DE112019004130T5

DE112019004130T5 - Elektrische Achsanordnung

Info

Publication number: DE112019004130T5
Application number: DE112019004130.4T
Authority: DE
Inventors: Vikram Chopra; Christopher G. Baillie; Siva Srinivas Rajeev MUPPARTI
Original assignee: Allison Transmission Inc
Current assignee: Allison Transmission Inc
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2021-05-12
Also published as: GB2608733B; GB202213743D0; GB2608733A; GB2590843B; US11400807B2; US11845329B2; CN112654515A; WO2020037233A1; US20220371436A1; GB202102223D0; GB2590843A; US20210237566A1

Abstract

Eine elektrische Achsanordnung weist ein Antriebsgehäuse und eine Antriebsanordnung auf. Die Antriebsanordnung ist in dem Antriebsgehäuse untergebracht und befindet sich mit Rädern eines Fahrzeugs in Eingriff, um die Räder zu drehen, um das Fahrzeug entlang einer Bodenoberfläche zu bewegen. Die Anordnung weist einen Antriebseingang, einen oder mehrere Getriebesätze und Achswellen auf. Der eine oder die mehreren Getriebesätze übertragen eine Antriebskraft von dem Antriebseingang auf die Achswellen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE US-PATENTANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht eine Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119(e) für die vorläufige US-Patentanmeldung Seriennummer: 62/765,056, die am 16. August 2018 eingereicht wurde und deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Achsanordnungen für Fahrzeuge, und insbesondere auf eine elektrische Achsanordnung für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Viele Fahrzeuge verwenden Achsen zur Abstützung des Fahrzeugs. Zumindest einige dieser Achsen sind Antriebsachsen, die in der Lage sind, das Fahrzeug anzutreiben. Typischerweise ist ein Verbrennungsmotor über eine Antriebswelle mit der Antriebsachse gekoppelt. Um die Leistung und Effizienz zu steigern, setzen die Hersteller zunehmend auf Elektro- und Hybridantriebe.
Dementsprechend besteht die Notwendigkeit, eine Achsanordnung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, eine oder mehrere elektrische Antriebseinheiten in das Fahrzeug einzubauen und gleichzeitig die Effizienz und Leistung zu optimieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist eine elektrische Achsanordnung ein Gehäuse und eine Antriebsanordnung auf. Die Antriebsanordnung ist in dem Gehäuse untergebracht und befindet sich mit den Rädern eines Fahrzeugs in Eingriff, um die Räder zu drehen und das Fahrzeug entlang einer Bodenoberfläche zu bewegen. Die Antriebsanordnung weist einen Antriebseingang, einen oder mehrere Zahnradsätze bzw. Getriebesätze und Achswellen auf. Die Getriebesätze übertragen die Antriebskraft von dem Antriebseingang auf die Achswellen.
Bei den dargestellten Ausführungsformen weist die elektrische Achsanordnung einen Eingangsgetriebesatz auf, der zur Drehung um eine Achse angeordnet ist. Der Eingangsgetriebesatz weist eine erste Konfiguration, die ein erstes Übersetzungsverhältnis bereitstellt, und eine zweite Konfiguration auf, die ein zweites Übersetzungsverhältnis bereitstellt, das sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterscheidet. Die elektrische Achsanordnung weist auch einen Ausgangsgetriebesatz, der zur Drehung um die Achse angeordnet und entlang der Achse von dem Eingangsgetriebesatz beabstandet ist, sowie ein mit dem Ausgangsgetriebesatz gekoppeltes Differential auf. Eine Kupplungsanordnung ist so ausgestaltet, dass sie sich mit dem Eingangsgetriebesatz in Eingriff befindet, um den Eingangsgetriebesatz zwischen der ersten Konfiguration und der zweiten Konfiguration zu bewegen.
Bei den dargestellten Ausführungsformen ist der Antriebseingang von der Achse versetzt und so ausgestaltet, dass er selektiv eine Antriebskraft auf den Eingangsgetriebesatz ausübt, der Eingangsgetriebesatz ist so ausgestaltet, dass er die von der Antriebseinheit aufgenommene Antriebskraft auf den Ausgangsgetriebesatz überträgt, der Ausgangsgetriebesatz ist so ausgestaltet, dass er die von dem Eingangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf das Differential überträgt, und das Differential ist so ausgestaltet, dass es die von dem Ausgangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf die erste und die zweite Achswelle überträgt.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren sind beispielhaft und nicht einschränkend in den beigefügten Figuren dargestellt. Der Einfachheit und Klarheit halber sind die in den Figuren dargestellten Elemente nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet. So können z. B. die Abmessungen einiger Elemente zur Verdeutlichung relativ zu anderen Elementen übertrieben dargestellt sein. Darüber hinaus wurden in den Figuren, wo dies sinnvoll erschien, Bezugszeichen wiederholt, um auf entsprechende oder analoge Elemente hinzuweisen.

1 ist eine perspektivische Teilansicht von oben auf ein Fahrzeug mit einem Paar elektrischer Achsanordnungen gemäß der vorliegenden Offenbarung, die über eine Achshalterung mit einem Rahmen gekoppelt sind, und deutet darauf hin, dass die elektrische Achsanordnung eine Drehung der Räder des Fahrzeugs antreibt, um das Fahrzeug entlang einer Bodenoberfläche zu bewegen;
2 ist eine perspektivische Ansicht der elektrischen Achsanordnung aus 1 von der rechten Seite, die zeigt, dass die elektrische Achsanordnung ein Antriebsgehäuse, sich entgegengesetzt erstreckende Achsrohre, die mit dem Antriebsgehäuse gekoppelt sind, und eine Antriebsanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung aufweist und nahelegt, dass ein Antriebseingang und ein Antriebsstrang der Antriebsanordnung in dem Antriebsgehäuse untergebracht sind und sich Achswellen der Antriebsanordnung durch die Achsrohre erstrecken, um mit Radnaben gekoppelt zu sein;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Antriebsanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung von der rechten Seite, die zeigt, dass ein Antriebsstrang der Antriebsanordnung ein Eingangsgetriebesatz aufweist, der mit einem Ausgangsgetriebesatz gekoppelt ist, und die andeutet, dass der Eingangsgetriebesatz die Antriebskraft von einer oder mehreren Antriebseinheiten auf den Ausgangsgetriebesatz überträgt und dass der Ausgangsgetriebesatz die von dem Eingangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf ein Differential überträgt, um die Drehung der Achswellen der Antriebsanordnung anzutreiben;
4 ist eine perspektivische Ansicht der Antriebsanordnung der 3 von der linken Seite;
5 ist eine Explosionsansicht der Antriebsanordnung aus 3;
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in 3, die zeigt, dass der Eingangsgetriebesatz eine Trommel, ein Sonnenrad und ein oder mehrere Planetenräder aufweist, die mit einem Träger gekoppelt sind, und die andeutet, dass sich die mit den Antriebseinheiten gekoppelten Ritzel mit der äußeren Getriebeverzahnung der Trommel in Eingriff befinden und dass die Trommel einen inneren Zahnkranz bzw. ein Hohlrad zum Eingriff mit den Planetenrädern definiert;
7 ist eine der 6 ähnliche Ansicht, die einen Weg eines Kraftflusses bei einem ersten Übersetzungsverhältnis des Eingangsgetriebes zeigt und nahelegt, dass eine Kupplungsanordnung die Drehung des Sonnenrades relativ zu dem Antriebsgehäuse der elektrischen Achsanordnung blockiert, um das erste Übersetzungsverhältnis bereitzustellen;
8 ist eine der 7 ähnliche Ansicht, die einen Weg eines Kraftflusses bei einem zweiten Übersetzungsverhältnis des Eingangsgetriebes zeigt und andeutet, dass sich die Kupplungsanordnung mit dem Sonnenrad und dem Träger in Eingriff befindet, um das Sonnenrad und den Träger gemeinsam zu drehen, um das zweite Übersetzungsverhältnis bereitzustellen;
9 ist eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung von 6;
10 ist eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung von 7; und
11 ist eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung von 8.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Während bei den Konzepten der vorliegenden Offenbarung verschiedene Modifikationen und alternative Formen möglich sind, sind spezifische exemplarische Ausführungsformen davon in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und werden hier im Detail beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass es nicht die Absicht ist, die Konzepte der vorliegenden Offenbarung auf die besonderen Formen zu beschränken, die offenbart sind, sondern im Gegenteil, die Absicht ist, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Geist und den Umfang der Offenbarung fallen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
Verweise in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“ usw. zeigen an, dass die beschriebene Ausführungsform ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft aufweisen kann, aber nicht jede Ausführungsform muss notwendigerweise das bestimmte Merkmal, die bestimmte Struktur oder die bestimmte Eigenschaft aufweisen. Außerdem beziehen sich solche Ausdrücke nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Darüber hinaus wird, wenn ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, angenommen, dass es zum Wissen eines Fachmanns gehört, ein solches Merkmal, eine solche Struktur oder ein solches Merkmal bei anderen Ausführungen zu verwirklichen, unabhängig davon, ob sie explizit beschrieben sind oder nicht.
Ein illustratives Fahrzeug 100, wie z. B. ein Sattelschlepper, ist in 1 dargestellt. Das Fahrzeug 100 weist einen Rahmen 102 und eine elektrische Achsanordnung 104 auf, die mit dem Rahmen 102 durch eine Achshalterung 106, wie z.B. Blattfedern, gekoppelt ist. Die elektrische Achsanordnung 104 ist so ausgestaltet, dass sie die Rotation der Räder 108 um eine Achse A zur Bewegung des Fahrzeugs 100 entlang einer Bodenoberfläche antreibt. Die elektrische Achsanordnung 104 weist ein Antriebsgehäuse 101 und sich in entgegengesetzter Richtung erstreckende Achsrohre 103 auf, die mit dem Antriebsgehäuse 101 gekoppelt sind, wie es in 2 dargestellt ist. Das Antriebsgehäuse 101 weist einen Körper 107 und eine mit dem Körper 107 gekoppelte Abdeckung 109 auf. Eines der Achsrohre 103 ist mit dem Körper 107 gekoppelt und das andere Achsrohr 103 ist mit der Abdeckung 109 gekoppelt.
Eine Antriebsanordnung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung weist einen Antriebseingang 12, einen Antriebsstrang 14 und Achswellen 16, 18 auf, wie es in den 2-6 dargestellt ist. Der Antriebseingang 12 und der Antriebsstrang 14 sind in dem Antriebsgehäuse 101 untergebracht, und die Achswellen 16, 18 erstrecken sich durch die Achsrohre 103, um mit den Radnaben 105 gekoppelt zu sein, wie es in 2 angedeutet ist. Die Räder 108 sind auf den Radnaben 105 zur Drehung durch die Antriebsanordnung 10 montiert.
In der dargestellten Ausführungsform weist der Antriebseingang 12 der Antriebsanordnung 10 eine erste und eine zweite Antriebseinheit 11, 13 auf, beispielsweise Elektromotoren, wie es in den 3-6 dargestellt ist. Die Antriebseinheiten 11, 13 können jede Art von Elektromotor sein, die in der Technik allgemein bekannt ist, wie Synchron- oder Asynchronmotoren, mit oder ohne Bürsten, und mit Gleich- oder Wechselstrom versorgt. Die Antriebseinheiten 11, 13 können darüber hinaus Motor-Generatoren sein, die in der Lage sind, sowohl mechanische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs 100 abzugeben als auch elektrische Energie zum Laden einer Batterie oder zum Abbremsen des Fahrzeugs 100 zu erzeugen. Während zwei Antriebseinheiten 11, 13 dargestellt sind, können mehr oder weniger Antriebseinheiten verwendet werden, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Der Antriebsstrang 14 weist einen Eingangsgetriebesatz 15 und einen Ausgangsgetriebesatz 17 auf, wie es in 3-6 dargestellt ist. Der Eingangsgetriebesatz 15 ist mit dem Ausgangsgetriebesatz 17 gekoppelt, um eine Antriebskraft von den Antriebseinheiten 11, 13 auf den Ausgangsgetriebesatz 17 zu übertragen. Der Ausgangsgetriebesatz 17 ist mit einem Differential 19 gekoppelt, und der Ausgangsgetriebesatz 17 überträgt die vom Eingangsgetriebesatz 15 aufgenommene Antriebsleistung an das Differential 19, um die Drehung der Achswellen 16, 18 um die Achse A anzutreiben. Das Differential 19 ermöglicht es den Achswellen 16, 18, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zueinander zu drehen.
Der Eingangsgetriebesatz 15 ist so ausgestaltet, dass er mehrere, auswählbare Übersetzungsverhältnisse für den Antrieb der Drehung der Achswellen 16, 18 durch den Antriebseingang 12 bereitstellt, wie es in den 7 und 8 vorgeschlagen ist. In einer ersten Konfiguration stellt der Eingangsgetriebesatz 15 beispielsweise ein erstes Übersetzungsverhältnis bereit, das es ermöglicht, ein erhöhtes Drehmoment von den Antriebseinheiten 11, 13 auf die Achswellen 16, 18 zu übertragen, und zwar auf Kosten der Geschwindigkeit, wodurch das Fahrzeug schneller beschleunigt werden kann. In einer zweiten Konfiguration stellt das Eingangsgetriebe 15 ein zweites Übersetzungsverhältnis bereit, das eine erhöhte Drehzahl der Achswellen 16, 18 auf Kosten des Drehmoments ermöglicht, wodurch das Fahrzeug eine höhere Geschwindigkeit erreichen kann. Eine Kupplungsanordnung 20 weist auf eine Schaltmuffe 21 (5-11), die mit einer Schaltgabel 22 gekoppelt ist, und einen Aktuator 24, der mit der Schaltgabel 22 gekoppelt ist, um die Schaltgabel 22 zu bewegen, um die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse des Eingangsgetriebes 15 mit der Schaltmuffe 21 zu wählen, wie es nachstehend weiter ausgeführt ist. Bei einigen Ausführungsformen befindet sich ein Vorspannelement 26, wie z. B. eine Schrauben- oder Spiralfeder, mit dem Antriebsgehäuse 101 und der Schaltgabel 22 in Eingriff, um die Schaltgabel 22 in Richtung des Eingangsgetriebes 15 vorzuspannen.
Der Eingangsgetriebesatz 15 ist drehbar um die Achse A angeordnet, wie es in den 5 und 6 dargestellt ist. Der Eingangsgetriebesatz 15 weist eine Trommel 32, ein Sonnenrad 34, ein oder mehrere Planetenräder 36 und einen Träger 38 auf, wie es in den 5, 6 und 9 dargestellt ist. Die Trommel 32 ist radial außen bezüglich der Planetenräder 36 und des Trägers 38 angeordnet, die wiederum radial außen bezüglich des Sonnenrades 34 angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform definiert die Trommel 32 ein radial nach außen gerichtetes Eingangsgetriebe bzw. Eingangs(zahn)rad 35 und ein radial nach innen gerichtetes Hohl(zahn)rad 37. Die Antriebseinheiten 11, 13 sind so ausgestaltet, dass sie selektiv das Ritzel 31 bzw. 33 drehen. Das Ritzel 31 dreht sich um eine Achse B, die von der Achse A versetzt ist, und das Ritzel 33 dreht sich um eine Achse C, die von den anderen Achsen A, B versetzt ist. Die Ritzel 31, 33 befinden sich mit dem Eingangsrad 35 der Trommel 32 in Eingriff und das Hohlrad 37 befindet sich mit dem einen oder mehreren Planetenrädern 36 in Eingriff.
Die Kupplungsanordnung 20 weist die Schaltmuffe 21 auf, die durch die Schaltgabel 22 relativ zu dem Eingangsgetriebesatz 15 bewegbar ist, wie es in den 5, 6 und 9 dargestellt ist. Die Schaltmuffe 21 ist mit einem Keilfortsatz 29 des Sonnenrades 34 gekoppelt, so dass sich die Schaltmuffe 21 mit dem Sonnenrad 34 drehen und entlang des Keilfortsatzes 29 gleiten kann. Die Schaltmuffe 21 ist relativ zu der Schaltgabel 22 drehbar. Die Schaltmuffe 21 ist mit einer Verzahnung bzw. einem Satz von Mitnehmerzähnen 23, die an einer stationären Komponente (z. B. einem Abschnitt des Antriebsgehäuses 101) definiert sind, und einer Verzahnung bzw. einem Satz von Mitnehmerzähnen 25, die an dem Träger 38 definiert sind, in Eingriff bringbar. In 6 ist die Schaltmuffe 21 in einer neutralen Position dargestellt, in der sie sich außer Eingriff von beiden Sätzen von Mitnehmerzähnen 23, 25 befindet. Bei der dargestellten Ausführungsform bewegt der Aktuator 24 (3) die Schaltgabel 22, um die Schaltmuffe in Richtung der Mitnehmerzähne 23 zu bewegen, um das erste Übersetzungsverhältnis des Eingangsgetriebesatzes 15 zu wählen, wie es in 7 und 10 dargestellt ist. Der Aktuator 24 (3) bewegt die Schaltgabel 22, um die Schaltmuffe in Richtung der Mitnehmerzähne 25 zu bewegen, um das zweite Übersetzungsverhältnis des Eingangsgetriebes 15 auszuwählen, wie es in den 8 und 11 dargestellt ist.
In dem ersten Übersetzungsverhältnis des Eingangsgetriebes 15 befindet sich die Schaltmuffe 21 mit den Mitnehmerzähnen 23 in Eingriff, um die Drehung des Sonnenrades 34 relativ zu der Achse A zu blockieren, wie es in 7 und 10 dargestellt ist. Die Antriebseinheiten 11, 13 drehen die Ritzel 31 bzw. 33, damit diese in das Eingangsrad 35 eingreifen und um die Trommel 32 um die Achse A zu drehen. Das Hohlrad 37 befindet sich mit dem einen oder den mehreren Planetenräder 36 in Eingriff, um die Planetenräder 36 relativ zu dem Sonnenrad 34 um die Achse A zu bewegen. Die Bewegung der Planetenräder 36 dreht den Träger 38 um die Achse A. Ein Kraftweg durch den Antriebsstrang 14 in dem ersten Übersetzungsverhältnis ist durch die gestrichelte Linie in 7 und die dicke Linie in 8 dargestellt.
In dem zweiten Übersetzungsverhältnis des Eingangsgetriebes 15 befindet sich die Schaltmuffe 21 mit den Mitnehmerzähnen 25 in Eingriff, um das Sonnenrad 34 und den Träger 38 gemeinsam um die Achse A zu drehen, wie es in 8 und 11 dargestellt ist. Die Antriebseinheiten 11, 13 drehen die Ritzel 31 bzw. 33, damit diese in das Eingangszahnrad 35 eingreifen und um die Trommel 32 um die Achse A zu drehen. Der Eingriff des einen oder der mehreren Planetenräder 36 mit dem Sonnenrad 34 und dem Hohlrad 37 bewirkt, dass sich das Sonnenrad 34 und der Träger 38 mit der Trommel 32 um die Achse A drehen. Ein Kraftpfad durch den Antriebsstrang 14 bei dem zweiten Übersetzungsverhältnis ist durch die gestrichelte Linie in 8 und die dicke Linie in 11 dargestellt.
Ein Übertragungsrohr 39 ist drehfest mit dem Träger 38 des Eingangsgetriebesatzes 15 gekoppelt und erstreckt sich in Richtung des Ausgangsgetriebesatzes 17, wie es in den 5, 6 und 9 gezeigt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Übertragungsrohr 39 so ausgebildet, dass es ein Sonnenrad 44 des Ausgangsgetriebesatzes 17 definiert. Der Ausgangsgetriebesatz 17 weist ein stationäres Hohlrad 42, das Sonnenrad 44, ein oder mehrere Planetenräder 46 und einen Träger 48 auf. Das eine oder die mehreren Planetenräder 46 befinden sich mit dem Hohlrad 42 und dem Sonnenrad 44 in Eingriff. Eine Drehung des Sonnenrads 44 (mit Drehung des Eingangsgetriebesatzes 15 und des Übertragungsrohrs 39) bewegt das eine oder die mehreren Planetenräder 46 um die Achse A und dreht den Träger 48 um die Achse A.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Differential 19 als ein „offenes“ Differential ausgeführt und weist ein Gehäuse 52, drehfest mit dem Gehäuse 52 gekoppelte Spinnengetriebe bzw. Spinnenräder 54 und mit den Achswellen 16, 18 gekoppelte Seitengetriebe bzw. Seitenräder 46 auf, wie es in 6 und 9 dargestellt ist. Das Gehäuse 52 ist drehfest mit dem Träger 48 des Ausgangsgetriebesatzes 17 gekoppelt. Eine Drehung des Gehäuses 52 bewegt die Spinnenräder 54 um die Achse A. Die Spinnenräder 54 befinden sich mit den Seitenrädern 46 in Eingriff, um die Achswellen 16, 18 mit der Drehung des Gehäuses 52 zu drehen. Die Spinnenräder 54 sind auch relativ zu dem Gehäuse 52 drehbar, um relative Drehzahlunterschiede zwischen den Achswellen 16, 18 zu ermöglichen, um ein Schleifen der Räder beim Wenden des Fahrzeugs zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann bei einigen Ausführungsformen der Ausgangsgetriebesatz 17 die Achswellen 16, 18 ohne die Verwendung des Differentials 19 oder mit Differentialen, welche andere Konfigurationen aufweisen, in Drehung versetzen. Zum Beispiel kann der Ausgangsgetriebesatz 17 direkt mit den Achswellen 16, 18 gekoppelt sein. Alternativ kann das Differential 19 „sperrend“, „drehmomentabhängig“, „mit begrenztem Schlupf“ oder eine andere Art von Differential sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Eingangsgetriebesatz 15 die Achswellen 16, 18 ohne die Verwendung des Ausgangsgetriebesatzes 17 und/oder des Differentials 19 in Drehung versetzen. Zum Beispiel kann der Eingangsgetriebesatz 15 mit dem Differential 19 gekoppelt sein, um die Achswellen 16, 18 zu drehen. Alternativ kann der Eingangsgetriebesatz 15 direkt mit den Achswellen 16, 18 gekoppelt sein. Bei einigen Ausführungsformen stellen einer oder beide der Eingangs- und Ausgangsgetriebesätze 15, 17 wählbare Übersetzungsverhältnisse unter Verwendung einer oder mehrerer Kupplungsanordnungen bereit.
Bei der dargestellten Ausführungsform können der Eingangsgetriebesatz 15 und der Ausgangsgetriebesatz 17 eine Getriebeuntersetzung (z. B. einen mechanischen Vorteil) bereitstellen, um das von dem Antriebseingang 12 auf die Achswellen 16, 18 aufgebrachte Drehmoment zu erhöhen, wie es in 6 dargestellt ist. Beispielsweise bewegen sich in dem ersten Übersetzungsverhältnis des Eingangsgetriebes 15 relativ kleinere Planetenräder 36 um ein relativ größeres Sonnenrad 34, wodurch eine erste Untersetzung bereitgestellt wird. In dem Ausgangsgetriebesatz 17 bewegt ein relativ kleineres Sonnenrad 44 relativ größere Planetenräder 46, wodurch eine zweite Untersetzung entsteht. Andere Kombinationen, Größen und Aspekte der relativen Größe und Position der Komponenten in dem Eingangsgetriebesatz 15 und/oder dem Ausgangsgetriebesatz 17 sind in der vorliegenden Offenbarung vorgesehen.
Bei dargestellten Ausführungsformen wird eine elektrische Achsanordnung 104 zur Verwendung mit einem Fahrzeug 100, wie z. B. einem Karosserie-LKW, offenbart. Räder 108 sind an gegenüberliegenden Enden der elektrischen Achsanordnung 104 angeordnet, um das Fahrzeug zur Beförderung entlang einer Bodenoberfläche zu tragen. Die elektrische Achsanordnung 104 treibt das Fahrzeug an, indem sie die Antriebskraft auf die Räder 108 überträgt, die in Kontakt mit der Bodenoberfläche stehen.
In dargestellten Ausführungsformen weist das Fahrzeug ein Fahrgestell auf, auf dem eine Karosserie und eine andere Einrichtung getragen werden können. Beispielsweise können ein Fahrerhaus, eine Ladekiste, ein Hubarm oder ein Kupplungssystem an dem Fahrgestell befestigt sein. Das Fahrgestell weist Rahmenschienen, Aufhängungskomponenten wie Federn, Dämpfer und Längslenker sowie Bremskomponenten wie Druckluftzylinder, Bremssättel, Bremsscheiben, Bremstrommeln, Bremsschläuche und ähnliches auf. Die elektrische Achsanordnung 104 ist im Allgemeinen senkrecht zu den Rahmenschienen montiert, so dass sich das Fahrzeug in einer mit den Rahmenschienen ausgerichteten Richtung bewegt.
Bei dargestellten Ausführungsformen kann die elektrische Achsanordnung 104 für „Einzelrad“-Anwendungen und „Doppelrad“-Anwendungen ausgestaltet sein. Bei „Einzelrad“-Anwendungen ist ein einzelnes Rad mit jedem Ende der elektrischen Achsanordnung 104 gekoppelt. Bei „Doppelrad“-Anwendungen sind die Räder paarweise an jedem Ende der elektrischen Achsanordnung 104 angeordnet. Fahrzeuge, die eine erhöhte Nutzlast oder Anhängerlast benötigen, sind ein Beispiel für eine „Doppelrad“-Anwendung. Fahrzeuge, die darüber hinaus eine erhöhte Nutzlast/Schleppkapazität benötigen, können mit zwei oder mehr elektrischen Achsanordnungen 104 ausgestattet sein. Einige Fahrzeuge können auch andere Antriebseinrichtungen als Räder benötigen. So können z. B. Raupenketten oder Schienenräder mit der elektrischen Achsanordnung 104 gekoppelt sein, um das Fahrzeug anzutreiben. Die elektrische Achsanordnung 104 kann vorne und hinten am Fahrzeug montiert sein, um verschiedene Antriebsarten zu realisieren, wie z. B. Vorderradantrieb, Hinterradantrieb und All-/Vierradantrieb.
Bei den dargestellten Ausführungsformen wird die Leistung des Fahrzeugs optimiert, wenn sich die Räder in ständigem Kontakt mit dem Boden befinden. Um dem Boden leichter folgen zu können, koppelt ein Aufhängungssystem die elektrische Achsanordnung 104 beweglich mit den Rahmenschienen. Das Aufhängungssystem ermöglicht es der elektrischen Achsanordnung 104, sich relativ zu den Rahmenschienen zu bewegen und drückt die Räder in Richtung Boden, wenn das Fahrzeug auf Unebenheiten im Boden trifft. Das Aufhängungssystem kann aufweisen Federn, Luftkissen und Dämpfer, die Bewegungen absorbieren und die Fahrqualität verbessern; Steuerarme, die die Bewegung der elektrischen Achsanordnung 104 einschränken, und andere Elemente, die von der Anwendung bestimmt werden, wie z. B. eine Lenkung und kinematische Verbindungen. Die elektrische Achsanordnung 104 kann auch an einem Fahrzeug montiert sein, das ursprünglich nicht mit einer elektrischen Achsanordnung 104 ausgestattet war. Die elektrische Achsanordnung 104 kann an diesen Fahrzeugen nachgerüstet werden, um ein elektrisches Antriebsstrang-Upgrade zu bieten und kann in Kombination mit einem Verbrennungsmotor verwendet werden, wobei die elektrische Achsanordnung 104 verwendet wird, um einen Satz von Rädern anzutreiben, und der Verbrennungsmotor einen zweiten Satz von Rädern antreibt.
Bei der dargestellten Ausführungsform kann die elektrische Achsanordnung 104 sowohl in hybrid-elektrischen als auch in vollelektrischen Fahrzeugen verwendet werden. In einem vollelektrischen Fahrzeug kann der Strom zum Betrieb der elektrischen Achsanordnung 104 in einer am Fahrgestell montierten Batterie gespeichert sein. Alternativ kann der Strom von einer externen Stromquelle, wie z. B. einer Oberleitung oder einem dritten Schienensystem, zugeführt werden. Wenn das Fahrzeug als Hybrid-Elektrofahrzeug ausgestaltet ist, kann ein Verbrennungsmotor am Fahrgestell montiert und mit einer elektrischen Antriebseinheit gekoppelt sein, die in der Lage ist, Strom zu erzeugen; der Strom kann die elektrische Achsanordnung 104 direkt antreiben oder in einer Batterie gespeichert werden.
Bei den dargestellten Ausführungsformen weist die elektrische Achsanordnung 104 im Allgemeinen einen Mittelabschnitt (oder Antriebsgehäuse) und zwei Achsrohre auf. Ein erstes Achsrohr ist mit einer ersten Seite des Mittelabschnitts gekoppelt und ein zweites Achsrohr ist mit einer zweiten Seite des Mittelabschnitts gekoppelt, so dass sich jedes Achsrohr von dem Mittelabschnitt in entgegengesetzten Richtungen entlang einer Drehachse A nach außen erstreckt. Die elektrische Achsanordnung 104 kann darüber hinaus zwei Radenden aufweisen, die jeweils mit einem der Achsrohre gekoppelt sind. Jedes Achsrohr ist an einem proximalen Ende mit dem Mittelabschnitt und an einem distalen Ende mit einem der Radenden verbunden. Der Mittelabschnitt, die Achsrohre und die Radenden können auf verschiedene Weise konstruiert und gekoppelt sein, die nach dem Stand der Technik allgemein bekannt sind. Bei einem Beispiel kann der Mittelabschnitt ein oder mehrere Gussteile aufweisen, die mit Hilfe von Befestigungselementen zusammengefügt sind, die Achsrohre können Schmiedeteile sein, die mit Hilfe von Befestigungselementen mit dem Mittelabschnitt verbunden sind, und jedes Radende kann an dem distalen Ende der Achsrohre ganzheitlich ausgebildet sein. Bei einem anderen Beispiel können die Achsrohre an den Mittelabschnitt gepresst und/oder geschweißt sein, und jedes Radende kann mit Hilfe von Befestigungselementen mit den Achsrohren gekoppelt sein. Bei einem weiteren Beispiel können der Mittelabschnitt und die Achsrohre aus zwei Hälften hergestellt sein, die entlang einer Achse im Allgemeinen parallel zu der Achse A definiert sind; jede Hälfte weist einen Abschnitt des Mittelabschnitts und einen Abschnitt jedes Achsrohrs auf.
Bei dargestellten Ausführungsformen tragen die Radenden jedes der Räder und eine entsprechende Achswelle 16, 18 drehbar. Jede Achswelle 16, 18 ist in einem der Achsrohre angeordnet und im Allgemeinen koaxial mit der Achse A. Die Radenden können vollschwimmende Radnaben, halbschwimmende Radnaben, Planetenuntersetzungsnaben oder Portalnaben sein. Wie im Folgenden näher erläutert wird, übertragen die Achswellen 16, 18 ein Drehmoment auf die Räder, um das Fahrzeug anzutreiben.
Bei den dargestellten Ausführungsformen hat der Getriebezug oder Antriebsstrang 14 einen Eingang oder Eingangsgetriebesatz 15 und einen Ausgang oder Ausgangsgetriebesatz 17. Der Eingang 15 nimmt das Drehmoment von dem Antriebseingang 12 auf, und der Ausgang 17 gibt das Drehmoment an die Achswellen 16, 18 weiter. Um das Anfahr- und Geschwindigkeitsverhalten des Fahrzeugs zu verbessern, ist der Eingangsgetriebesatz 15 und/oder der Ausgangsgetriebesatz 17 zwischen einem ersten und einem zweiten Übersetzungsverhältnis schaltbar. Bei dem ersten Übersetzungsverhältnis erhöht das Getriebe 14 das Drehmoment an dem Ausgang 17 auf Kosten der Geschwindigkeit, so dass das Fahrzeug schneller beschleunigen kann. Bei dem zweiten Übersetzungsverhältnis erhöht das Getriebe 14 die maximale Geschwindigkeit des Ausgangs 17 auf Kosten des Drehmoments, so dass das Fahrzeug eine höhere Geschwindigkeit erreichen kann. Die elektrische Achsanordnung 104 weist einen Schaltmechanismus oder eine Kupplungsanordnung 20 auf, um selektiv entweder das erste oder das zweite Übersetzungsverhältnis einzulegen.
Bei dargestellten Ausführungsformen weist der Antriebseingang 12 eine erste elektrische Antriebseinheit 11 und eine zweite elektrische Antriebseinheit 13 auf. Jede elektrische Antriebseinheit 11, 13 weist eine Rotorwelle, die von einem Ende hervorragt, und ein Antriebsritzel 31, 33, das an der Rotorwelle befestigt ist, auf. Jede der Rotorwellen definiert eine Rotorachse B, C, die sich durch die jeweilige elektrische Antriebseinheit 11, 13 erstreckt. Jede elektrische Antriebseinheit 11, 13 ist in der gleichen Richtung und in paralleler Ausrichtung ausgerichtet, so dass jede Rotorachse B, C parallel zu der anderen und parallel zu der Achse A ist. Die erste und zweite Antriebseinheit 11, 13 sind so angeordnet, dass die zweite elektrische Antriebseinheit 11 hinter der ersten elektrischen Antriebseinheit 13 entlang einer Längsachse des Fahrzeugs angeordnet ist.
Bei den dargestellten Ausführungsformen weist der Getriebezug 14 einen Eingangsgetriebesatz 15, einen Ausgangsgetriebesatz 17 und ein Differential 19 auf. Ein in den Antriebseinheiten 11, 13 erzeugtes Drehmoment wird in den Eingangsgetriebesatz 15 übertragen. Eine Drehung des Eingangsgetriebesatzes 15 wird mit dem ersten oder zweiten Übersetzungsverhältnis auf den Ausgangsgetriebesatz 17 übertragen, der das Differential 19 dreht. Der Eingangsgetriebesatz 15 ist schematisch zwischen den Antriebseinheiten 11, 13 und dem Ausgangsgetriebesatz 17 angeordnet, so dass die Leistung von den Antriebseinheiten 11, 13 von dem Eingangsgetriebesatz 15 auf den Ausgangsgetriebesatz 17 übertragen wird.
Bei dargestellten Ausführungsformen ist eine Eingangstrommel 32 in dem Mittelabschnitt zur Drehung um die Achse A gelagert. Ein Eingangsring 35 ist konzentrisch an der Eingangstrommel 32 zur gleichzeitigen Drehung um die Achse A befestigt. Der Eingangsring 35 hat eine Außenverzahnung, die von der Achse A radial nach außen ragt. Die Antriebsritzel 31, 33, die koaxial zu den Rotorachsen B, C und von der Achse A mit einem Radius beabstandet sind, der einen Eingriff mit der Verzahnung des Eingangsrings 35 ermöglicht, drehen den Eingangsring 35 und die Eingangstrommel 32. Die Eingangstrommel 32 definiert einen Hohlraum, in dem der Rest des Eingangsgetriebesatzes 15 angeordnet ist.
Bei dargestellten Ausführungsformen sind ein Antriebs-Hohlrad 37, ein Untersetzungs-Sonnenrad 34, ein Untersetzungsträger 38 und mehrere Untersetzungs-Planetenräder 36 in einer Planetenkonfiguration ausgestaltet. Das Antriebs-Hohlrad 37 hat eine Innenverzahnung, die radial nach innen zu der Achse A hin ragt und sich mit den Untersetzungs-Planetenräder 36 in Eingriff befindet. Das Antriebs-Hohlrad 37 ist konzentrisch mit der Eingangstrommel 32 drehfest um die Achse A verbunden. Die Untersetzungs-Planetenräder 36 sind drehbar auf dem Untersetzungsträger 38 gelagert und radial um das Untersetzungs-Sonnenrad 34 angeordnet. Das Antriebs-Hohlrad 37 umgibt die Untersetzungs-Planetenräder 36 und das Untersetzungs-Sonnenrad 34, so dass sich die Untersetzungs-Planetenräder 36 gleichzeitig sowohl mit dem Antriebs-Hohlrad 37 als auch mit dem Untersetzungs-Sonnenrad 34 in Eingriff befinden. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, treibt die Drehung des Antriebs-Hohlrades 37 die Untersetzungs-Planetenräder 36 an, gegen das Untersetzungs-Sonnenrad 34 zu rollen und die Achse A zu umkreisen, wodurch der Untersetzungsträger 38 in Drehung versetzt wird.
Bei den dargestellten Ausführungsformen weist der Ausgangsgetriebesatz 17 ein Ausgangs-Hohlrad 42, eine Vielzahl von Ausgangs-Planetenrädern 46, ein Ausgangs-Sonnenrad 44 und einen Ausgangsträger 48 auf. Das Ausgangs-Hohlrad 42 ist drehbar an dem Mittelabschnitt befestigt und weist eine Innenverzahnung auf, die radial nach innen in Richtung der Achse A ragt. Jedes der Ausgangs-Planetenräder 46 ist radial um das Ausgangs-Sonnenrad 44 angeordnet und wird von dem Ausgangsträger 48 gehalten, um sich mit dem Ausgangs-Sonnenrad 44 und dem Ausgangs-Hohlrad 46 in Eingriff zu befinden. Eine Drehung des Ausgangs-Sonnenrads 44 treibt die Ausgangs-Planetenräder 46 an, um gegen das Ausgangs-Hohlrad 46 zu rollen und die Achse A zu umkreisen, wodurch der Ausgangsträger 48 in Drehung versetzt wird.
Bei dargestellten Ausführungsformen weist der Getriebezug 14 darüber hinaus eine Zwischenwelle oder ein Übertragungsrohr 39 auf, das schematisch zwischen dem Eingangsgetriebesatz 15 und dem Ausgangsgetriebesatz 17 dargestellt ist. Die Zwischenwelle 39 ist an einem ersten Ende mit dem Untersetzungsträger 38 und an einem zweiten Ende mit dem Ausgangs-Sonnenrad 44 gekoppelt und überträgt ein Drehmoment und eine Drehung von dem Eingangsgetriebesatz 15 auf den Ausgangsgetriebesatz 17. Genauer gesagt ist das erste Ende der Zwischenwelle 39 mit dem Untersetzungsträger 38 und das zweite Ende der Zwischenwelle 39 mit dem Ausgangs-Sonnenrad 44 gekoppelt. Eine Drehung des Untersetzungsträgers 48 wird auf die Zwischenwelle 39 übertragen, die das Ausgangs-Sonnenrad 44 dreht.
Bei den dargestellten Ausführungsformen weist der Getriebezug 14 darüber hinaus das Differential 19 auf, das mit jeder der Achswellen 16, 18 gekoppelt ist. Das Differential 19 überträgt eine Drehbewegung von dem Ausgangsgetriebesatz 17 auf die Achswellen 16, 18, während es einen relativen Drehzahlunterschied zwischen den einzelnen Achswellen 16, 18 zulässt. Das Differential 19 weist ein Differentialgehäuse 52, mit dem Differentialgehäuse 52 gekoppelte Spinnengetriebe bzw. Spinnenräder 54 und ein Paar von Seitengetrieben bzw. Seitenrädern 56 auf, die sich mit den Spinnenrädern 54 in Eingriff befinden und jeweils mit einer der Achswellen 16, 18 gekoppelt sind. Das Differentialgehäuse 52 ist mit dem Ausgangsträger 48 zur Drehung um die Achse A gekoppelt. Eine Drehung des Differentialgehäuses 52 überträgt die Drehung auf die Seitenräder 56 und auf die Achswellen 16, 18, wodurch die Räder gedreht werden.
Bei dargestellten Ausführungsformen ist die elektrische Achsanordnung 104 zwischen dem ersten Übersetzungsverhältnis und dem zweiten Übersetzungsverhältnis schaltbar. Der Schaltmechanismus 20 weist eine Schaltmuffe 21, eine Schaltgabel 22 und einen Aktuator 24 auf. Die Schaltmuffe 21 ist über eine Keilwelle 29 drehbar mit dem Untersetzungs-Sonnenrad 34 gekoppelt, so dass sich die Schaltmuffe 21 und das Untersetzungs-Sonnenrad 34 mit der gleichen Geschwindigkeit drehen. Die Schaltmuffe 21 ist entlang der Keilwelle 29 zwischen dem ersten Übersetzungsverhältnis und dem zweiten Übersetzungsverhältnis verschiebbar. Die Schaltgabel 22 ist funktionsfähig mit dem Aktuator 24 und der Schaltmuffe 21 gekoppelt, so dass eine Bewegung des Aktuators 24 die Schaltgabel 22 bewegt, um die Schaltmuffe 21 entlang der Keilwelle 29 zu verschieben.
Bei den dargestellten Ausführungsformen ist die Schaltmuffe 21 mit dem Mittelabschnitt und dem Untersetzungsträger 38 in Eingriff bringbar, um den Getriebezug 14 entweder in das erste Übersetzungsverhältnis oder in das zweite Übersetzungsverhältnis zu bringen. Die Schaltmuffe 21 und sowohl der Mittelabschnitt als auch der Untersetzungsträger 38 weisen zusammenpassende Eingriffsmerkmale 23, 25 auf, die, wenn sie sich in Eingriff befinden, das Untersetzungs-Sonnenrad 34 drehbar mit dem Mittelabschnitt oder dem Untersetzungsträger 38 koppeln. Die Eingriffsmerkmale können eine (Keil-) Verzahnung, eine Interferenzkupplung, eine Reibungskupplung, eine Bremse und eine Synchronisiereinrichtung zur Unterstützung des Schaltvorgangs aufweisen.
Bei den dargestellten Ausführungsformen befindet sich in dem ersten Übersetzungsverhältnis die Schaltmuffe 21 mit dem Mittelabschnitt in Eingriff, so dass das Untersetzungs-Sonnenrad 34 drehfest mit dem Mittelabschnitt verbunden ist. Hier dreht sich das Untersetzungs-Sonnenrad 34 nicht in Reaktion auf eine Drehung des Eingangsrings 35. Die Antriebseinheiten 11, 13 drehen den Eingangsring 35, die Eingangstrommel 32 und das Antriebs-Hohlrad 37. Das Antriebs-Hohlrad 37 dreht die Untersetzungs-Planetenräder 36, die um das Untersetzungs-Sonnenrad 34 rollen. Die Untersetzungs-Planetenräder 36 bewirken, dass sich der Untersetzungsträger 38 mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Eingangsring 35 um die Achse A dreht.
Bei dargestellten Ausführungsformen befindet sich in dem zweiten Übersetzungsverhältnis die Schaltmuffe 21 mit dem Untersetzungsträger 38 in Eingriff, so dass das Untersetzungs-Sonnenrad 34 drehfest mit dem Untersetzungsträger 38 verbunden ist. Hier ist eine Drehung des Untersetzungs-Sonnenrads 34 mit dem Untersetzungsträger 38 verriegelt, was dazu führt, dass sich das Untersetzungs-Sonnenrad 34 als ein Einheitsgetriebe dreht. Genauer gesagt drehen die Antriebseinheiten 11, 13 den Eingangsring 35, die Eingangstrommel 32 und das Antriebs-Hohlrad 37. Eine Drehung des Antriebs-Hohlrades 37 wird auf die Untersetzungs-Planetenräder 36 übertragen, die daran gehindert werden, um das Untersetzungs-Sonnenrad 34 zu rollen, wodurch sich der Untersetzungsträger 38 und das Untersetzungs-Sonnenrad 34 mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Antriebs-Hohlrad 37 drehen.
Bei dargestellten Ausführungsformen können die Schaltgabel und die Schaltmuffe 21 in eine neutrale Position bewegbar sein, in der sich die Schaltmuffe 21 weder mit dem Untersetzungsträger 38 noch mit dem Mittelabschnitt in Eingriff befindet. Im Allgemeinen wird die neutrale Position verwendet, um die Antriebseinheiten 11, 13 von dem Getriebezug 14 zu entkoppeln und ein Drehen der Räder zu ermöglichen, ohne dass sich die Rotorwellen der Antriebseinheiten 11, 13 drehen. Wenn das Fahrzeug im Freilauf fahren kann, wird die zum Drehen der Rotorwellen bzw. Antriebseinheiten 11, 13 benötigte Energie eingespart. In der neutralen Position können sich der Untersetzungsträger 38, das Untersetzungs-Sonnenrad 34 und das Antriebs-Hohlrad 37 unabhängig voneinander um die Achse A drehen. Im Falle des Ausrollens des Fahrzeugs wird die Drehung der Achswellen 16, 18 auf den Untersetzungsträger 38 übertragen, wodurch die Untersetzungs-Planetenräder 36 um das Antriebs-Hohlrad 37 rollen. Dem Weg des geringsten Widerstandes folgend, bewirken die Untersetzungs-Planetenräder 36 eine Drehung des Untersetzungs-Sonnenrades 34, während das Antriebs-Hohlrad 37 stehen bleibt.
Bei dargestellten Ausführungsformen kann der Aktuator 24 manuell oder automatisch gesteuert werden. Der Aktuator 24 kann auf hydraulischen Druck, pneumatischen Druck oder elektronische Signale ansprechen, die von einem Steuermodul erzeugt werden. Alternativ kann der Aktuator 24 eine mechanische Kopplung aufweisen, die von einer Bedienperson gesteuert wird. Der oben beschriebene Getriebezug 14 und die Räder bzw. Zahnräder können je nach Bedarf mit verschiedenen Getriebetypen ausgestaltet sein. Die Zahnradtypen können Stirnräder mit geraden Zähnen, Schrägzahnräder und andere nach dem Stand der Technik bekannte Typen aufweisen.
Während die Offenbarung in den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung im Detail dargestellt und beschrieben wurde, ist eine solche Darstellung und Beschreibung als beispielhaft und nicht einschränkend zu betrachten, wobei davon ausgegangen wird, dass nur illustrative Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden und dass alle Änderungen und Modifikationen, die dem Geist der Offenbarung entsprechen, geschützt werden sollen.

Claims

Antriebsanordnung für eine elektrische Achsanordnung eines Fahrzeugs, wobei die Antriebsanordnung umfasst: einen Antriebseingang; einen Eingangsgetriebesatz, welcher zur Drehung um eine Achse angeordnet ist, wobei der Eingangsgetriebesatz eine erste Konfiguration, welche ein erstes Übersetzungsverhältnis bereitstellt, und eine zweite Konfiguration aufweist, welche ein zweites Übersetzungsverhältnis bereitstellt, welches sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterscheidet; einen Ausgangsgetriebesatz, welcher zur Drehung um die Achse angeordnet und entlang der Achse von dem Eingangsgetriebesatz beabstandet ist; ein Differential, welches mit dem Ausgangsgetriebesatz gekoppelt ist; eine Kupplungsanordnung, welche so ausgestaltet ist, dass sie sich mit dem Eingangsgetriebesatz in Eingriff befindet, um den Eingangsgetriebesatz zwischen der ersten Konfiguration und der zweiten Konfiguration zu bewegen; und eine erste Achswelle und eine zweite Achswelle, welche mit dem Differential gekoppelt und zur Drehung um die Achse angeordnet sind, wobei der Antriebseingang gegenüber der Achse versetzt und so ausgestaltet ist, dass er selektiv eine Antriebskraft auf den Eingangsgetriebesatz ausübt, wobei der Eingangsgetriebesatz so ausgestaltet ist, dass er die von dem Antriebseingang aufgenommene Antriebskraft auf den Ausgangsgetriebesatz überträgt, wobei der Ausgangsgetriebesatz so ausgestaltet ist, dass er die von dem Eingangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf das Differential überträgt, und wobei das Differential so ausgestaltet ist, dass es die von dem Ausgangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf die erste Achswelle und die zweite Achswelle überträgt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Eingangsgetriebesatz aufweist ein radial äußeres Eingangsrad, welches zum Eingriff durch den Antriebseingang angeordnet ist, ein radial inneres Hohlrad, welches mit dem radial äußeren Eingangsrad gekoppelt ist, ein Sonnenrad, welches radial innerhalb des Hohlrads angeordnet ist, mindestens ein Planetenrad, welches zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad angeordnet ist, und einen Träger, welcher mit dem mindestens einen Planetenrad zur Drehung mit dem Planetenrad gekoppelt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, wobei in der ersten Konfiguration das Sonnenrad relativ zu der Achse drehbar befestigt ist und sich die Planetenräder mit einer Drehung des radial äußeren Eingangsrads um das Sonnenrad bewegen, und wobei in der zweiten Konfiguration das Sonnenrad und der Träger zur Drehung um die Achse mit einer Drehung des radial äußeren Eingangsrads durch den Antriebseingang gemeinsam befestigt sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Kupplungsanordnung aufweist eine Schaltmuffe, welche relativ zu dem Sonnenrad drehbar befestigt ist, eine Schaltgabel, welche mit der Schaltmuffe gekoppelt ist, und einen Aktuator, wobei der Aktuator so ausgestaltet ist, dass er die Schaltgabel für eine Bewegung der Schaltmuffe relativ zu dem Eingangsgetriebesatz bewegt, und wobei die Schaltmuffe so ausgestaltet ist, dass sie sich mit einer unbeweglichen Komponente in Eingriff befindet, um die erste Konfiguration des Eingangsgetriebesatzes bereitzustellen, und dass sie sich mit dem Träger in Eingriff befindet, um die zweite Konfiguration des Eingangsgetriebesatzes bereitzustellen.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei sich die erste Achswelle und/oder die zweite Achswelle durch den Eingangsgetriebesatz erstreckt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 5, wobei sich die erste Achswelle und/oder die zweite Achswelle durch den Ausgangsgetriebesatz erstreckt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Ausgangsgetriebesatz ein Hohlrad, ein radial innerhalb des Hohlrads angeordnetes Sonnenrad, mindestens ein zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad angeordnetes Planetenrad und einen mit dem mindestens einen Planetenrad zur Drehung mit dem Planetenrad gekoppelten Träger aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, welche darüber hinaus ein Übertragungsrohr umfasst, welches mit dem Eingangsgetriebesatz gekoppelt ist und sich in Richtung des Ausgangsgetriebesatzes erstreckt, und wobei das Sonnenrad mit dem Übertragungsrohr gekoppelt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Antriebseingang eine erste Antriebseinheit und eine beabstandete zweite Antriebseinheit aufweist, und wobei die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit so ausgestaltet sind, dass sie beide eine Antriebskraft auf den Eingangsgetriebesatz ausüben.
Elektrische Achsanordnung zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei die Achsanordnung umfasst: ein Antriebsgehäuse und ein erstes und ein zweites Achsrohr, welche sich von gegenüberliegenden Seiten des Antriebsgehäuses erstrecken; und eine Antriebsanordnung umfassend: einen Antriebseingang, welcher innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet ist; einen Eingangsgetriebesatz, welcher innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet und zur Drehung um eine Achse angeordnet ist; einen Ausgangsgetriebesatz, welcher innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet und zur Drehung um die Achse angeordnet ist und entlang der Achse von dem Eingangsgetriebesatz beabstandet ist; ein Differential, welches mit dem Ausgangsgetriebesatz gekoppelt ist; und eine erste Achswelle und eine zweite Achswelle, welche sich in das erste bzw. das zweite Achsrohr erstrecken, wobei die erste Achswelle und die zweite Achswelle mit dem Differential gekoppelt und zur Drehung um die Achse angeordnet sind, wobei der Antriebseingang gegenüber der Achse versetzt und so ausgestaltet ist, dass er selektiv eine Antriebskraft auf den Eingangsgetriebesatz ausübt, wobei der Eingangsgetriebesatz so ausgestaltet ist, dass er die von dem Antriebseingang aufgenommene Antriebskraft auf den Ausgangsgetriebesatz überträgt, wobei der Ausgangsgetriebesatz so ausgestaltet ist, dass er die von dem Eingangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf das Differential überträgt, und wobei das Differential so ausgestaltet ist, dass es die von dem Ausgangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf die erste Achswelle und die zweite Achswelle überträgt.
Elektrische Achsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Eingangsgetriebesatz eine erste Konfiguration aufweist, welche ein erstes Übersetzungsverhältnis bereitstellt, und eine zweite Konfiguration, welche ein zweites Übersetzungsverhältnis bereitstellt, welches sich von dem ersten Übersetzungsverhältnis unterscheidet.
Elektrische Achsanordnung nach Anspruch 11, welche darüber hinaus eine Kupplungsanordnung umfasst, welche so ausgestaltet ist, dass sie sich mit dem Eingangsgetriebesatz in Eingriff befindet, um den Eingangsgetriebesatz zwischen der ersten Konfiguration und der zweiten Konfiguration zu bewegen.
Elektrische Achsanordnung nach Anspruch 12, wobei der Eingangsgetriebesatz aufweist ein radial äußeres Eingangsrad, welches für den Eingriff mit dem Antriebseingang angeordnet ist, ein radial inneres Hohlrad, welches mit dem radial äußeren angeordneten Eingangsrad gekoppelt ist, ein Sonnenrad, welches radial innerhalb des Hohlrads angeordnet ist, mindestens ein Planetenrad, welches zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad angeordnet ist, und einen Träger, welcher mit dem mindestens einen Planetenrad zur Drehung mit dem Planetenrad gekoppelt ist.
Elektrische Achsanordnung nach Anspruch 13, wobei in der ersten Konfiguration das Sonnenrad relativ zu der Achse drehbar befestigt ist und die Planetenräder sich mit der Drehung des radial äußeren Eingangsrads um das Sonnenrad bewegen, und wobei in der zweiten Konfiguration das Sonnenrad und der Träger gemeinsam zur Drehung um die Achse mit einer Drehung des radial äußeren Eingangsrads durch den Antriebseingang befestigt sind.
Elektrische Achsanordnung nach Anspruch 14, wobei die Kupplungsanordnung aufweist eine Schaltmuffe, welche relativ zu dem Sonnenrad drehbar befestigt ist, eine Schaltgabel, welche mit der Schaltmuffe gekoppelt ist, und einen Aktuator, wobei der Aktuator so ausgestaltet ist, dass er die Schaltgabel für eine Bewegung der Schaltmuffe relativ zu dem Eingangsgetriebesatz bewegt, und wobei die Schaltmuffe so ausgestaltet ist, dass sie sich mit einer unbeweglichen Komponente in Eingriff befindet, um die erste Konfiguration des Eingangsgetriebesatzes bereitzustellen, und dass sie sich mit dem Träger in Eingriff befindet, um die zweite Konfiguration des Eingangsgetriebesatzes bereitzustellen.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10, wobei sich die erste Achswelle und/oder die zweite Achswelle durch den Eingangsgetriebesatz erstreckt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 16, wobei sich die erste Achswelle und/oder die zweite Achswelle durch den Ausgangsgetriebesatz erstreckt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Ausgangsgetriebesatz ein Hohlrad, ein radial innerhalb des Hohlrads angeordnetes Sonnenrad, mindestens ein zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad angeordnetes Planetenrad und einen mit dem mindestens einen Planetenrad zur Drehung mit dem Planetenrad gekoppelten Träger aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 18, welche darüber hinaus ein Übertragungsrohr umfasst, welches mit dem Eingangsgetriebesatz gekoppelt ist und sich in Richtung des Ausgangsgetriebesatzes erstreckt, und wobei das Sonnenrad mit dem Übertragungsrohr gekoppelt ist.
Fahrzeug umfassend einen Rahmen; und eine elektrische Achsanordnung, welche mit dem Rahmen gekoppelt ist, wobei die elektrische Achsanordnung umfasst: ein Antriebsgehäuse und ein erstes und ein zweites Achsrohr, welche sich von gegenüberliegenden Seiten des Antriebsgehäuses erstrecken; und eine Antriebsanordnung umfassend: einen Antriebseingang, welcher innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet ist; einen Eingangsgetriebesatz, welcher innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet und zur Drehung um eine Achse angeordnet ist einen Ausgangsgetriebesatz, welcher innerhalb des Antriebsgehäuses angeordnet und zur Drehung um die Achse angeordnet ist und entlang der Achse von dem Eingangsgetriebesatz beabstandet ist; ein Differential, welches mit dem Ausgangsgetriebesatz gekoppelt ist; und eine erste Achswelle und eine zweite Achswelle, welche sich in das erste bzw. zweite Achsrohr erstrecken, wobei die erste Achswelle und die zweite Achswelle mit dem Differential gekoppelt und zur Drehung um die Achse angeordnet sind, wobei der Antriebseingang von der Achse versetzt ist und so ausgestaltet ist, dass er selektiv eine Antriebskraft auf den Eingangsgetriebesatz ausübt, wobei der Eingangsgetriebesatz so ausgestaltet ist, dass er die von dem Antriebseingang aufgenommene Antriebskraft auf den Ausgangsgetriebesatz überträgt, wobei der Ausgangsgetriebesatz so ausgestaltet ist, dass er die von dem Eingangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf das Differential überträgt, wobei das Differential so ausgestaltet ist, dass es die von dem Ausgangsgetriebesatz aufgenommene Antriebskraft auf die erste Achswelle und die zweite Achswelle überträgt, und wobei die erste Achswelle und die zweite Achswelle so ausgestaltet sind, dass sie die von dem Differential aufgenommene Antriebskraft auf die Räder des Fahrzeugs übertragen, um das Fahrzeug entlang einer Bodenoberfläche zu bewegen.