DE20213670U1

DE20213670U1 - Direkt angetriebene Antriebsachse mit zwei Antriebsmotoren

Info

Publication number: DE20213670U1
Application number: DE20213670U
Authority: DE
Original assignee: Ewald Speth Antriebstechnik GmbH
Current assignee: HARLAN GLOBAL MANUFACTURING. LCC., US
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2012-09-03

Abstract

Antriebsachse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge mit wenigstens einem an der Achse angeordneten Elektromotor und mit von dessen Motorwelle unter Zwischenschaltung einer Planetengetriebestufe angetriebenen Antriebswellen, welche unter jeweiliger Zwischenschaltung einer Bremsvorrichtung sowie eines weiteren Planetengetriebes mit den die auf der Antriebsachse sitzenden Räder tragenden Abtriebswellen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Achse zwei getrennt arbeitende und über eine gemeinsame Steuerung in ihrem Arbeitsverhalten gesteuerte Asynchronmotoren (10, 11) angeordnet sind und die Motorwellen (13) der beiden Asynchronmotoren (10, 11) jeweils über die Planetengetriebestufe (15, 16, 17) mit der die nachgeschaltete Abtriebswelle (24) antreibenden Antriebswelle (19) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge mit wenigstens einem an der Achse angeordneten Elektromotor und mit von dessen Motorwelle unter Zwischenschaltung einer Planetengetriebestufe angetriebenen Antriebswellen, welche unter jeweiliger Zwischenschaltung einer Bremsvorrichtung sowie eines weiteren Planetengetriebes mit den die auf der Antriebsachse sitzenden Räder tragenden Abtriebswellen verbunden sind.
Eine Antriebsachse mit den vorgenannten Merkmalen ist aus der DE 200 10 563 U1 bekannt. Bei der bekannten Achse ist als Antrieb für beide, die auf der Achse sitzenden Räder antreibenden Antriebs- bzw. die daran unter Zwischenschaltung einer Bremsanordnung und eines Planetengetriebes gekoppelten Abtriebswellen ein einziger Drehstrommotor vorgesehen, dessen eine Motorwelle unter Zwischenschaltung eines Differentialgetriebes mit den beiden Antriebswellen verbunden ist, wobei eine der beiden Antriebswellen durch eine in der Motorwelle ausgebildete Bohrung auf die der Motorwelle gegenüberliegende Seite des Drehstrommotors geführt ist. Bei der bekannten Achse ist zwischen Motorwelle und den beiden Antriebswellen eine eine Getriebestufe und das notwendige Differential in einer besonderen konstruktiven Ausgestaltung in einer Baueinheit zusammenfassende Planeten-Differential-Getriebestufe eingeschaltet.
Mit der bekannten Antriebsachse ist der Nachteil verbunden, daß das aufgrund des Antriebskonzepts mit einem einzigen Drehstrommotor erforderliche Differential trotz der in der DE 200 10 563 U1 vorgeschlagenen Lösung die Leistung der Antriebsachse in Drehmoment und Endgeschwindigkeit der angetriebenen Räder beschränkt und zudem beim Betrieb der Achse hohe Laufgeräusche verursacht. Die in einer Baueinheit zusammengefaßte Planeten-Differential-Getriebestufe ist zudem in Auslegung und Herstellung aufwendig. Es kommt hinzu, daß wegen des Verzichts auf eine Differentialsperre bei Verlust der Bodenhaftung eines Rades das Fahrzeug zum Stillstand kommt. Soweit dieser Nachteil durch den zusätzlichen Einbau einer Differentialsperre zu vermeiden ist, bedeutet diese Differentialsperre einen weiteren Herstellungs- und Montageaufwand, somit eine Erhöhung der Kosten. Außerdem wird die Baugröße der Antriebsachse insgesamt erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Antriebsachse mit den gattungsgemäßen Merkmalen die vorgenannten Nachteile zu vermeiden.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Schutzansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß an der Achse zwei getrennt arbeitende und über eine gemeinsame Steuerung in ihrem Arbeitsverhalten gesteuerte Asynchronmotoren angeordnet sind und die Motorwellen der beiden Asynchronmotoren jeweils über die Planetengetriebestufe mit der die nachgeschaltete Abtriebswelle antreibenden Antriebswelle verbunden sind. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß aufgrund des Wegfalls des Differentials die damit entstehenden Laufgeräusche vermindert sind, wobei auch eine Vereinfachung und Standardisierung der Bauform bzw. der erforderlichen Einzelteile für die Antriebsachse gegeben ist. Auch wenn eines der getrennt angetriebenen Räder die Bodenhaftung verliert, bewegt sich das mit der Antriebsachse ausgerüstete Fahrzeug mit halber Leistung weiter, weil das in Bodenhaftung verbleibende Rad weiterhin von dem ihm zugeordneten Antriebsmotor unmittelbar angetrieben wird. Aufgrund der unmittelbaren Kopplung der zwischen der Antriebswelle und der Motorwelle vorgesehenen Planetengetriebestufe mit der Motorwelle einerseits und der Antriebswelle andererseits ergibt sich eine größere Freiheit in der konstruktiven Auslegung des Übersetzungsverhältnisses dieser Getriebestufe; damit ist ein höheres Abtriebsdrehmoment bzw. eine höhere Endgeschwindigkeit erreichbar. Damit ergibt sich der weitere Vorteil, daß bei einer Beibehaltung des Abtriebsdrehmomentes in dem im Stand der Technik vorgegebenen Rahmen größere Radhalbmesser eingesetzt werden können, womit die von der Antriebsachse angetriebenen Fahrzeuge eine größere Bodenfreiheit aufweisen.
Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zunächst eine einstufige Auslegung der zwischen Motorwelle und Antriebswelle ausgebildeten Planetengetriebestufe vorgeschlagen ist, sieht die Erfindung insbesondere eine mehrstufige Auslegung der Planetengetriebestufe vor.
Damit läßt sich ein hohes Gesamtübersetzungsverhältnis von bis zu 1 : 35 erreichen, womit Motordrehzahlen von bis zu 7000 1/min ermöglicht sind, während nach dem Stand der Technik etwa 4500 1/min Standard sind.
Soweit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist, daß das Getriebegehäuse der zwischen Motorwelle und Antriebswelle angeordneten Planetengetriebestufe im Inneren des Gehäuses des Asynchronmotors angeordnet ist und die Lager für die Motorwelle trägt, ergibt sich daraus insbesondere die Möglichkeit, die Schmierung der Lager der Motorwelle durch die Ölschmierung der Planetengetriebestufe vorzunehmen, womit eine weitere Geräuschreduzierung verbunden ist und die Öltemperatur der Schmierung niedrig gehalten werden kann. Insbesondere mit der dadurch gegebenen Ölschmierung ist wiederum eine hohe Motordrehzahl erreichbar.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, für die Schmierung der Lager der Motorwelle ein fettgeschmiertes Lager einzusetzen, wobei derartige Lager heute auch schon Drehzahlen bis zu 6000 1/min zulassen; allerdings sind derartige Speziallager aufwendig.
Die Bauform der erfindungsgemäßen Antriebsachse wird in zweckmäßiger Weise dadurch vereinfacht, wenn nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein gemeinsames Gehäuse für beide Asynchronmotoren vorgesehen ist.
Soweit das auf der Motorwelle als Teil des Planetengetriebes angeordnete Sonnenritzel auch axialen Kräften ausgesetzt ist, die in einer nachteiligen Weise eine axiale Verschiebung des Sonnenritzels auf der Motorwelle zur Folge haben können, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß die Lager für die Motorwelle als radiale und axiale Kräfte aufnehmende Lager ausgebildet sind und zwischen den Lagern und einem auf der Motorwelle angeordneten Sonnenritzel als Teil der Planetengetriebestufe eine sich beidseitig gegen die Lager und das Sonnenritzel abstützende Buchse angeordnet ist und das Sonnenritzel über ein an dem freien Ende der Motorwelle befindliches Befestigungsmittel gegen die Buchse festgelegt ist, und daß das Sonnenritzel und die damit kämmenden Planetenräder als Schrägverzahnung mit einer in Richtung der Lager wirkenden Kraftkomponente ausgebildet sind. Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß aufgrund der Zwischenschaltung der Buchse zwischen Sonnenritzel und Lagern für die Motorwelle das Sonnenritzel auf der Motorwelle gegen Verschiebung festgelegt ist. Auf das Sonnenritzel einwirkende axiale Kräfte werden nun mit konstruktiver Ausrichtung über die Buchse auf die Lager für die Motorwelle übertragen, die zu diesem Zweck mit einer Bauform ausgelegt sind, die neben der Aufnahme der bei der Lagerung der Motorwelle aufzunehmenden radialen Kräfte zusätzlich zur Aufnahme von axialen Kräften geeignet sind. Da weiterhin vorgesehen ist, daß das Sonnenritzel und die damit kämmenden Planetenräder der Planetengetriebestufe als Schrägverzahnung mit einer in Richtung der Lager für die Motorwelle wirkenden Kraftkomponente ausgebildet sind, lassen sich auftretende axiale Kräfte zielgerichtet in die Lager ableiten.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß sich das Sonnenritzel unmittelbar an der Buchse abstützt; alternativ kann eine mittelbare Abstützung des Sonnenritzels gegen die Buchse vorgesehen sein, indem zwischen Buchse und Sonnenritzel eine Zwischenscheibe angeordnet ist.
Zur Festlegung des Sonnenritzels ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß das Befestigungsmittel das Sonnenritzel mit Vorspannung gegen die Buchse festlegt; dies setzt eine entsprechende Bauform der Lager für die Motorwelle voraus. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß das Sonnenritzel zwischen der Buchse und dem Befestigungsmittel mit einem geringen Axialspiel angeordnet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
1 eine Antriebsachse in einer geschnittenen Seitenansicht,
2 die zwischen Motorwelle und Antriebswelle angeordnete Planetengetriebestufe in einer vergrößerten Einzeldarstellung.
3 den Gegenstand der 2 in einem anderen Ausführungsbeispiel mit einem gegen axiale Verschiebung festgelegten Sonnenritzel.
In einem mit dem Chassis des Fahrzeuges verbundenen gemeinsamen Gehäuse 12 sind getrennt voneinander zwei Asynchronmotoren 10, 11 angeordnet, von denen jeder Motor 10, 11 über eine noch zu beschreibende Antriebsanordnung ein einzelnes, auf der Antriebsachse sitzendes Rad antreibt. Die beiden Asynchronmotoren 10, 11 werden in ihrem Arbeitsverhalten über eine gemeinsame Steuerung gesteuert, wobei beispielsweise bei Kurvenfahrten auftretende Drehzahldifferenzen an den Rädern durch die Steuerung ausgeglichen werden.
Die Motorwelle 13 jedes einzelnen Asynchronmotors 10, 11 reicht in ein Getriebegehäuse 14 der zur Verbindung der Motorwelle 13 mit der nachgeschalteten Antriebswelle 19 angeordneten Planetengetriebestufe, die aus einem auf der Motorwelle 13 sitzenden Sonnenritzel 15, aus auf einem Planetenträger 18 sitzenden Planetenrädern 16 sowie einer an der Innenseite des Getriebegehäuses 14 ausgebildeten Hohlradverzahnung 17 besteht. Der Planetenträger 18 ist seinerseits mit der Antriebswelle 19 verbunden, der eine Federspeicher-Lamellenbremse-Baugruppe 22 zugeordnet ist. An die Federspeicher-Lamellenbremse-Baugruppe 18 schließt ein einstufiges Planetengetriebe 23 an, welches die Drehzahl der Antriebswelle 19 in eine Drehung einer angeschlossenen Abtriebswelle 24 untersetzt, wobei die Abtriebswelle 24 Radbolzen 25 zum Ansetzen der Radfelgen aufweist. Die Baugruppen 22, 23 sind von einem Achsrohr 26 als Gehäuseteil umschlossen.
Die Ausbildung von Federspeicher-Lamellenbremsen-Baugruppe 22 wie auch des Planetengetriebes 23 mit Abtriebswelle 24 kann gegenüber dem Stand der Technik unverändert belassen sein.
Die Verbindung der jeweils einzelnen Motorwelle 13 der beiden Asynchronmotoren 10, 11 mit der Antriebswelle 19 in der Planetengetriebestufe 15, 16, 17 gibt die Möglichkeit, die Lagerung der Motorwelle 13 und damit deren Schmierung in die Getriebestufe einzubeziehen. So weist das im Inneren des gemeinsamen Gehäuses 12 der beiden Asynchronmotoren 10, 11 angeordnete Getriebegehäuse 14 das Lager 20 für die Motorwelle 13 auf, wobei zwischen Motorwelle 13 und Getriebegehäuse 14 weiterhin eine Dichtung 21 angeordnet ist. Somit steht die im Getriebegehäuse 14 anstehende Ölschmierung auch für die Schmierung der Lagerung der Motorwelle 13 zur Verfügung.
Wie aus 2 näher ersichtlich ist, ist die zwischen Motorwelle 13 und Antriebswelle 19 vorgesehene Planetengetriebestufe als zweistufiges Planetengetriebe ausgebildet, wobei die von dem auf der Motorwelle 13 sitzenden Sonnenritzel 15 mit Verzahnung 15a angetriebenen Planetenräder 16 zwei Verzahnungsbereiche mit unterschiedlicher Zähnezahl aufweisen, nämlich einen ersten mit der Sonnenritzelverzahnung 15a kämmenden Verzahnungsbereich 27 und einen zweiten, mit der Hohlradverzahnung 17 kämmenden Verzahnungsbereich 28. Aufgrund des Abwälzens des zweiten Verzahnungsbereichs 28 an der Hohlradverzahnung 17 wird der Planetenträger 18 mit der daran angeschlossenen Antriebswelle 19 mit entsprechender Untersetzung gegenüber der Motorwelle 12 in Drehung versetzt.
Soweit bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Festsetzen des Sonnenritzels 15 vorgesehen ist, sind die Lager 20 für die Motorwelle 13 in ihrer Bauform so eingerichtet, daß neben den für die Motorwellenlagerung aufzunehmenden radialen Kräften auch axiale Kräfte aufgenommen und über das Getriebegehäuse 14 in das Achsengehäuse abgeleitet werden können. Zwischen den Lagern 20 und dem Sonnenritzel 15 sind eine Buchse 30 sowie eine Zwischenscheibe 31 auf der Motorwelle 13 angeordnet, die eine axiale Abstützung für das an die Zwischenscheibe 31 anschließende Sonnenritzel 15 bilden; das Sonnenritzel 15 ist auf der Motorwelle 13 durch eine auf dem freien Ende der Motorwelle 13 aufgeschraubte Mutter als Befestigungsmittel 32 festgelegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sonnenritzel 15 zwischen seiner axialen Abstützung gegen die Zwischenscheibe 31 und der Befestigungsmutter 32 mit einem geringen axialen Spiel angeordnet. Soweit also axiale Kräfte auf das Sonnenritzel 15 einwirken, werden diese axialen Kräfte von der das Sonnenritzel 15 gegen die Lager 20 für die Motorwelle 13 abstützenden Buchse 30 mit Zwischenscheibe 31 auf die Lager 20 übertragen und hier in das Getriebegehäuse 14 bzw. das Achsengehäuse abgeleitet.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Schutzansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Antriebsachse für elektromotorisch angetriebene Fahrzeuge mit wenigstens einem an der Achse angeordneten Elektromotor und mit von dessen Motorwelle unter Zwischenschaltung einer Planetengetriebestufe angetriebenen Antriebswellen, welche unter jeweiliger Zwischenschaltung einer Bremsvorrichtung sowie eines weiteren Planetengetriebes mit den die auf der Antriebsachse sitzenden Räder tragenden Abtriebswellen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Achse zwei getrennt arbeitende und über eine gemeinsame Steuerung in ihrem Arbeitsverhalten gesteuerte Asynchronmotoren (10, 11) angeordnet sind und die Motorwellen (13) der beiden Asynchronmotoren (10, 11) jeweils über die Planetengetriebestufe (15, 16, 17) mit der die nachgeschaltete Abtriebswelle (24) antreibenden Antriebswelle (19) verbunden sind.
Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Motorwelle (13) und Antriebswelle (19) angeordnete Planetengetriebestufe (15, 16, 17) einstufig ausgelegt ist.
Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Motorwelle (13) und Antriebswelle (19) angeordnete Planetengetriebestufe (15, 16, 17) mehrstufig ausgelegt ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (14) der zwischen Motorwelle (13) und Antriebswelle (19) angeordneten Planetengetriebestufe (15, 16, 17) im Inneren des Gehäuses (12) des Asynchronmotors (10, 11) angeordnet ist und die Lager (20) für die Motorwelle (13) trägt.
Antriebsachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (20) für die Motorwelle (13) als radiale und axiale Kräfte aufnehmende Lager ausgebildet sind und zwischen den Lagern (20) und einem auf der Motorwelle (13) angeordneten Sonnenritzel (15) als Teil der Planetengetriebestufe eine sich beidseitig gegen die Lager (20) und das Sonnenritzel (15) abstützende Buchse (30) angeordnet ist und das Sonnenritzel (15) über ein an dem freien Ende der Motorwelle (13) befindliches Befestigungsmittel (32) gegen die Buchse (30) festgelegt ist, und daß das Sonnenritzel (15) und die damit kämmenden Planetenräder (16) als Schrägverzahnung mit einer in Richtung der Lager (20) wirkenden Kraftkomponente ausgebildet sind.
Antriebsachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Sonnenritzel (15) unmittelbar an der Buchse (30) abstützt.
Antriebsachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Buchse (30) und Sonnenritzel (15) eine Zwischenscheibe (31) angeordnet ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (32) das Sonnenritzel (15) mit Vorspannung gegen die Buchse (30) festlegt.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenritzel (15) zwischen der Buchse (30) und dem Befestigungsmittel (32) mit einem geringen Axialspiel angeordnet ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierung des Lagers (20) der Motorwelle (13) durch die Ölschmierung der Planetengetriebestufe (15, 16, 17) gebildet ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (20) der Motorwelle (13) ein fettgeschmiertes Lager ist.
Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beide Asynchronmotoren (10, 11) in einem gemeinsamen Gehäuse (12) angeordnet sind.