DE29518401U1 - Fahrwerk für Nutzfahrzeuge - Google Patents

Fahrwerk für Nutzfahrzeuge

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Description

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Beschreibung
Fahrwerk für Nut&zgr;fahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Fahrwerk für Nut&zgr;fahrzeuge.
Derartige Nutzfahrzeuge dienen als Stadtbusse zur Personenbeförderung. Bei diesen Stadtbussen wird ein niedriger Wagenboden gefordert, wobei im Türbereich die Wagenbodenhöhe nur 320 mm betragen soll, um beim Einsteigen nur eine Stufe überwinden zu müssen oder an einer Rampe oder einem höheren Bordstein eben einsteigen zu können. Im Idealfall soll der niedrige Wagenboden auf diesem Niveau durch den ganzen Bus geführt werden, insbesondere auch im Bereich der Hinterachse. Diese bei Schienenfahrzeugen bereits realisierte Forderung konnte bei Stadtbussen, die von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden, bisher nicht erfüllt werden. Selbst bei Verwendung von sogenannten Portalachsen läßt sich der Übergang über der Hinterachse wegen der notwendigen Kardanwelle nicht vollständig absenken. Die Kardanwelle ist darüber hinaus als mechanisches Teil wartungsaufwendig und erzeugt Geräusche, die auf den Wagenkasten übertragen werden.
Weiterhin sind diese elektrisch angetriebenen Stadtbusse bekannt, bei denen die Elektromotoren als radnahe Motoren am Radsatz angeordnet sind. Bei den bekannten Fahrwerken werden aus wirtschaftlichen Gründen für die Radaufhängung Starrachsen verwendet. Durch diese Anordnung wird zwar ein durchgehend niedriger Wagenboden erreicht, der Durchgang zwischen den Radkästen beträgt jedoch nur ca. 480 mm und ist damit relativ schmal.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Fahrwerk für ein Nutzfahrzeug zu schaffen, das auch im Bereich der Hinterachse einen breiten, niederflurigen Wagenboden aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Das Fahrwerk nach Anspruch 1 umfaßt eine Starrachse, die als Portalachse ausgebildet ist. An beiden Enden dieser Portalachse ist jeweils ein Rad drehbar gelagert, wobei jedes Rad von wenigstens einem im wesentlichen auf gleicher Höhe mit der Portalachse angeordneten elektrischen Fahrmotor angetrieben ist. Unter dem Begriff "Rad" sind hierbei nicht nur Einzelräder, sondern auch Radsätze zu verstehen, die eine Zwillingsbereifung aufweisen.
Der Begriff "im wesentlichen auf gleicher Höhe" soll hierbei z.B. auch Anordnungen umfassen, bei denen Längsachse des Fahrmotors und Längsachse der Portalachse auf gleicher Höhe liegen, oder bei denen Seitenfläche des Fahrmotors und Seitenfläche der Portalachse sich zumindest teilweise überlappen oder bei denen Stirnfläche des Fahrmotors und Seitenfläche der Portalachse sich zumindest teilweise überlappen.
Das erfindungsgemäße Fahrwerk kann für alle Arten von elektrisch angetriebenen Nutzfahrzeugen eingesetzt werden.
Hierzu zählen Nut&zgr;fahrzeuge, die von einer Oberleitung, einer Batterie, einem Verbrennungsmotor mit Generator, einem Schwungradspeicher oder einer Brennstoffzelle gespeist werden. In allen Fällen ist der Antriebsstrang mechanisch entkoppelt, wodurch eine Geräuschminderung erzielt wird.
Weiterhin weist ein diesel-elektrischer Antrieb gegenüber einem Dieselantrieb einen geringeren Verbrauch und niedrigere Emissionswerte auf, da der Dieselantrieb im optimalen Drehzahlbereich gehalten werden kann und die Drehzahlregelung über den elektrischen Fahrmotor stufenlos erfolgt.
In das erfindungsgemäße Fahrwerk können prinzipiell alle elektrischen Fahrmotoren eingebaut werden. In den meisten
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Fällen wird es sich um Getriebemotoren handeln. Zwischen jedem Fahrmotor und der Felge des jeweiligen Rades ist also ein Getriebe angeordnet (Anspruch 9).
Das erfindungsgemäße Fahrwerk kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine hohle Portalachse aufweisen (Anspruch 2). Neben einer Gewichtsreduzierung bietet die hohle Portalachse auch den Vorteil, die beiden elektrischen Fahrmotoren darin anzuordnen (Anspruch 3). Für die elektrischen Fahrmotoren sind damit keine zusätzlichen Einbauräume erforderlich.
Gegenüber den bisher bekannten Lösungen ergibt sich dadurch im Bereich zwischen den Radkästen der Hinterachse ein relativ breiter, niederfluriger Anteil, der nahezu auf dem gleichen Niveau verläuft wie der Niederfluranteil im Türbereich.
Darüber hinaus sind die in die hohle Portalachse eingebauten elektrischen Fahrmotoren besonders gut vor mechanischen Einwirkungen geschützt, da eventuell zwischen den Rädern auftretende Hindernisse - unabhängig von der Fahrtrichtungnur die Portalachse berühren.
Durch die Anordnung der elektrischen Fahrmotoren außerhalb der Portalachse ( Anspruch 4) ergibt sich im Bereich zwischen den Radkästen der Hinterachse ebenfalls ein relativ breiter, niederfluriger Anteil. Durch die Anordnung der elektrischen Fahrmotoren außerhalb der Portalachse und im wesenlichen auf gleicher Höhe mit der Portalachse, sind die Fahrmotoren frei zugänglich, wodurch ein unproblematischer Einbau sowie ein problemloser Austausch der Fahrmotoren gewährleistet ist. Die Einbauräume für die elektrischen Fahrmotoren liegen hierbei nahe der Portalachse. Um den niederflurigen Anteil im Bereich zwischen den Radkästen der Hinterachse zu vergrößern, können die Fahrmotoren parallel zur Portalachse angeordnet werden (Anspruch 5).
Durch die Anordnung der Fahrmotoren außerhalb der Portalachse, vorzugsweise parallel zur Portalachse, wird die Abfuhr
der Verlustwärme der Fahrmotoren über ihre Oberflächen verbessert.
Besonders vorteilhaft ist es, als Fahrmotor eine Drehstrom-Asynchronmaschine mit Käfigläufer zu verwenden (Anspruch 10). Derartige Fahrmotoren sind einfach und robust aufgebaut und können kostengünstig gefertigt werden. Aufgrund ihrer Robustheit sind Drehstrom-Asynchronmotoren nicht nur für den Einbau in die hohle Portalachse, sondern auch für den Anbau an die Portalachse geeignet.
Weiterhin ist die Drehzahl einer Drehstrom-Asynchronmaschine frei wählbar und das Verhältnis von Durchmesser zur Länge variierbar. Das Feld der Drehstrom-Asynchronmaschine kann beliebig geschwächt werden, wodurch über den gesamten Drehzahlbereich eine optimale Drehmoment bzw. die optimale Leistungscharakteristik erzielt wird. Auf ein Schaltgetriebe, das zusätzlichen Einbauraum erfordert, kann damit verzichtet werden.
Die Portalachse kann verschiedene Querschnitte aufweisen. So kann die Portalachse z.B. als Rohr mit einem runden oder einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet sein. Die Portalachse kann auch als Doppel-T-Träger (&EEgr;-Träger) oder als U-Träger ausgeführt werden.
Bei einem Doppel-T-Träger können die Fahrmotoren in wenigstens einen der beiden Freiräume angeordnet sein.
0 Der U-Träger kann als nach hinten oder nach vorne, oder als nach unten offenes U-Profil angeordnet werden. Als weitere Alternative kann die Portalachse aus zwei voneinander abgewandten U-Trägern, oder aus zwei einander zugewandten U-Trägern bestehen.
Besteht die Portalachse aus zwei einander zugewandten U-Trägern {Anspruch 7), dann kann der elektrische Fahrmotor
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sowohl auf einfache Weise in die Portalachse eingebaut als auch auf einfache Weise aus der Portalachse ausgebaut werden.
Eine fertigungstechnisch vorteilhafte Lösung erhält man dadurch, daß die Portalachse zwei identisch aufgebaute Portal-Halbachsen mit jeweils einem Fahrmotor umfaßt (Anspruch 11) bzw. daß die Portalachse zwei identisch aufgebaute Portal-Halbachsen mit jeweils einem Getriebe und einem Fahrmotor umfaßt (Anspruch 12). Beim Zusammenbau der Portal-Halbachsen erhält man ein Fahrwerk, bei dem der eine Fahrmotor vor und der andere Fahrmotor hinter der Portalachse liegt.
Gemäß der Erfindung ist es jedoch auch möglich, das Fahrwerk so auszugestalten, daß abhängig von den konstruktiven Gegebenheiten, beide Fahrmotoren vor oder hinter der Portalachse angeordnet sind. Bei einer Anordnung der Fahrmotoren hinter der Portalachse werden die Fahrmotoren bei Vorwärtsfahrt durch die Portalachse vor mechanischen Einwirkungen weitgehend geschützt, da eventuell zwischen den Rädern auftretende Hindernisse zunächst die Portalachse berühren.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, die Gegenstand der weiteren Ansprüche sind, werden im folgenden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrwerks, wobei nur eine Achsshälfte im Schnitt dargestellt ist und die nicht dargestellte
Achshälfte identisch aufgebaut ist,
FIG 2 eine Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen 5 Fahrwerks in stirnseitiger Ansicht,
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6
FIG 3 bis 6 jeweils eine Prinzipdarstellung von vier
weiteren Ausführungsbeispielen in Draufsicht,
FIG 7 bis 12 verschiedene Ausführungsformen einer Portalachse des erfindungsgemäßen Fahrwerks.
Die in den FIG 1 bis 6 dargestellten Fahrwerke umfassen jeweils eine hohle Portalachse 1, an deren beiden Enden jeweils ein Rad 2 drehbar gelagert ist. Die Räder 2 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als Radsätze mit Zwillingsbereifung ausgestaltet.
Beide Räder 2 werden von jeweils einem elektrischen Fahrmotor 3 angetrieben. Die elektrischen Fahrmotoren 3 sind bei dem in FIG 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in die hohle Portalachse 1 eingebaut.
Der elektrische Fahrmotor 3 umfaßt einen Stator 4 mit Wicklung sowie einen Käfigläufer 5, der mit einer Rotorwelle drehfest verbunden ist.
An beiden Enden der Portalachse 1 ist jeweils eine Getriebe mit seinem Gehäuse 8 befestigt. In das Getriebegehäuse 8 ragt die Rotorwelle 6 mit ihrem freien Ende hinein. Das wellenseitige Motorlager kann auch im Getriebegehäuse eingebaut sein.
Auf dem freien Ende der Rotorwelle 6 ist ein erstes Zahnrad verdrehfest angeordnet. Das erste Zahnrad 9 steht mit einem zweiten Zahnrad 10, das auf einem ersten Ende einer Getriebewelle 11 sitzt, in Eingriff. Die Getriebewelle 11 trägt an ihrem zweiten Ende ein drittes Zahnrad 12, das über ein Planetengetriebe 13 mit einer Innenverzahnung 14 im Felgenträger 15 des Rades 2 zusammenwirkt.
Auf eine Darstellung der Reibungsbremse am Felgenträger 15 wurde bewußt verzichtet, da Reibungsbremsen unterschiedlich-
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ster Systeme, wie z.B. Trommelbremsen oder Scheibenbremsen, zur Anwendung kommen können.
Der Felgenträger 15 ist mit der Felge 16 des Rades 2 verschraubt und stützt sich über Radlager 17 und 18 auf dem Getriebegehäuse 8 ab.
Durch den Einbau der Fahrmotoren 3 in die hohle Portalachse und durch die Integration des bei diesem Ausführungsbeispiel vorhandenen Getriebe 7 in das Rad 2, erhält man auch im Bereich der Hinterachse einen breiten, niederflurigen Wagenboden .
Bei dem Prinzipdarstellungen gemäß den FIG 2 bis 6 ist aus Übersichtlichkeitsgründen das Getriebe nicht mit eingezeichnet.
Das Ausführungsbeispiel gemäß FIG 2 weist eine dreiteilige Portalachse auf. In den beiden äußeren Teilen der Portalachse 1 ist jeweils ein Fahrmotor 3 eingebaut. Die freien Enden der beiden äußeren Portalteile sind über eine Flanschverbindung mit den mittleren Portalteil verbunden. Aufgrund der Dreiteiligkeit der Portalachse 1 ist eine leichte Zugänglichkeit bei den Fahrmotoren 3 gewährleistet. Gleichzeitig bilden die Fahr-motoren 3 einen tragenden Bestandteil der Portalachse 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 3 sind die beiden Fahrmotoren 2 vor der Portalachse 1 angeordnet, wohingegen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 4 die beiden Fahrmotoren 3 hinter der Portalachse 1 angeordnet sind.
Bei den beiden Ausführungsbeispielen gemäß FIG 5 und 6 besteht die Portalachse 1 aus zwei identisch aufgebauten Portal-Halbachsen. Beim Zusammenbau der Portal-Halbachsen erhält man ein Fahrwerk, bei dem der eine Fahrmotor 3 vor der Por-
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talachse 1, und der andere Fahrmotor 3 hinter der Portalachse 1 liegt.
In den FIG 7 bis 12 sind verschiedene Querschnitte für eine bei dem erfindungsgemäßen Fahrwerk vorgesehene Portalachse dargestellt. So kann die Portalachse 1 gemäß FIG 7 als nach hinten oder nach vorne offener U-Träger ausgebildet sein. Gemäß FIG 8 kann die Portalachse 1 auch als nach unten offenes U-Profil ausgebildet sein.
Nach FIG 9 kann die Portalachse 1 aus zwei einander zugewandten U-Trägern bestehen. Gemäß FIG 10 ist es weiterhin möglich, daß die Portalachse 1 aus zwei einander abgewandten U-Trägern besteht. Auch die in den FIG 11 und 12 dargestellte Ausgestaltung der Portalachse 1 als Doppel-Träger (H-Träger) ist im Rahmen der Erfindung möglich. Bei allen Varianten gemäß den FIG 7 bis 12 dargestellten Aus-führungsbeispielen sind die Fahrmotoren 3 leicht zugänglich, wodurch ein einfacher Einbau sowie ein problemloser Austausch der Fahrmotoren 3 gewährleistet ist.
Die Einbauräume für die elektrischen Fahrmotoren 3 liegen hierbei in der Portalachse 1 und erlauben damit im Bereich zwischen den Radkasten der Hinterachse einen relativ breiten, niederflurigen Anteil, der nahezu auf dem gleichen Niveau verläuft wie der Niederfluranteil im Türbereich. Außerdem sind die in die Portalachse 1 eingebauten elektrischen Fahrmotoren 3 besonders gut vor mechanischen Einwirkungen geschützt, da eventuell zwischen den Rädern 2 auftretende Hindernisse nur die Portalachse 1 berühren.

Claims (15)

G 3 8 2 Schutzansprüche
1. Fahrwerk für Nut&zgr;fahrzeuge, das folgende Merkmale umfaßt:
- eine Starrachse, die als Portalachse (1) ausgebildet ist, wobei
- an beiden Enden der Portalachse (1) jeweils ein Rad (2) drehbar gelagert ist und
- jedes Rad (2) von wenigstens einem im wesentlichen auf gleicher Höhe mit der Portalachse (1) angeordneten elektrischen Fahrmotor (3) angetrieben ist.
2. Fahrwerk nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Portalachse (1) hohl ausgebildet ist
3. Fahrwerk nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß der Fahrmotor (3) in die Portalachse (1) eingebaut ist.
4. Fahrwerk nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Fahrmotor (3) außerhalb der Portalachse (1) angeordnet ist.
5. Fahrwerk nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrmotor (3) parallel zur Portalachse (1) angeordnet ist.
6. Fahrwerk nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet , daß der Fahrmotor {3) hinter der Portalachse (1) angeordnet ist.
7. Fahrwerk nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die Portalachse (1) aus zwei einander zugewandten U-Trägern besteht.
8. Fahrwerk nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die Gehäuse der beiden
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Fahrmotoren (3) integraler Bestandteil der Portalachse (1) sind.
9. Fahrwerk nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Fahrmotor (3) und Felge (16) des Rades (2) ein Getriebe (7) angeordnet ist.
10. Fahrwerk nach Anspruch 1,dadurch g e -
kennzeichnet, daß der Fahrmotor (3) als Drehstrom-Asynchronmaschine mit Käfigläufer (3) ausgebildet ist.
11. Fahrwerk nach Anspruch 1,dadurch g e -
kennzeichnet, daß die Portalachse (1) zwei identisch aufgebaute Portal-Halbachsen mit jeweils einem Fahrmotor (3) umfaßt.
12. Fahrwerk nach Anspruch 9,dadurch g e -
kennzeichnet, daß die Portalachse (1) zwei identisch aufgebaute Portal-Halbachsen mit jeweils einem Getriebe (7) und einem Fahrmotor (3) umfaßt.
13. Fahrwerk nach Anspruch 1,dadurch g e kennzeichnet, daß der Fahrmotor (3) kraftschlüssig mit der Portalachse (1) verbunden ist.
14. Fahrwerk nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet , daß das Getriebe (7) mit seinem Gehäuse (8) kraftschlüssig mit der Portalachse (1) verbunden ist.
15. Fahrwerk nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet , daß der Fahrmotor (3) kraftschlüssig mit dem Gehäuse (8) seines Getriebes (7) verbunden ist.
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