DE19850606A1

DE19850606A1 - Elektromechanischer Antrieb, insbesondere für Kettenfahrzeuge

Info

Publication number: DE19850606A1
Application number: DE19850606A
Authority: DE
Inventors: Harald Naunheimer; Anton Huf
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1998-11-03
Filing date: 1998-11-03
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: IL132645A; DE19850606B4; US6358176B1; GB2343429B; FR2785236A1; IL132645A0; GB9925975D0; GB2343429A; FR2785236B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Antrieb, insbesondere für Kettenfahrzeuge, bei dem die beiden Antriebsseiten keine mechanische Kopplung aufweisen und durch die erfindungsgemäße Ausführung kleinere Baulängen und Baudurchmesser zulassen. Dadurch wird unter anderem die Anordnungsflexibilität der Antriebs-Komponenten gegenüber dem Stand der Technik weiter erhöht. DOLLAR A Ein erfindungsgemäßer Antrieb besteht aus einem elektrischen Fahrmotor (1, 1', 17) und mindestens einem schaltbaren mechanischen Getriebe (2, 2', 3, 3', 18) und mindestens einer Bremse (4, 4', 19), wobei mindestens eines dieser Bauelemente innerhalb des Läufers des Elektromotors (1, 1', 17) angeordnet ist und die restlichen Komponenten koaxial auf etwa einer Ebene liegend seitlich am Elektromotor (1, 1', 17) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Antrieb, insbesondere für Kettenfahrzeuge.

Stand der Technik

Es ist bekannt, daß elektrische Antriebe für Kettenfahrzeuge gegenüber konventionellen vollautomatischen hydromechanischen Lastschaltgetrieben eine erhöhte Flexibilität in der Kompo nentenanordnung, sowie ein günstigeres Energiemanagement des Fahrzeugs bei stufenlosem Fahrantrieb gestatten.

Die hohen Anforderungen an die Fahrmotoren und an die Lei stungselektronik bei rein elektrischen Antrieben - ohne mechanische Schaltstufen - führen zu Elektromotoren mit großen Durchmessern, die viel Bauvolumen benötigen und in Fahrzeugen nur eingeschränkt angeordnet werden können. Das Umgehen dieser Nachteile führte zur Entwicklung elektro mechanischer Antriebe. Die DE-PS 37 28 171 C2 zeigt einen elektromechanischen Antriebsblock, der einen Elektromotor für den Fahrantrieb (Fahrmotor) aufweist, der jeweils über Diffe rentialgetriebe mit Kettenantriebsrädern verbunden ist. Der bauliche Aufwand des Elektrofahrantriebs wird durch das Zwischenschalten eines 2-Gang-Getriebes drastisch reduziert. Zum regenerativen Lenken ist jedoch ein weiterer Elektromotor (Lenkmotor) und eine mechanische Nullwelle erforderlich, die die mechanische Leistung von der einen auf die andere An triebsseite überträgt. Die gesteuerte und geregelte Energie zufuhr zu beiden Elektromotoren (Fahr- und Lenkmotor) erfolgt rein elektrisch über einen, von einem Verbrennungsmotor angetriebenen, Generator.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen höher integrierenden, kompakteren Antrieb zu schaffen, der die oben aufgeführten Vorteile behält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst.

Durch die Anordnung mehrerer Bauteile koaxial in gleicher Ebene sowie die Integration weiterer Elemente in den Innen raum des Läufers eines Elektromotors wird eine vergleichswei se kurze Baulänge der Antriebseinheit realisiert.

Durch die mechanischen Getriebestufen ist es möglich auf leistungsmäßig kleinere Elektromotoren zurückzugreifen, die wesentlich geringere Durchmesser aufweisen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, koaxial in ein, am hinteren Wannenen de des Fahrzeugs angebrachtes, Seitenvorgelege des Kettenan triebsrades einzutreiben, wodurch auf ein zusätzliches Ge triebe zum Ausgleich eines Achsversatzes verzichtet werden kann.

Aufgrund der kurzen Einbaulänge kann für den freien Raum zwischen den beiden Antrieben beispielsweise eine Einstiegs öffnung vorgesehen werden.

Da die Reibungsbremse außen auf der Abtriebswelle angeordnet ist, wird die Bremsleistung, die von den Ketten gefordert wird direkt abgefangen und die Bremse läßt sich leicht durch Umgebungsluft kühlen. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist die einfache Wartungsmöglichkeit der Bremse.

Der Aufbau der Antriebseinheit erlaubt sowohl elektrische wie auch mechanisch-hydraulische Betätigung der Reibungsbremse sowie der Kupplungen für Gangwechselvorgänge.

Beim Kurvenfahren arbeiten kurveninnere Motoren als Generato ren, die den kurvenäußeren Motoren über eine Leistungselektro nik Energie zuführen, wodurch regeneratives Lenken möglich ist.

Durch die Erfindung wird in vorteilhafterweise die Anord nungsflexibilität der Antriebs-Komponenten gegenüber dem Stand der Technik weiter erhöht.

Beispiele

Fig. 1 Prinzipieller Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Antriebs.

Fig. 2 Halbschnitt eines Ausführungsbeispiels.

Fig. 3 Prinzipielle Anordnung der Antriebselemente in einem Fahrzeug.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Ausführungsbei spiels eines erfindungsgemäßen Antriebs dargestellt. Ein Elektromotor (1) treibt in das Hohlrad eines Planetengetrie bes (2) ein, das als reduzierende Feststufe vorgesehen ist. Der Abtrieb dieses Planetengetriebes (2) erfolgt über dessen umlaufenden Steg, der bei geschlossener Kupplung (5) und gleichzeitig geöffneter Kupplung (6) direkt in die Abtriebs welle (20) des Antriebs eintreibt. Durch gesteuertes und damit abgestimmtes öffnen der Kupplung (5) und Schließen der Kupplung (6) treibt das Planetengetriebe (2) in das Sonnenrad eines Planetengetriebes (3) ein. Damit ist eine weitere Getriebestufe geschaltet, da dieses Planetengetriebe (3) in dieser Einstellung über seinen Steg, in dem die umlaufenden Planetenräder drehbar gelagert sind, in die Abtriebswelle (20) eintreibt. Die Bremse (4) ist fest mit der Abtriebswelle (20) und dem Steg des Planetengetriebes (3) verbunden, liegt jedoch koaxial außen und umschließt teilweise das Planetenge triebe (3) sowie die Kupplung (6).

Erfindungsgemäß sind in diesem Ausführungsbeispiel die erste Getriebestufe (2) und die Kupplung (5) im Inneren des Elek tromotors (1) angeordnet sowie räumlich seriell neben den koaxial in etwa gleicher ebene angeordneten Elementen Plane tengetriebe (3), Kupplung (6) und Bremse (4). Die abtriebsnah außenliegende Bremse (4) läßt sich einfach kühlen und ist wartungsfreundlich angeordnet. Sie ist als Parkbremse vorge sehen und wird der Betriebsbremse zum Abdecken von Spitzen bremsleistungen zugeschaltet, außerdem übernimmt die Bremse (4) die Aufgabe einer Hilfsbremse beim Ausfall eines anderen Bremssystems.

Der beschriebene Antrieb ist innerhalb eines Fahrzeugs an dessen Seitenwand (9) angeflanscht. Die Abtriebswelle (20) treibt außerhalb des Fahrzeugs über ein Vorgelege (7) ein Kettenrad (8) an.

In Fig. 2 ist ein horizontaler Halbschnitt eines Ausführungs beispiels dargestellt. Erkennbar ist ein tassenförmiger regelbarer Außenläufermotor (1'), der in das Hohlrad eines Planetengetriebes (2') eintreibt und wahlweise über eine Lamellenkupplung (5') mit der Abtriebswelle (20') drehfest koppelbar ist. Damit treibt der Außenläufermotor (1') über eine feste Getriebestufe des Planetengetriebes (2') ein Vorgelege (7') an. Das nur teilweise dargestellte Vorgelege (7') treibt ein nur noch andeutungsweise gezeichnetes Ketten rad (8') an. Die erfindungsgemäße Anordnung des Planetenge triebes (21) und der Lamellenkupplung (5') im Inneren, ist an der Umschließung durch den tassenförmigen Außenläufermotor (1') zu erkennen.

Eine weitere Getriebestufe des Antriebs ist durch einen, zu Fig. I beschriebenen, Schaltvorgang möglich, wobei über eine weitere Lamellenkupplung (6') und ein weiteres Planetenge triebe (3') in die Abtriebswelle (20') eingetrieben wird. Die koaxiale Anordnung des Planetengetriebes (3'), der Lamellen kupplung (6') und der Reibungsbremse (4'), in etwa gleicher Ebene, seriell seitlich neben dem Außenläufermotor (1') ist ebenfalls ersichtlich.

In Fig. 3 wird die prinzipielle Anordnung der Antriebselemen te in einem Fahrzeug (10), das sich in Fahrtrichtung V be wegt, gezeigt. Gleiche Teile, die an beiden Antriebsseiten auftreten wurden, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Symbo lisch dargestellt ist im vorderen Bereich des Fahrzeugs (10) eine Verbrennungskraftmaschine (13), die einen Generator (14) antreibt. Als alternatives Mehrmotorenkonzept sind im hinte ren Seitenbereich des Fahrzeugs (10) zwei kleinere Stromer zeugungseinheiten (15a, 15b) dargestellt, die beispielsweise oberhalb des Kettenlaufs angeordnet sind. Der in diesem Beispiel ausgeführte Heckantrieb des Fahrzeugs (10) besteht aus Elektrofahrmotoren (17), die mit Mehrgang-Getrieben (18) auf Endantriebe mit Kettenrädern (16) treiben. Als Feststell bremse beim Parken, zum Abdecken der Spitzenbremsleistung sowie als Hilfsbremse ist jeder Antrieb mit einer außenlie genden Bremse (19) versehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist statt eines zweiten Antriebs für eine Kette (11) jeweils eine Kettenumlenkrolle (12) installiert. Dies kann auch umgekehrt ausgeführt werden-indem der Antrieb vorn erfolgt und die Kettenumlenkrollen (12) am hinteren Ende des Fahr zeugs (10) angebracht sind. Ebenso ist es möglich eine Kette (11) jeweils vorn und hinten anzutreiben.

Wie die vorangehende Beschreibung und insbesondere die Zeich nungen erkennen lassen, besteht ein wesentliches Kennzeichen der Erfindung darin, daß einige Elemente, bei einem Innenläu fermotor, innerhalb eines, im feststehenden Stator rotieren den, Läufers angeordnet sind und daß bei der Verwendung eines Außenläufermotors die Elemente zwar ebenfalls innerhalb des Außenläufers angeordnet sind, aber auch gleichzeitig inner halb des feststehenden innenliegenden Stators (Fig. 2).

[Bezugszeichenliste]

1

Elektromotor

2

Getriebe

3

Getriebe

4

Bremse

5

Schaltbare Kupplung

6

Schaltbare Kupplung

7

Vorgelege

8

Kettenrad

9

Seitenwand

10

Kettenfahrzeug

11

Kette

12

Kettenumlenkrolle

13

Verbrennungskraftmaschine

14

Generator

15

a, b Stromerzeugungseinheit bei alternativem Mehrmoto renkonzept

16

Endantrieb mit Kettenrad

17

Elektrofahrmotor

18

Mehrgang-Getriebe

19

Bremse

20

Abtriebswelle
V Fahrtrichtung

Claims

1. Antrieb für Fahrzeuge mit einem elektrischen Fahrmotor (1, 1', 17) und mindestens einem schaltbaren mechanischen Getriebe (2, 2', 3, 3', 18) und mindestens einer Bremse (4, 4', 19) wobei mindestens eines dieser Bauelemente in nerhalb des Läufers des Elektromotors (1, 1', 17) ange ordnet ist und die restlichen Komponenten koaxial auf et wa einer Ebene liegend seitlich am Elektromotor (1, 1', 17) angeordnet sind.

2. Antrieb für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Elektrischer Fahrmotor (1, 1', 17), so wohl als Außenläufer (1') wie auch als Innenläufer ausge führt ist.

3. Antrieb für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Elektrischer Fahrmotor (1, 1', 17) eine Charakteristik aufweist, die den kurzzeitigen Betrieb na he der Motoreckleistung (T_max × n_max) erlaubt.

4. Antrieb für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Elektrischer Fahrmotor eine Charakteri stik aufweist, die elektrisches Bremsen erlaubt und rege neratives Lenken ermöglicht.

5. Elektromechanischer Antrieb insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1, 1', 17) ein Außenläufer-Motor (1') ist und in ein erstes, als Feststufe vorgesehenes Planetengetriebe (2') eintreibt, welches wiederum ein Planetengetriebe (3') antreibt, das mit Lamellenkupplungen (5', 6') schaltbar ist und dessen Abtriebswelle durch eine Bremse (4') bremsbar ist, wobei ein Planetengetriebe (2', 3') und eine Lamellenkupplung (5', 6') axial hintereinander im Inneren des Außenläufer motors (1') angeordnet sind und ein Planetengetriebe (2', 3') und eine Lamellenkupplung (5', 6') außerhalb des Außenläufermotors (1') koaxial in einer Ebene mit einer in radialer Richtung außen angeordneten Bremse (4') liegend angeordnet sind (Fig. 2).

6. Antrieb für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Getriebestufe (2, 2', 3, 3') und eine Kupplung (5, 5', 6, 6') im Inneren des Elektromotors (1, 1', 17) angeordnet sind und daß eine weitere Getriebestu fe (2, 2', 3, 3') und eine weitere Kupplung (5, 5', 6, 6') sowie eine Bremse (4, 4', 19) koaxial in etwa glei cher Ebene außerhalb des Elektromotors (1, 1', 17) ange ordnet sind.

7. Antrieb für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei Getriebestufen (2, 2', 3, 3', 18) und eine Kupplung (5, 5', 6, 6') im Inneren des Elektromotors (1, 1', 17) angeordnet sind und daß eine weitere Kupplung sowie eine Bremse (4, 4', 19) koaxial in gleicher Ebene außerhalb des Elektromotors (1, 1', 17) angeordnet sind.

8. Antrieb für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Bremse (4, 4', 19) in radialer Rich tung außenliegend angeordnet ist.