorderen Fläche 268 zum Aufnehmen entsprechender Befestigungsvorrichtungen darin definiert, um ein Koppeln der Getriebeabdeckung 120 mit dem Getriebegehäuse 118 zu ermöglichen.
Die Getriebeabdeckung 120 weist einen Körper 270 auf, welcher eine äußere Fläche 272 aufweist, welche eine Form aufweist, welche im Wesentlichen zu der Form der Befestigungsschulter 266 passt. Die Getriebeabdeckung 120 weist mehrere sich um einen Umfang des Körpers 270 erstreckende Öffnungen 274 auf, welche dimensioniert und geformt sind, um Befestigungsmittel dadurch aufzunehmen, um ein Koppeln der Getriebeabdeckung 120 mit dem Getriebegehäuse 118 zu ermöglichen. Die Getriebeabdeckung 120 ist ausgestaltet, um mit dem Getriebegehäuse 118 gekoppelt zu werden, um die Antriebseinheit innerhalb des Getriebehohlraums 214 zu umschließen. Die Befestigungsschulter 266 weist eine Positionierungsnut 276 auf, welche entlang der vorderen Fläche 268 definiert ist. Die Getriebeabdeckung 120 weist eine Positionierungslippe auf, welche sich nach außen von einer Fläche der Getriebeabdeckung 120 erstreckt und ausgestaltet ist, um sich in Eingriff mit der Positionierungsnut 276 gebracht zu werden, um ein Koppeln der Getriebeabdeckung 120 mit dem Getriebegehäuse 118 zu ermöglichen.
In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die Befestigungsschulter 266 nach außen um einen Abstand von dem Vorderseitenabschnitt 242 entlang der Querachse 150, sodass die Getriebeabdeckung 120 innerhalb einer Lücke 278, welche zwischen dem vorderen Befestigungsflansch 158 und dem entsprechenden hinteren Befestigungsflansch 198 definiert ist, positioniert ist, wenn das Getriebe 116 an dem Gestellrahmen 124 angebracht ist.
Bei einer Ausführungsform kann die Achsanordnung 10 einen 700 mm Durchgang mit äußerst niedrigem Boden (ULF) mit einem 275/70r22,5 Reifen, 2 Geschwindigkeiten: -11,1:1; 19,6:1, zulässiges Achsgewicht von 11.600 kg und Laufleistung 750.000 Meilen aufweisen. Die Achsanordnung 10 kann auch einen 1.000 mm Durchgang mit ULF mit 445/45r22,5 Reifen, 2 Geschwindigkeiten: 11.1:1; 19.6:1, zulässiges Achsgewicht von 10.500 kg und Laufleistung 750.000 Meilen aufweisen. Die Achsanordnung 10 kann auch einen 580 mm Durchgang mit ULF mit 305/70r22,5 Reifen, 2 Geschwindigkeiten: 11.1:1; 19.6:1, zulässiges Achsgewicht von 12.600 kg und Laufleistung 750.000 Meilen aufweisen. Die Achsanordnung 10 kann auch einen 700 mm Durchgang mit ULF, eine Geschwindigkeit, 275/70r22,5 Reifen, 1 Geschwindigkeit: 15:1, zulässiges Achsgewicht von 11.600 kg und Laufleistung 750.000 Meilen aufweisen. Die Achsanordnung 10 kann ferner einen 1.000 mm Durchgang mit ULF, eine Geschwindigkeit mit 275/70r22,5 Reifen, 1 Geschwindigkeit: 15:1, zulässiges Achsgewicht von 10.500 kg, Laufleistung 750.000 Meilen aufweisen. Die Achsanordnung 10 kann ferner einen 580 mm Durchgang mit ULF, eine Geschwindigkeit mit 305/70r22,5 Reifen, 1 Geschwindigkeit: 15:1, zulässiges Achsgewicht von 12.600 kg, und Laufleistung 750.000 Meilen aufweisen.
Bezugnehmend auf 79 bis 83 unterstützt die Achsanordnung 10 in einer anderen Ausführungsform einen einzelnen elektrischen Motor 28, um alle der Räder 22, welche mit der Achsanordnung 10 gekoppelt sind, anzutreiben. Die Achsanordnung 10 weist eine erste Radantriebseinheit 300, welche das Koppeln einer ersten Radeinheit 302 erlaubt, und eine zweite Radantriebseinheit 304, welche das Koppeln einer zweiten Radanordnung 306 erlaubt, auf. Die erste Radantriebseinheit 300 und die zweite Radantriebseinheit 304 können einige oder alle der Komponenten der Antriebseinheit 26 aufweisen. In der gezeigten Ausführungsform ist die Achsanordnung 10 eine Doppelradkonfiguration, wobei jede Radanordnung 302, 306 ein Paar von Rädern 22 aufweist, welche mit einem jeweiligen Ende der Achsanordnung 10 gekoppelt ist. Die Räder 22 definieren eine Drehachse 24.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Achsanordnung 10 eine Portalachse 308 auf, welche zwischen der ersten Radantriebseinheit 300 und der zweiten Radantriebseinheit 304 für ein Übertragen eines von der ersten Radantriebseinheit 300 erzeugten Drehmoments auf die zweite Radantriebseinheit 304 gekoppelt ist. Die Portalachse 308 erstreckt sich entlang einer Mittellinienachse 310 und ist versetzt von und beabstandet in einem Abstand 312 von der Drehachse 24 entlang einer vertikalen Achse 314. Die Portalachse 308 erstreckt sich durch oder über den Brückenabschnitt 14 des Achsgehäuses 12 zwischen den gegenüberliegenden äußeren Abschnitten 16. In der dargestellten Ausführungsform ist die Portalachse 308 angebracht, um durch ein erstes Verteilergetriebe (Drop Box) 316 gedreht zu werden, welches mit der ersten Radantriebseinheit 300 gekoppelt ist. Die Portalachse 308 ist ausgestaltet, um sich in Eingriff mit einem zweiten Verteilergetriebe 318 zu befinden, welches mit der zweiten Antriebseinheit 304 gekoppelt ist. Das erste und das zweite Verteilergetriebe 316, 318 können einen beliebigen geeignete Aufbau mit einer beliebigen Anzahl von Getriebeuntersetzungen haben. Die Portalachse 308 weist eine Welle auf, welche innerhalb oder um den Brückenabschnitt 14 drehbar gehalten wird, wobei die Welle mit dem ersten Verteilergetriebe 316 an einem Ende und mit dem zweiten Verteilergetriebe 318 an einem anderen Ende gekoppelt ist.
Die erste Radantriebseinheit 300 weist den elektrischen Motor 28 und ein Differenzial 320, welches mit dem elektrischen Motor 28 gekoppelt ist, auf, wie es in 80 gezeigt ist. Eine Getriebeuntersetzung ist zwischen dem elektrischen Motor 28 und dem Differenzial 320 in einer ähnlichen oder gleichen Art und Weise wie zuvor bezogen auf die Antriebseinheit 26 erörtert vorgesehen. Ein Getriebe 330, wie zuvor bezogen auf die Antriebseinheit 26 beschrieben, kann auch zwischen dem elektrischen Motor 28 und dem Differenzial 320 eingebaut werden. Das Differenzial 320 überträgt ein Drehmoment von dem elektrischen Motor 28 zu der Nabenanordnung 32 der ersten Radantriebseinheit 300 und ist ferner mit der Portalachse 308 zum Übertragen eines Drehmoments von dem elektrischen Motor 28 durch die Portalachse 308 und zu der Nabenanordnung 32 der zweiten Radantriebseinheit 304 gekoppelt. Mit anderen Worten überträgt die Portalachse 308 ein Drehmoment von der ersten Radantriebseinheit 300 zu der zweiten Radantriebseinheit 304. Es ist klar, dass das Differenzial 320 in 81 und 83 dargestellt ist, wobei bestimmte Komponenten weggelassen sind.
Wie es in 80 und 81 gezeigt ist, weist bei einer Ausführungsform jedes des ersten 316 und zweiten 318 Verteilergetriebes einen einzelnen Abtrieb auf, welcher eine Getriebeuntersetzung sein kann oder ein 1:1 Abtrieb sein kann. Vorzugsweise bezieht die in 80 und 81 gezeigte Ausführungsform keine Getriebeuntersetzung über der Portalachse 308 ein. Bei einer anderen Ausführungsform, wie sie in 82 und 83 gezeigt ist, haben das erste 316 und zweite 318 Verteilergetriebe unterschiedliche Abtriebe, wobei das erste Verteilergetriebe 316 einen einzelnen Getriebeabtrieb aufweist und das zweite Verteilergetriebe 318 einen Doppelgetriebeabtrieb aufweist. Jedes Verteilergetriebe 316 und 318 kann die gleiche oder eine andere Getriebeuntersetzung aufweisen. In der in 82 und 83 gezeigten Ausführungsform gibt es vorzugsweise eine Getriebeuntersetzung über die Portalachse 318. Insbesondere weist die zweite Radantriebseinheit 304 vorzugsweise eine Getriebeuntersetzung 322 auf, welche mit dem zweiten Verteilergetriebe 318 und der Nabenanordnung 32 an der zweiten Radantriebseinheit 304 gekoppelt ist. Zusätzliche Details eines Verteilergetriebes und einer Portalachse, deren Komponenten in der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, werden in der US Patentanmeldung Nr. 10/389,192 von Groves et al., nun US Patent Nr. 6,964,317 , eingereicht am 14. März 2003 mit dem Titel „Drive Assembly for a High Ground Clearance Vehicle“ beschrieben, welche hierin durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen sind. Verteilergetriebe weisen eine Eingangswelle auf, welche eine Ausgangswelle über einen Kettenantrieb antreibt. Der Kettenantrieb des Verteilergetriebes weist ein Eingangskettenrad, eine Zwischenkettenradanordnung und ein Ausgangskettenrad auf. Eine erste Kette verbindet das Eingangskettenrad und die Zwischenkettenradanordnung und eine zweite Kette verbindet die Zwischenkettenradanordnung und das Ausgangskettenrad. Obwohl Ketten und Kettenräder dargestellt sind, können stattdessen Zahnräder verwendet werden, um Kraft von dem Differenzial 320 zu der Portalachse 308 zu übertragen.
Wie in 80 bis 83 dargestellt, kann die Achsanordnung 10 einen einzelnen elektrischen Motor, eine Konfiguration mit zwei Geschwindigkeiten einschließlich einer Portalachsenlänge zwischen 700 mm und 1000 mm, einen 1.000 mm oder 700 mm Durchgang, 445/70r22,5 oder 275/70r22,5 Reifen, 2 Geschwindigkeiten: 11,1:1; 22:1, zulässiges Achsgewicht von 10.500 kg bis 11.600 kg und Laufleistung 750.000 Meilen aufweisen. Die Achsanordnung 10 kann einen einzelnen elektrischen Motor, eine Ein-Geschwindigkeitskonfiguration, welche eine Portalachsenlänge zwischen 700 mm und 1000 mm aufweist, einen 1.000 mm oder 700 mm Durchgang, 445/70r22,5 oder 275/70r22,5 Reifen, 1 Geschwindigkeit: 15:1, zulässiges Achsgewicht von 10.500 kg bis 11.600 kg und Laufleistung 750.000 Meilen aufweisen.
Die Erfindung wurde in einer darstellenden Art und Weise beschrieben, und es ist selbstverständlich, dass die Terminologie, welche verwendet wurde, vielmehr der Beschreibung statt der Beschränkung dienen soll. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Sinne der obigen Lehren möglich, und die Erfindung kann auch anders als ausdrücklich beschrieben ausgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 10/389192 [0050]
US 6964317 [0050]

Claims

Achsanordnung umfassend: ein Achsgehäuse, welches ein erstes Getriebe, ein zweites Getriebe und eine Gestellanordnung, welche das erste Getriebe mit dem zweiten Getriebe koppelt, aufweist; eine erste Nabenanordnung, welche ausgestaltet ist, von dem ersten Getriebe gedreht zu werden, und eine zweite Nabenanordnung, welche ausgestaltet ist, von dem zweiten Getriebe gedreht zu werden, wobei die Nabenanordnungen eine erste Drehachse ausbilden; wobei das erste Getriebe einen elektrischen Motor mit einer Ausgangswelle, ein für eine Drehung mit der Ausgangswelle angebrachtes Getriebe, ein für eine Drehung mit dem Getriebe angebrachtes Differenzial und ein erstes Verteilergetriebe mit einer Eingangswelle, welche für eine Drehung mit dem Differenzial angebracht ist, und mit einer Ausgangswelle aufweist; eine Portalachse, welche für eine Drehung mittels der Ausgangswelle angebracht ist, wobei die Portalachse ausgestaltet ist, sich von dem ersten Getriebe zu dem zweiten Getriebe zu erstrecken, wobei die Portalachse eine zweite Drehachse ausbildet, welche versetzt zu der ersten Drehachse der Nabenanordnungen ist; und ein zweites Verteilergetriebe mit einer Eingangswelle, welche für eine Drehung mit der Portalachse angebracht ist, und einer Ausgangswelle, welche ausgestaltet ist, die zweite Nabenanordnung anzutreiben.
Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei das erste Getriebe eine Achswelle aufweist, welche für eine Drehung mit dem Differenzial angebracht ist.
Achsanordnung nach Anspruch 2, wobei jede Nabenanordnung eine Planetengetriebegruppe aufweist, welche für eine Drehung mit der Achswelle angebracht ist, wobei die Planetengetriebegruppe ein Drehmoment erhöht, um mit den Nabenanordnungen gekoppelte Räder anzutreiben.
Achsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Planetengetriebegruppe ein Planetengetriebe aufweist, wobei ein Sonnenrad des Planetengetriebes mit der Achswelle gekoppelt ist, ein Planetenträger des Planetengetriebes mit einer Radnabe gekoppelt ist, ein Hohlrad des Planetengetriebes mit einer Nabenachshalterung gekoppelt ist und bezogen auf den Planetenträger und das Sonnenrad stationär gehalten wird.
Achsanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Umrichteranordnung, welche innerhalb des Achsgehäuses angeordnet ist und mit dem elektrischen Motor zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Motor gekoppelt ist.
Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Gestellanordnung von der ersten Drehachse der Nabenanordnungen versetzt angeordnet ist.
Achsanordnung nach Anspruch 6, wobei die Gestellanordnung ausgebildet ist, einen inneren Hohlraum aufzuweisen.
Achsanordnung nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Umrichteranordnung, welche innerhalb des inneren Hohlraums der Gestellanordnung angeordnet ist und mit dem elektrischen Motor zum Bereitstellen von elektrischer Energie für den elektrischen Motor gekoppelt ist.
Achsanordnung nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Abdeckungselement, welches ausgestaltet ist, den inneren Hohlraum der Gestellanordnung abzudecken.
Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei das erste Getriebe ein Getriebegehäuse und eine Getriebeabdeckung aufweist, welche mit dem Getriebegehäuse entfernbar gekoppelt ist, wobei die Gestellanordnung ausgestaltet ist, mit dem Getriebegehäuse entfernbar gekoppelt zu werden.
Achsanordnung nach Anspruch 10, wobei das zweite Getriebe ein zweites Getriebegehäuse und eine zweite Getriebeabdeckung aufweist, welche mit dem Getriebegehäuse entfernbar gekoppelt ist, wobei die Gestellanordnung ausgestaltet ist, mit dem zweiten Getriebegehäuse entfernbar gekoppelt zu werden.
Achsanordnung nach Anspruch 1, wobei sich die Portalachse von dem ersten Getriebe durch die Gestellanordnung zu dem zweiten Getriebe erstreckt.
Achsgehäuse zur Verwendung mit einer Achsanordnung aufweisend eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor, eine Getriebeeinheit, welche für eine Drehung mittels des elektrischen Motors angebracht ist, und eine Achswelle, welche für eine Drehung mittels der Getriebeeinheit angebracht ist, wobei das Achsgehäuse umfasst: einen ersten äußeren Abschnitt, einen zweiten äußeren Abschnitt und einen Brückenabschnitt, welcher sich zwischen dem ersten äußeren Abschnitt und dem zweiten äußeren Abschnitt erstreckt; wobei der erste äußere Abschnitt ein Getriebe aufweist, welches ausgebildet ist, einen Hohlraum aufzuweisen, welcher ausgestaltet ist, die Getriebeeinheit darin aufzunehmen, wobei sich die Achswelle nach außen von dem Getriebe erstreckt; und wobei der Brückenabschnitt eine Gestellanordnung aufweist, welche mit dem Getriebe gekoppelt ist, wobei die Gestellanordnung eine innere Fläche aufweist, welche eine Haltekammer definiert.
Achsgehäuse nach Anspruch 13, wobei der zweite äußere Abschnitt ein zweites Getriebe aufweist.
Achsgehäuse nach Anspruch 14, wobei das Getriebe eine erste Nabenanordnung aufweist und das zweite Getriebe eine zweite Nabenanordnung aufweist, wobei die erste und zweite Nabenanordnung eine erste Drehachse bilden.
Achsgehäuse nach Anspruch 15, ferner umfassend eine Portalachse, welche sich von dem Getriebe zu dem zweiten Getriebe erstreckt.
Achsgehäuse nach Anspruch 16, wobei Portalachse eine zweite Drehachse bildet, welche versetzt zu der ersten Drehachse ist.
Achsgehäuse nach Anspruch 16, wobei die Portalachse Kraft von dem Getriebe zu dem zweiten Getriebe überträgt.
Achsgehäuse nach Anspruch 13, wobei das Getriebe ein Getriebegehäuse und eine Getriebeabdeckung aufweist, welche mit dem Getriebegehäuse entfernbar gekoppelt ist, wobei die Gestellanordnung ausgestaltet ist, mit dem Getriebegehäuse entfernbar gekoppelt zu werden.
Achsgehäuse nach Anspruch 15, wobei die Gestellanordnung ausgestaltet ist, mit dem zweiten Getriebe entfernbar gekoppelt zu werden.
Achsgehäuse nach Anspruch 13, wobei die Gestellanordnung aufweist: einen Gestellrahmen, aufweisend: ein vorderes Element, ein hinteres Element und ein Paar von gegenüberliegenden Seitenelementen, welche sich zwischen dem vorderen Element und dem hinteren Element erstrecken, wobei der Gestellrahmen ausgebildet ist, einen inneren Hohlraum aufzuweisen.
Achsgehäuse nach Anspruch 21, wobei der Gestellrahmen eine Aufhängungsarmhalteanordnung aufweist, welche sich nach außen von dem vorderen Element erstreckt, wobei die Aufhängungsarmhalteanordnung ausgestaltet ist, an einen Aufhängungsarm zu koppeln, welcher mit einem Fahrzeugrahmen gekoppelt ist.
Achsgehäuse nach Anspruch 22, wobei die Gestellanordnung aufweist: eine obere Abdeckung, welche mit einem oberen Abschnitt des Gestellrahmens entfernbar gekoppelt ist, und eine untere Abdeckung, welche mit einem unteren Abschnitt des Gestellrahmens entfernbar gekoppelt ist, um den inneren Hohlraum zu umschließen.
Achsgehäuse nach Anspruch 13, wobei der Gestellrahmen Kabelzugangsöffnungen aufweist, welche durch mindestens eines von dem Paar von gegenüberliegenden Seitenelementen definiert sind.
Achsgehäuse nach Anspruch 16, wobei die Gestellanordnung von der ersten Drehachse versetzt ist.
Achsgehäuse nach Anspruch 25, wobei die Portalachse durch die Gestellanordnung verläuft.
Achsgehäuse nach Anspruch 14, ferner umfassend eine zweite Achswelle, welche sich nach außen von dem zweiten Getriebe erstreckt.