WO2020058103A1 - Elektrische antriebsachse für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2020058103A1
WO2020058103A1 PCT/EP2019/074441 EP2019074441W WO2020058103A1 WO 2020058103 A1 WO2020058103 A1 WO 2020058103A1 EP 2019074441 W EP2019074441 W EP 2019074441W WO 2020058103 A1 WO2020058103 A1 WO 2020058103A1
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drive
vehicle
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travel
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Frank Seemann
Paul Lenz
Andreas GROSSL
Werner HECHBERGER
Kai BORNTRÄGER
Maik WÖRL
Marco DI SARNO
Cong REN
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Zf Friedrichshafen Ag
ZF Drivetech (Suzhou) Co.Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an electric drive axle for a vehicle according to the type described in more detail in the preamble of claim 1 or 2. Furthermore, the invention relates to a vehicle with an electric drive axle.
  • an electric drive axle assembly for a vehicle is known from the publication WO 2017/1 14422, which comprises a drive motor, a transmission and a differential, two semi-axles being driven via the differential.
  • a power take-off can be driven by the drive motor.
  • this has the disadvantage that the power take-off cannot be driven independently of the speed.
  • the object of the present invention is to propose an electric drive axle of the type described in the introduction and a vehicle with the drive axle, in which an optimized operation of a power take-off can be realized with the travel drive.
  • an electric drive axle or the like for a vehicle with at least one first electric travel drive for driving at least one vehicle wheel and with at least one connection interface for a power take-off is thus proposed.
  • the travel drive is coupled to at least one first double shift element in such a way that the travel drive is connected to at least in a first switching position of the first double shift element at least one vehicle wheel is coupled in terms of drive and in that in a second switching position of the first double shifting element the travel drive is decoupled from the at least one vehicle wheel and is coupled in terms of drive with the connection interface for the power take-off.
  • the proposed drive axle enables variable-speed operation of the power take-off in a structurally simple manner.
  • the use of the double switching element results in the further advantage that the decoupling from the drive of the vehicle or from the vehicle wheels to be driven is achieved without an additional switching element. This means that when the vehicle is at a standstill, the ferry can be fully used to drive the power take-off.
  • an electric drive axle for a vehicle with at least one first electric travel drive for driving at least one vehicle wheel and with at least one connection interface for a power take-off.
  • the travel drive is coupled to at least one second double shift element in such a way that a first gear ratio stage for driving at least one vehicle wheel is provided in a first shift position of the second double shift element is that in a second shift position a second gear ratio is provided for driving the at least one vehicle wheel and that the drive interface for the power take-off is assigned a single shift element for independent coupling or decoupling of the power take-off with or from the travel drive.
  • the power take-off can be switched on and off regardless of the speed using the single switching element. This means that the power take-off can also be switched on when driving. It is also possible that the travel drive can drive the vehicle in two different gear ratios via the second double shift element. This not only optimizes the operation of the power take-off, but also the operation of the travel drive or vehicle.
  • the first double switching element is present in the proposed drive axle, it is particularly advantageous if the first double switching element is assigned a neutral position. This has the further advantage that the output or the vehicle wheels of the vehicle are decoupled from the traction drive and the power take-off. This means that the vehicle can be towed without any negative effects from the moving vehicle wheels Effects on the travel drive occur. This is particularly advantageous in the case of so-called permanent magnet excited synchronous machines (PSM).
  • PSM permanent magnet excited synchronous machines
  • At least one additional transmission gear is connected downstream of the travel drive.
  • a non-switchable or switchable transmission gear can be used as the transmission gear.
  • a transmission in a preliminary design, a planetary gear set or the like can be used as the transmission gear.
  • the drive shaft of the traction drive is connected to a first gear stage as a preliminary ratio, which is then connected with e.g. B. further gear stages of the preferably switchable transmission gear is coupled.
  • other designs are also conceivable in order to implement the most variable possible connection of the travel drives and the power take-off.
  • the switchable transmission gearbox has at least one further shifting element, eg a shifting element. B. is assigned to the second double switching element with which further gear ratios can be implemented. In this way, in addition to the optimized operation of the power take-off, the mode of operation of the travel drive is further optimized.
  • a second travel drive is provided on the proposed electric drive axis. This makes it possible, for example, for the first travel drive to drive the power take-off, while the second travel drive is used, for example, exclusively for driving the vehicle wheels.
  • a first and a second travel drive are provided in the electric drive axle
  • the travel drives are coupled to one another via a summing wheel or the like for adding up the drive powers, so that the drive power is required if necessary the transmission gear is summarized.
  • the summing wheel can e.g. B. be coupled via the switchable or non-switchable transmission gear with an output differential for driving the first and second vehicle wheels.
  • first travel drive can be coupled to the first vehicle wheel and that the second ferry operation can be coupled to the second vehicle wheel in terms of drive.
  • second ferry operation can be coupled to the second vehicle wheel in terms of drive.
  • a wheel-specific drive is implemented for the electric drive axle.
  • Another aspect of the present invention relates to a vehicle with the above-described electric drive axle, which results in the advantages already described and further.
  • FIG. 1 shows a first possible embodiment variant of an electric drive axle according to the invention with a traction drive and a double shift element for independently driving vehicle wheels and power take-off;
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the first embodiment variant with two travel drives and an additional transmission gear
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the first embodiment variant with two travel drives as a wheel-individual drive
  • FIG. 4 shows a second possible embodiment variant of the drive axle according to the invention with a travel drive with two switchable gear ratios and an additional switchable power take-off;
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the second embodiment variant with two travel drives as a wheel-specific drive.
  • an electrical drive axle is shown schematically only by way of example using two embodiment variants that are preferably independent of one another, each with additional further embodiments.
  • FIGS. 1 to 3 show different versions of the first embodiment variant of the electric drive axle for a vehicle.
  • the drive axle comprises a first travel drive 1, which is coupled to an intermediate shaft 3 via a spur gear stage 2.
  • a first idler gear 4 and a second idler gear 5 are assigned to the intermediate shaft 3.
  • the idler gears 4, 5 can be shifted via a first double shift element 6 as a preferably claw shift element.
  • the second idler gear 5 is nem another gear 7, which forms a connection interface 8 for a PTO PTO.
  • the first idler gear 4 is part of a further spur gear stage 9 in countershaft design, which is coupled to a differential gear or output differential 10 for driving a first vehicle wheel 11 and a second vehicle wheel 12.
  • the first travel drive 1 In a first switching position of the first double switching element 6, which in the drawing means a displacement of the double switching element 6 to the left, the first travel drive 1 is connected to the spur gear stage 9 for driving the vehicle wheels 11, 12. In a second switching position of the first double switching element 6, which in the drawing means a displacement of the double switching element 6 to the right, the first travel drive 1 is decoupled from the vehicle wheels 11, 12 and coupled to the connection interface 8 for driving the PTO power take-off. In a neutral position of the first double switching element 6, the output or the vehicle wheels 11, 12 would be decoupled both from the first travel drive 1 and from the power take-off PTO, for example for towing the vehicle. This towing function is particularly advantageous when so-called permanently excited electric motors (PSM) are used as travel drives.
  • PSM permanently excited electric motors
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the first embodiment variant according to FIG. 1.
  • a second travel drive 13 is provided in this embodiment in addition to the first travel drive 1.
  • the first travel drive 1 and the second travel drive 13 are coupled to one another via a summing wheel 14 for adding up the drive power, the first traveling drive 1 being able to be coupled to the summing wheel 14 via the first switchable idler wheel 4 on the intermediate shaft 3.
  • the first travel drive 1 in the first switching position of the first double switching element 6 can be coupled to the second travel drive 13 for jointly driving the vehicle wheels 11, 12, while in the second switching position the first double switching element 6, the first travel drive 1 is coupled to the drive interface 8 for exclusively driving the power take-off PTO. In the second switching position, the vehicle wheels are thus driven exclusively via the second travel drive 13.
  • the summing wheel 14 is non-rotatably connected to a further intermediate shaft 15, the further intermediate shaft 15 having a third idler gear 16 and a fourth idler gear 17, to which a second double shift element 18 is assigned.
  • the second travel drive 13 In a first switching position of the second double switching element 18, which in the drawing means a displacement of the second double switching element 18 to the left, the second travel drive 13 optionally also becomes the first travel drive 1 via a first transmission stage with the output differential 10 for driving the vehicle wheels 1 1, 12 coupled.
  • the switchable spur gear stages in countershaft construction which are shown in a dashed box in Figure 2, form an additional transmission gear 19.
  • the towing function in the vehicle can also be realized in an advantageous manner in this embodiment .
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the first embodiment based on an individual drive.
  • a first travel drive 1 and a second travel drive 13 are provided.
  • the drive power is not added up inside the vehicle, but rather is assigned to a vehicle wheel 11, 12 individually for each wheel, as a result of which the drive power is added up via the road.
  • each traction drive 1, 13 is coupled to the respective drive shaft of the vehicle wheel 1 1, 12 via spur gear stages in a reference design.
  • the intermediate shaft 3 of the first drive 1 is assigned the first idler gear 4 and the second idler gear 5, which can be shifted via the first double shift element 6 in order to either drive the first drive 1 with the first vehicle wheel 11 to couple or with the drive interface 8 to drive the PTO.
  • FIG. 4 shows a second embodiment variant of the electric drive axle with only a first travel drive 1.
  • the intermediate shaft 15 is assigned the second double shift element 18, which shifts the third idler gear 16 and the fourth idler gear 17 on the intermediate shaft 15.
  • the intermediate shaft 15 is exclusively assigned to the first travel drive 1.
  • the first travel drive 1 is coupled in the first switching position of the second double switching element 18 via a first transmission stage and in the second switching position of the second double switching element 18 via a second transmission stage with the output differential 10 for driving the vehicle wheels 11, 12.
  • the connection interface for the PTO PTO is a single switching element 20 z. B. assigned as a shift claw with which the intermediate shaft 15 is coupled in terms of drive with the PTO.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the second embodiment variant, in which, in contrast to FIG. 4, a wheel-specific drive is implemented.
  • the first travel drive can be coupled to the drive shaft of the first vehicle wheel 11 via the third idler gear 16 or the fourth idler gear 17, while the second travel drive 13 can be connected in a similar manner to the drive shaft of the second vehicle gear via a third double switching element 21. wheel 12 can be coupled.
  • the third double shift element 21 is assigned to an intermediate shaft 22, a fifth idler gear 23 and a sixth idler gear 24 being arranged on the intermediate shaft 22, which can be shifted via the third double shift element 21.
  • a first switching position of the third double switching element 21, which means a displacement of the third double switching element 21 in the drawing to the right the second travel drive 13 is coupled to the second vehicle wheel 12 via a first gear ratio
  • a second switching position of the third double switching element 21, which a shift of the third double shifting element 21 in the drawing to the left means that the second travel drive 13 is coupled to the second vehicle wheel 12 via a second gear ratio.
  • no additional connection point for a further power take-off PTO is shown, which could be driven by the second travel drive 13. However, this can be achieved by an additional single switching element in the same way as in the first travel drive 1.

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Abstract

Es wird eine elektrische Antriebsachse für ein Fahrzeug mit zumindest einem ersten elektrischen Fahrantrieb (1) zum Antrieb zumindest eines Fahrzeugrades (11, 12) und mit zumindest einer Anbindungsschnittstelle (8) für zumindest einen Nebenabtrieb (PTO) vorgeschlagen, wobei der Fahrantrieb (1, 13) derart zumindest mit einem ersten Doppelschaltelement (6) gekoppelt ist, dass zumindest in einer ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelementes (6) der Fahrantrieb (1, 13) mit zumindest einem Fahrzeugrad (11, 12) antriebsmäßig gekoppelt ist und dass in einer zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelementes (6) der Fahrantrieb (1, 13) von dem zumindest einen Fahrzeugrad (11, 12) entkoppelt und mit der Anbindungsschnittstelle (8) für den Nebenabtrieb (PTO) antriebsmäßig gekoppelt ist. Ferner wird ein Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebsachse vorgeschlagen.

Description

Elektrische Antriebsachse für ein Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsachse für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2 näher beschriebenen Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebsachse.
Üblicherweise haben Nutzfahrzeuge einen Verbrennungsmotor als Fahrantrieb, mit dem zu- sätzlich ein Nebenabtrieb angetrieben wird. Für Fahrzeuge, die mit einer elektrischen An- triebsachse ausgerüstet sind, entfällt der Verbrennungsmotor als Fahrantrieb. Demzufolge wird bei derartigen Fahrzeugen üblicherweise ein separater Elektromotor vorgesehen, der den Nebenabtrieb antreibt und unabhängig von dem elektrischen Fahrantrieb betrieben wird. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass der zusätzliche Elektromotor zum Antrieb des Neben- abtriebes eine separate Energieversorgung und eine separate Leistungselektronik sowie ein eigenes Wärmemanagement benötigt. Dies ist kostenintensiv und benötigt erheblichen zu- sätzlichen Bauraum.
Ferner ist aus der Druckschrift WO 2017/1 14422 eine elektrische Antriebsachsbaugruppe für ein Fahrzeug bekannt, welche einen Antriebsmotor, ein Getriebe und ein Differential um- fasst, wobei über das Differential zwei Halbachsen angetrieben werden. Zusätzlich kann ein Nebenabtrieb von dem Antriebsmotor angetrieben werden. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass der Nebenabtrieb nicht drehzahlunabhängig angetrieben werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebsachse der eingangs beschriebenen Gattung und ein Fahrzeug mit der Antriebsachse vorzuschlagen, bei denen ein optimierter Betrieb eines Nebenabtriebes mit dem Fahrantrieb realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 2 bzw. 10 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine elektrische Antriebsachse oder dergleichen für ein Fahrzeug mit zumindest einem ersten elektrischen Fahrantrieb zum Antrieb zumindest eines Fahrzeugrades und mit zumindest einer Anbindungsschnittstelle für einen Nebenabtrieb vorgeschlagen. Um einen optimierten Betrieb zumindest eines Nebenabtriebes zu realisieren, ist vorgesehen, dass der Fahrantrieb derart mit zumindest einem ersten Doppelschaltelement gekoppelt ist, dass zu- mindest in einer ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelementes der Fahrantrieb mit zumindest einem Fahrzeugrad antriebsmäßig gekoppelt ist und dass in einer zweiten Schalt- stellung des ersten Doppelschaltelementes der Fahrantrieb von dem zumindest einen Fahr- zeugrad entkoppelt und mit der Anbindungsschnittstelle für den Nebenabtrieb antriebsmäßig gekoppelt ist.
Auf diese Weise wird mit der vorgeschlagenen Antriebsachse ein drehzahlvariabler Betrieb des Nebenabtriebes auf konstruktiv einfache Weise ermöglicht. Durch die Verwendung des Doppelschaltelementes ergibt sich der weitere Vorteil, dass ohne zusätzliches Schaltelement die Entkoppelung von dem Antrieb des Fahrzeuges bzw. von den anzutreibenden Fahrzeug- rädern realisiert wird. Somit ist der Fährbetrieb im Fahrzeugstillstand vollständig für den An- trieb des Nebenabtriebes nutzbar.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine elektrische An- triebsachse für ein Fahrzeug mit zumindest einem ersten elektrischen Fahrantriebe zum An- trieb zumindest eines Fahrzeugrades und mit zumindest einer Anbindungsschnittstelle für ein Nebenabtrieb gelöst. Um einen optimierten Betrieb zumindest eines Nebenabtriebes zu reali- sieren, ist vorgesehen, dass der Fahrantrieb derart mit zumindest einem zweiten Doppel- schaltelement gekoppelt ist, dass in einer ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltele- mentes eine erste Übersetzungsstufe zum Antrieb zumindest eines Fahrzeugrades vorgese- hen ist, dass in einer zweiten Schaltstellung eine zweite Übersetzungsstufe zum Antrieb des zumindest einen Fahrzeugrades vorgesehen ist und dass der Antriebsschnittstelle für den Nebenabtrieb ein Einfachschaltelement zum unabhängigen Koppeln bzw. Entkoppeln des Nebenabtriebes mit dem bzw. vom Fahrantrieb zugeordnet ist.
Auf diese Weise kann unabhängig vom Fahrantrieb der Nebenabtrieb über das Einfach- schaltelement drehzahlunabhängig zu und abgeschaltet werden. Somit kann der Nebenab- trieb auch während der Fahrt bei Bedarf zugeschaltet werden. Zudem ist es möglich, dass der Fahrantrieb das Fahrzeug über das zweite Doppelschaltelement in zwei unterschiedli- chen Übersetzungsstufen antreiben kann. Somit wird nicht nur der Betrieb des Nebenabtrie- bes sondern auch der Betrieb des Fahrantriebes bzw. Fahrzeuges optimiert.
Wenn bei der vorgeschlagenen Antriebsachse das erste Doppelschaltelement vorhanden ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn dem ersten Doppelschaltelement eine Neutralstellung zu- geordnet ist. Hierbei ergibt sich der weitere Vorteil, dass der Abtrieb bzw. die Fahrzeugräder des Fahrzeuges vom Fahrantrieb und vom Nebenabtrieb entkoppelt werden. Somit kann das Fahrzeug abgeschleppt werden, ohne dass durch die bewegten Fahrzeugräder negative Rückwirkungen auf den Fahrantrieb auftreten. Dies ist insbesondere bei sogenannten per- manentmagneterregte Synchron Maschinen (PSM) besonders vorteilhaft.
Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem Fahrantrieb zum Beispiel zumindest ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe nachgeschaltet ist. Als Über- setzungsgetriebe kann ein nicht schaltbares oder auch schaltbares Übersetzungsgetriebe eingesetzt werden. Beispielsweise kann als Übersetzungsgetriebe ein Getriebe in Vorgele- gebauweise, ein Planetenradsatz o. ä. eingesetzt werden. Ebenso ist es denkbar, dass bei- spielsweise die Antriebswelle des Fahrantriebes mit einer ersten Getriebestufe als Vorüber- setzung verbunden ist, die dann mit z. B. weiteren Getriebestufen des vorzugsweise schalt- baren Übersetzungsgetriebes gekoppelt ist. Es sind aber auch andere Ausführungen denk- bar, um eine möglichst variable Anbindung des Fahrantriebe und des Nebenabtriebes zu re- alisieren.
Bei der Verwendung eines schaltbaren Übersetzungsgetriebes kann im Rahmen der vorlie- genden Erfindung vorgesehen sein, dass dem schaltbaren Übersetzungsgetriebe zumindest ein weiteres Schaltelement, z. B. das zweite Doppelschaltelement zugeordnet ist, mit dem weitere Übersetzungsstufen realisierbar sein. Auf diese Weise wird neben dem optimierten Betrieb des Nebenabtriebes auch die Betriebsweise des Fahrantriebes weiter optimiert.
Ferner ist es denkbar, dass ein zweiter Fahrantrieb an der vorgeschlagenen elektrischen An- triebsachse vorgesehen wird. Dadurch ist es möglich, dass beispielsweise der erste Fahran- trieb den Nebenabtrieb antreiben kann, während der zweite Fahrantrieb zum Beispiel aus- schließlich für den Antrieb der Fahrzeugräder verwendet wird.
Wenn zum Beispiel ein erster und ein zweiter Fahrantrieb bei der elektrischen Antriebsachse vorgesehen sind, kann im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Fahrantriebe über ein Summierrad oder dergleichen zum Aufsummieren der Antriebsleis- tungen miteinander gekoppelt sind, sodass die Antriebsleistung bei Bedarf vor dem Überset- zungsgetriebe zusammengefasst wird. Das Summierrad kann z. B. über das schaltbare oder nicht schaltbare Übersetzungsgetriebe mit einem Abtriebsdifferential zum Antrieb des ersten und zweiten Fahrzeug rades gekoppelt sein.
Es ist alternativ auch möglich, dass der erste Fahrantrieb mit dem ersten Fahrzeugrad kop- pelbar ist und dass der zweite Fährbetrieb mit dem zweiten Fahrzeugrad antriebsmäßig kop- pelbar ist. Auf diese Weise wird bei der elektrischen Antriebsachse ein radindividueller An- trieb realisiert. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der vorbeschriebe- nen elektrischen Antriebsachse, wodurch sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine erste mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen elektri- schen Antriebsachse mit einem Fahrantrieb und einem Doppelschaltelement zum unabhän- gigen Antreiben von Fahrzeugrädern und Nebenabtrieb;
Figur 2 eine weitere Ausführung der ersten Ausführungsvariante mit zwei Fahrantrie- ben und einem zusätzlichen Übersetzungsgetriebe;
Figur 3 eine weitere Ausführung der ersten Ausführungsvariante mit zwei Fahrantrie- ben als radindividueller Antrieb;
Figur 4 eine zweite mögliche Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen An- triebsachse mit einem Fahrantrieb mit zwei schaltbaren Übersetzungsstufen und zusätzlich schaltbaren Nebenabtrieb; und
Figur 5 eine weitere Ausführung der zweiten Ausführungsvariante mit zwei Fahrantrie- ben als radindividueller Antrieb.
In den Figuren 1 bis 5 ist eine elektrische Antriebsachse schematisch anhand zweier vor- zugsweise voneinander unabhängigen Ausführungsvarianten mit jeweils zusätzlichen weite- ren Ausführungen lediglich beispielhaft dargestellt.
In den Figuren 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungen der ersten Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsachse für ein Fahrzeug dargestellt.
In Figur 1 umfasst die Antriebsachse einen ersten Fahrantrieb 1 , der über eine Stirnradstufe 2 mit einer Zwischenwelle 3 gekoppelt ist. Der Zwischenwelle 3 sind ein erstes Losrad 4 und ein zweites Losrad 5 zugeordnet. Die Losräder 4, 5 sind über ein erstes Doppelschaltele- ment 6 als vorzugsweise Klauenschaltelement schaltbar. Das zweite Losrad 5 steht mit ei- nem weiteren Zahnrad 7 in Eingriff, welches eine Anbindungsschnittstelle 8 für einen Neben- abtrieb PTO bildet. Das erste Losrad 4 ist Teil einer weiteren Stirnradstufe 9 in Vorgelege- bauweise, die mit einem Differentialgetriebe bzw. Abtriebsdifferential 10 zum Antrieb eines ersten Fahrzeugrades 11 und eines zweiten Fahrzeugrades 12 gekoppelt ist.
In einer ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelementes 6, welches in der Zeich- nung eine Verschiebung des Doppelschaltelementes 6 nach links bedeutet, wird der erste Fahrantrieb 1 mit der Stirnradstufe 9 zum Antrieb der Fahrzeugräder 1 1 , 12 verbunden. In einer zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelementes 6, welches in der Zeichnung eine Verschiebung des Doppelschaltelementes 6 nach rechts bedeutet, wird der erste Fahr- antrieb 1 von den Fahrzeugrädern 1 1 , 12 entkoppelt und mit der Anbindungsschnittstelle 8 zum Antrieb des Nebenabtriebes PTO gekoppelt. In einer Neutralstellung des ersten Doppel- schaltelementes 6 wäre der Abtrieb bzw. die Fahrzeugrädern 1 1 , 12 sowohl von den ersten Fahrantrieb 1 als von dem Nebenabtrieb PTO beispielsweise zum Abschleppen des Fahr- zeuges entkoppelt. Diese Abschleppfunktion ist besonders vorteilhaft, bei der Verwendung von sogenannten permanent erregten Elektromotoren (PSM) als Fahrantrieb.
In Figur 2 ist eine alternative Ausführung der ersten Ausführungsvariante gemäß Figur 1 dar- gestellt. Im Unterschied zu Figur 1 ist bei dieser Ausführung neben dem ersten Fahrantrieb 1 ein zweiter Fahrantrieb 13 vorgesehen. Der erste Fahrantrieb 1 und der zweite Fahrantrieb 13 werden über ein Summierrad 14 zum Aufsummieren der Antriebsleistung miteinander ge- koppelt, wobei der erste Fahrantrieb 1 über das erste schaltbare Losrad 4 auf der Zwischen- welle 3 mit dem Summierrad 14 koppelbar ist. Demzufolge kann, wie bei der Ausführung ge- mäß Figur 1 , der erste Fahrantrieb 1 in der ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltele- mentes 6 mit dem zweiten Fahrantrieb 13 zum gemeinsamen Antrieb der Fahrzeugräder 1 1 , 12 gekoppelt werden, während in der zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltele- mentes 6 der erste Fahrantrieb 1 mit der Antriebsschnittstelle 8 zum ausschließlichen Antrei- ben des Nebenabtriebes PTO gekoppelt wird. Bei der zweiten Schaltstellung erfolgt somit der Antrieb der Fahrzeugräder ausschließlich über den zweiten Fahrantrieb 13.
Das Summierrad 14 ist bei der in Figur 2 beispielhaft gezeigten Ausführung auf einer weite- ren Zwischenwelle 15 drehfest angebunden, wobei die weitere Zwischenwelle 15 ein drittes Losrad 16 und ein viertes Losrad 17 aufweist, denen ein zweites Doppelschaltelement 18 zu- geordnet ist. In einer ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelementes 18, welches in der Zeichnung eine Verschiebung des zweiten Doppelschaltelementes 18 nach links be- deutet, wird der zweite Fahrantrieb 13 gegebenenfalls auch der erste Fahrantrieb 1 über eine erste Übersetzungsstufe mit dem Abtriebsdifferenzial 10 zum Antrieb der Fahrzeugrädern 1 1 , 12 gekoppelt. Somit bilden die schaltbaren Stirnradstufen in Vorgelegebauweise, die in einem gestrichelten Kasten in Figur 2 dargestellt sind, ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe 19. Wenn sich das zweite Doppelschaltelement 18 in seiner Neutralstellung befindet, ist auch bei dieser Ausführung die Abschleppfunktion bei dem Fahrzeug in vorteilhafter weise reali sierbar.
In Figur 3 ist eine weitere Ausführung der ersten Ausführungsvariante anhand eines radindi viduellen Antriebes beispielhaft dargestellt. Auch bei dieser Ausführung ist ein erster Fahran- trieb 1 und ein zweiter Fahrantrieb 13 vorgesehen. Im Unterschied zu der Ausführung gemäß Figur 2 wird die Antriebsleistung nicht innerhalb des Fahrzeugs aufsummiert, sondern radin- dividuell jeweils einem Fahrzeugrad 1 1 , 12 zugeordnet, wodurch die Antriebsleistung über die Straße aufsummiert wird. Hierzu sind jeder Fahrantrieb 1 , 13 über Stirnradstufen in Vor- gelegebauweise mit der jeweiligen Antriebswelle des Fahrzeugrades 1 1 , 12 gekoppelt. Ebenso wie bei der Ausführung gemäß Figur 1 ist der Zwischenwelle 3 des ersten Fahran- triebes 1 das erste Losrad 4 und das zweite Losrad 5 zugeordnet, welche über das erste Doppelschaltelement 6 schaltbar sind, um entweder den ersten Fahrantrieb 1 mit dem ersten Fahrzeugrad 1 1 zu koppeln oder mit der Antriebsschnittstelle 8 zum Antrieb des Nebenab- triebes PTO.
In Figur 4 ist eine zweite Ausführungsvariante der elektrischen Antriebsachse mit nur einem ersten Fahrantrieb 1 dargestellt. Bei dieser Ausführungsvariante ist der Zwischenwelle 15 das zweite Doppelschaltelement 18 zugeordnet, welches das dritte Losrad 16 und das vierte Losrad 17 auf der Zwischenwelle 15 schaltet. Im Unterschied zu der Ausführung gemäß Fi- gur 2 ist die Zwischenwelle 15 ausschließlich dem ersten Fahrantrieb 1 zugeordnet. Der erste Fahrantrieb 1 ist in der ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelementes 18 über eine erste Übersetzungsstufe und in der zweiten Schaltstellung des zweiten Doppel- schaltelementes 18 über eine zweite Übersetzungsstufe mit dem Abtriebsdifferential 10 zum Antreiben der Fahrzeugräder 1 1 , 12 gekoppelt. Der Anbindungsschnittstelle für den Neben- abtrieb PTO ist ein Einfachschaltelement 20 z. B. als Schaltklaue zugeordnet, mit dem die Zwischenwelle 15 mit dem Nebenabtrieb PTO antriebsmäßig gekoppelt wird. Somit kann im geschalteten Zustand des Einfachschaltelementes 20 der Nebenabtrieb PTO während der Fahrt und auch in der Neutralstellung des zweiten Doppelschaltelementes 18 angetrieben werden. Ferner kann in der Neutralstellung des zweiten Doppelschaltelementes 18 bei geöff- neten Einfachschaltelement 20 in vorteilhafter weise die Abschleppfunktion ermöglicht wer- den, da in der Neutralstellung der erste Fahrantrieb 1 von den Fahrzeugrädern 1 1 , 12 ent- koppelt wird. In Figur 5 ist eine weitere Ausführung der zweiten Ausführungsvariante dargestellt, bei der im Unterschied zu Figur 4 ein radindividueller Antrieb realisiert wird. Dies bedeutet, dass der erste Fahrantrieb über das dritte Losrad 16 oder das vierte Losrad 17 mit der Antriebswelle des ersten Fahrzeugrades 1 1 koppelbar ist, während der zweite Fahrantrieb 13 über ein drit- tes Doppelschaltelement 21 in ähnlicher Weise mit der Antriebswelle des zweiten Fahrzeug- rades 12 koppelbar ist. Das dritte Doppelschaltelement 21 ist einer Zwischenwelle 22 zuge- ordnet, wobei auf der Zwischenwelle 22 ein fünftes Losrad 23 und sechstes Losrad 24 ange- ordnet sind, die über das dritte Doppelschaltelement 21 schaltbar sind. In einer ersten Schaltstellung des dritten Doppelschaltelementes 21 , welches eine Verschiebung des dritten Doppelschaltelementes 21 in der Zeichnung nach rechts bedeutet, ist der zweite Fahrantrieb 13 über eine erste Übersetzungsstufe mit dem zweiten Fahrzeugrad 12 gekoppelt, während in einer zweiten Schaltstellung des dritten Doppelschaltelementes 21 , welches eine Ver- schiebung des dritten Doppelschaltelementes 21 in der Zeichnung nach links bedeutet, der zweite Fahrantrieb 13 über eine zweite Übersetzungsstufe mit dem zweiten Fahrzeugrad 12 gekoppelt ist. Bei der konkreten Darstellung gemäß Figur 5 ist keine zusätzliche Anbindungs- stelle für einen weiteren Nebenabtrieb PTO dargestellt, der von dem zweiten Fahrantrieb 13 angetrieben werden könnte. Dies kann jedoch durch ein zusätzliches Einfachschaltelement in der gleichen Weise, wie bei dem ersten Fahrantrieb 1 , realisiert werden.
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten und Ausführungen sind beispielhaft achsparallele Anordnungen von Fahrantrieben 1 , 13 und den anzutreibenden Fahrzeugrä- dern dargestellt, da diese Ausführung eine besonders bauraumsparende Ausführung bei der elektrischen Antriebsachse ermöglicht. Es sind aber auch andere Achsausrichtungen, wie z. B. eine koaxiale Anordnung, denkbar.
Bezug szeichen
1 erster Fahrantrieb
Stirnradstufe
Zwischenwelle
erstes Losrad
zweites Losrad
6 erstes Doppelschaltelement
7 Zahnrad
8 Anbindungsschnittstelle
9 Stirnradstufe
10 Differentialgetriebe bzw. Abtriebsdifferential
1 1 erstes Fahrzeugrad
12 zweites Fahrzeugrad
13 zweiter Fahrantrieb
14 Summierrad
15 Zwischenwelle
16 drittes Losrad
17 viertes Losrad
18 zweites Doppelschaltelement
19 zusätzliches Übersetzungsgetriebe
20 Einfachschaltelement
21 drittes Doppelschaltelement
22 Zwischenwelle
23 fünftes Losrad
24 sechstes Losrad
PTO Nebenabtrieb

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Antriebsachse für ein Fahrzeug mit zumindest einem ersten elektrischen Fahr- antrieb (1 ) zum Antrieb zumindest eines Fahrzeugrades (1 1 , 12) und mit zumindest einer An- bindungsschnittstelle (8) für zumindest einen Nebenabtrieb (PTO), dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrantrieb (1 , 13) derart zumindest mit einem ersten Doppelschaltelement (6) ge- koppelt ist, dass zumindest in einer ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelementes (6) der Fahrantrieb (1 , 13) mit zumindest einem Fahrzeugrad (1 1 , 12) antriebsmäßig gekop- pelt ist und dass in einer zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelementes (6) der Fahrantrieb (1 , 13) von dem zumindest einen Fahrzeugrad (1 1 , 12) entkoppelt und mit der Anbindungsschnittstelle (8) für den Nebenabtrieb (PTO) antriebsmäßig gekoppelt ist.
2. Elektrische Antriebsachse für ein Fahrzeug mit zumindest einem ersten elektrischen Fahr- antrieb (1 , 13)) zum Antrieb zumindest eines Fahrzeugrades (1 1 , 12) und mit zumindest ei- ner Anbindungsschnittstelle (8) für zumindest einen Nebenabtrieb (PTO), dadurch gekenn- zeichnet, dass der Fahrantrieb (1 ) derart mit zumindest einem zweiten Doppelschaltelement (18) gekoppelt ist, dass in einer ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelementes (18) eine erste Übersetzungsstufe zum Antrieb zumindest eines Fahrzeugrades (1 1 , 12) vor- gesehen ist, dass in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelementes (18) eine zweite Übersetzungsstufe zum Antrieb zumindest eines Fahrzeugrades (1 1 , 12) vorge- sehen ist und dass der Anbindungsschnittstelle (8) für den Nebenabtrieb (PTO) ein Einfach- schaltelement (20) zum Koppeln bzw. Entkoppeln des Nebenabtriebes (PTO) mit bzw. vom Fahrantrieb (1 , 13) zugeordnet ist.
3. Elektrische Antriebsachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Neutralstellung des ersten Doppelschaltelementes (6) oder des zweiten Doppelschaltele- ment (18) der Fahrantrieb (1 , 13) von dem zumindest einem Fahrzeugrad (1 1 , 12) und dem Nebenabtrieb (PTO) entkoppelt ist.
4. Elektrische Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass dem Fahrantrieb (1 , 13) zumindest ein Übersetzungsgetriebe (19) nachge- schaltet ist.
5. Elektrische Antriebsachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Überset- zungsgetriebe (19) schaltbar zum Realisieren von mehreren Übersetzungsstufen ausgeführt ist.
6. Elektrische Antriebsachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem schaltba- ren Übersetzungsgetriebe (19) das zweite Doppelschaltelement (18) zugeordnet ist, wobei in der ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelementes (18) eine erste Übersetzungs- stufe und in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelementes (18) eine zweite Übersetzungsstufe geschaltet ist.
7. Elektrische Antriebsachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein zweiter elektrischer Fahrantrieb (13) vorgesehen ist.
8. Elektrische Antriebsachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fahrantrieb (1 ) und der zweite Fahrantrieb (13) über ein Summierrad (14) zum Aufsummie- ren der Antriebsleistung miteinander gekoppelt sind, wobei das Summierrad (14) über das schaltbare oder nicht schaltbare Übersetzungsgetriebe (19) mit einem Abtriebsdifferential (10) zum Antrieb des ersten Fahrzeugrades (1 1 ) und des zweiten Fahrzeugrades (12) ge- koppelt ist.
9. Elektrische Antriebsachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fahrantrieb (1 ) über zwei Übersetzungsstufen durch das zweite Doppelschaltelement (18) mit dem ersten Fahrzeugrad (1 1 ) antriebsmäßig koppelbar ist und dass der zweite Fahran- trieb (13) über zwei Übersetzungsstufen durch ein drittes Doppelschaltelement (21 ) mit dem zweiten Fahrzeug rad (12) antriebsmäßig koppelbar ist.
10. Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebsachse nach zumindest einem der vorangehen- den Ansprüche.
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