WO2020058108A1 - Elektrisch angetriebene achse - Google Patents

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Kai BORNTRÄGER
Frank Seemann
Maik WÖRL
Andreas GROSSL
Werner HECHBERGER
Marco DI SARNO
Cong REN
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ZF Drivetech (Suzhou) Co.Ltd.
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Definitions

  • the invention relates to an electrically driven axle according to the preamble of claim 1.
  • Driven axles in the area of heavy vehicle classes consist at least of a drive, a differential, the axle beam, which is connected to the body of the vehicle via handlebars, and the output shafts.
  • the drive can be designed as a conventional drive, hybrid drive or as an electrical drive.
  • an electromotive drive device is known by way of example, with which two drive units in the form of electrical machines with a planetary gear set, a spur gear and an output are connected in order to drive a vehicle or a vehicle axle.
  • the drive devices can be implemented directly on the axle as an axle drive or as just described as an axle drive.
  • Axle drives have the challenge of accommodating all components in the specified installation space.
  • the installation space is particularly important for portal axles to lower the vehicle floor level.
  • the axle beam must be placed lower than the drive wheels and the final drive is also arranged off-center to create space for the vehicle floor in the middle of the axle. It can therefore run almost the same throughout the entire vehicle.
  • An axle arrangement is known from document US 2005/0023053 A1, which likewise comprises two electric motors or drive units, but which are arranged around the axle body.
  • the spring-applied brakes used in commercial vehicles this can mean that they can no longer be released if the vehicle is defective.
  • the spring-loaded brake which acts as a parking brake, must be unlockable. This usually happens by releasing a release spindle in the brake cylinder of the spring-loaded brake.
  • the space for releasing the release spindle is limited. If the brake pads of the vehicle's disc brake wear out, the installation space is further reduced.
  • the invention has for its object to further develop an electrically driven axle with two electric drive units so that the parking brake can be released at any time.
  • the invention solves the problem by using a spring-loaded brake in an electrically driven axle in combination with an axle with two drive units which are arranged close to the axle and symmetrically around the axle body and are connected to a gear.
  • the brake cylinder is rotated by 90 ° in comparison to axial spring brake and is therefore arranged at a right angle to the axis, so that the brake can be released by the new position of the release spindle of the brake cylinder even when the brake pads are worn.
  • the drive units consist of a drive and a gearbox, whereby the gearbox can be designed in a countershaft design or in a planetary design. They are arranged centrally in the middle of the axle between the drive wheels and have a housing.
  • the spring-loaded brakes are provided between this housing of the drive units and the vehicle brakes, they being arranged in the longitudinal direction (effective direction) between the axle body of the axle and an air spring.
  • the axle is driven by two drive units, which are arranged in the middle of the axle.
  • the two drive units are preferably arranged symmetrically about the axis, with a drive device in the direction of travel in front of the axis and a drive device in the direction of travel behind the axis.
  • the installation space problem for releasing the release spindle of the parking brake arises on the left and right on the axis between the brake cylinders and the housing of a drive unit.
  • Fig. 2 inventive installation of a radial brake
  • FIG. 1 shows the installation of spring-loaded brakes 3 known from the prior art, which are aligned axially to the axle body or its axis.
  • a release spindle 7 is attached, by means of which the brake can be unlocked, e.g. when the vehicle is to be towed.
  • This release spindle 7 must be unscrewed, the release spindle moving in the direction of the drive unit 7 when it is unscrewed. Since the installation space is very small here, loosening the release spindle 7 is difficult to implement. In addition, the installation space situation can be exacerbated by worn brake pads which press on the brake disks 5 of the vehicle brake, since this causes the spring-loaded brake to shift further in the direction of the drive unit 4.
  • Figure 2 shows a solution according to the invention.
  • the spring brake 3 is no longer installed axially to the axis of the axle body 1, but rotated by 90 ° to the axis of the axle body 1, so that it is now installed in its effective direction between the axle body 1 and the air spring 6.
  • the release spindle 7 of the spring brake 3 must be unscrewed in the direction of the air spring brake 6 or radially to the axis of the axle body 1 if the brake is to be unlocked manually. This is easily possible at this point due to the larger installation space.
  • the release spindle 7 is thus more accessible from the outside, from the side of the drive wheel which is seated on the hub 2, since the release spindle 7 is no longer arranged behind a component, the parking brake 3 itself.
  • the release spindle 7 is thus more accessible from the side of the drive wheel.
  • the release spindle 7 does not have to be opened or rotated from the side of the drive wheel toward the center of the vehicle during release, but can be released radially to the vehicle axis, which makes the release easier.

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Abstract

Elektrisch angetriebene Achse mit um den Achskörper (1) symmetrisch angeordneten elektrischen Antriebseinheiten (4), bestehend aus einer elektrischen Maschine und einem Getriebe, und zumindest einer Federspeicherbremse (3) als Feststellbremse, wobei die Federspeicherbremsen (3) radial angeordnet sind, damit ein Lösen der Feststellbremse (3) durch Entfernen einer Lösespindel (7) von Bremszylindern der Federspeicherbremsen (3) ermöglicht wird.

Description

Elektrisch anqetriebene Achse
Die Erfindung betrifft eine elektrisch angetriebene Achse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Angetriebene Achsen im Bereich der schweren Fahrzeugklassen (NKW und Bus) bestehen zumindest aus einem Antrieb, einem Differential, dem Achskörper, der über Lenker mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbunden wird, und den Abtriebswellen. Da- bei kann der Antrieb als konventioneller Antrieb, Hybridantrieb oder als elektrischer Antrieb ausgeführt sein.
Aus der DE 10 2012 204 717 A1 der Anmelderin ist beispielhaft eine elektromotorische Antriebseinrichtung bekannt, mit der zwei Antriebseinheiten in Form von elektrischen Maschinen mit Planetenradsatz, einem Stirnradgetriebe und einem Abtrieb verbunden sind, um ein Fahrzeug bzw. eine Fahrzeugachse anzutreiben. Die Antriebseinrichtungen können direkt an der Achse als Achsantrieb oder wie eben beschrieben als achsnaher Antrieb ausgeführt werden. Achsantriebe besitzen dabei die Herausforderung im vorgegebenen Bauraum alle Komponenten unterzubringen.
Besonders bei Portalachsen zur Absenkung des Fahrzeugbodenniveaus ist der Bauraum maßgebend. Der Achskörper muss im Vergleich zu den Antriebsrädern tiefer gelegt angeordnet werden und der Achsantrieb wird zusätzlich außermittig angeordnet, um in Achsmitte Raum für den Fahrzeugboden zu schaffen. Dieser kann damit im kompletten Fahrzeug annähernd gleichbleibend verlaufen.
Aus dem Dokument US 2005/0023053 A1 ist eine Achsanordnung bekannt, welche ebenfalls zwei Elektromotoren bzw. Antriebseinheiten umfasst, welche aber um den Achskörper herum angeordnet sind. Damit wird für weitere Achskomponenten der Bauraum knapp. Besonders bei den in Nutzfahrzeug zum Einsatz kommenden Federspeicherbremsen kann dies dazu führen, dass diese bei defektem Fahrzeug nicht mehr gelöst werden kann. Wenn ein Fahrzeug aber abgeschleppt werden muss, muss die als Feststellbremse wirkende Federspeicherbremse entriegelbar sein. Dies geschieht in der Regel durch das Lösen einer Lösespindel im Bremszylinder der Federspeicherbremse. Aufgrund des knappen Bauraums zwischen dem Bremszylinder und der/den Antriebseinheit/en bzw. dem Getriebegehäuse ist der Raum zum Lösen der Lösespindel aber begrenzt. Durch Verschleißen der Bremsbeläge der Scheibenbremse des Fahrzeugs wird der Bauraum noch zusätzlich verknappt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch angetriebene Achse mit zwei elektrischen Antriebseinheiten so weiterzuentwickeln, dass die Feststellbremse jederzeit gelöst werden kann.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Einsatz einer Federspeicherbremse in einer elektrisch angetriebenen Achse in Kombination mit einer Achse mit zwei Antriebseinheiten, welche achsnah und symmetrisch um den Achskörper angeordnet sind und mit einem Getriebe verbunden sind. Der Bremszylinder wird dabei im Vergleich zu Axialfederspeicherbremsen um 90° gedreht und damit im rechten Winkel zur Achse angeordnet, damit ein Lösen der Bremsen durch die neue Position der Lösespindel der Bremszylinder auch bei verschlissenen Bremsbelägen ermöglicht wird.
Die Antriebseinheiten bestehen aus einem Antrieb und einem Getriebe, wobei das Getriebe in Vorgelegebauweise oder in Planetenbauweise ausgeführt werden kann. Sie sind zentral in Achsmitte zwischen den Antriebsrädern angeordnet und weisen ein Gehäuse auf. Zwischen diesem Gehäuse der Antriebseinheiten und den Fahr- zeugbremsen sind die Federspeicherbremsen vorgesehen, wobei sie in Längsrichtung (Wirkrichtung) zwischen dem Achskörper der Achse und einer Luftfeder angeordnet sind.
Die Achse wird durch zwei Antriebseinheiten angetrieben, welche in Achsmitte angeordnet sind. Bevorzugt sind die beiden Antriebseinheiten symmetrisch um die Achse angeordnet, wobei eine Antriebseinrichtung in Fahrtrichtung vor der Achse und eine Antriebseinrichtung in Fahrtrichtung hinter der Achse angeordnet ist. Die Bauraumproblematik zum Lösen der Lösespindel der Feststellbremse ergibt sich links und rechts an der Achse zwischen den Bremszylindern und dem Gehäuse einer Antriebseinheit. Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert:
Fig. 1 Einbau einer Axialbremse nach Stand der Technik
Fig. 2 erfindungsgemäßer Einbau einer Radialbremse
Die Figur 1 zeigt den aus dem Stand der Technik bekannten Einbau von Federspeicherbremsen 3, welche axial zum Achsköper bzw, dessen Achse ausgerichtet sind. An der vom Antriebsrad abgewandten Seite der Federspeicherbremse 3, welche un- ter anderem aus einem Bremszylinder und einem Federspeicher besteht, ist eine Lösespindel 7 angebracht, durch welche die Bremse entriegelbar ist, z.B. wenn das Fahrzeug abgeschleppt werden soll. Diese Lösespindel 7 muss herausgedreht werden, wobei die Lösespindel sich beim Herausdrehen in Richtung Antriebseinheit 7 bewegt. Da hier der Bauraum sehr gering ist, ist ein Lösen der Lösespindel 7 schwer umzusetzen. Zusätzlich kann sich die Bauraumsituation durch abgefahrene Bremsbeläge, welche auf die Bremsscheiben 5 der Fahrzeugbremse drücken, verschärfen, da sich dadurch die Federspeicherbremse weiter in Richtung Antriebseinheit 4 ver- schiebt.
Die Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung. Dabei ist die Federspeicherbremse 3 nicht mehr axial zur Achse des Achskörpers 1 eingebaut, sondern um 90° gedreht zur Achse des Achskörpers 1 , so dass er nun in seiner Wirkrichtung zwischen Achskörper 1 und der Luftfeder 6 verbaut ist. Damit muss die Lösespindel 7 der Federspeicherbremse 3 in Richtung der Luftfederbremse 6 bzw. radial zur Achse des Achskörpers 1 herausgedreht werden, wenn die Bremse manuell entriegelt werden soll. Dies ist aufgrund des größeren Bauraums an dieser Stelle problemlos möglich. Zusätzlich ist die Lösespindel 7 damit von außen, von der Seite des Antriebsrades, welches auf der Nabe 2 sitzt, besser zugänglich, da die Lösespindel 7 nicht mehr hinter einem Bauteil, der Feststellbremse 3 selbst, angeordnet ist. Die Lösespindel 7 ist von der Seite des Antriebsrades aus damit besser zugänglich. Außerdem muss die Lösespindel 7 beim Lösen nicht von der Seite des Antriebsrades aus zur Fahrzeugmitte hin geöffnet bzw. gedreht werden, sondern kann radial zur Fahrzeugachse gelöst werden, was das Lösen einfacher gestaltet. Bezuaszeichen Achskörper
Nabe Antriebsrad
Federspeicherbremse
Antriebseinheit
Bremsscheiben
Luftfeder
Lösespindel

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisch angetriebene Achse mit um den Achskörper (1 ) symmetrisch angeordneten elektrischen Antriebseinheiten (4), bestehend aus einer elektrischen Maschine und einem Getriebe, und zumindest einer Federspeicherbremse (3) als Feststellbremse, dadurch gekennzeichnet, dass die Federspeicherbremsen (3) radial angeordnet sind, damit ein Lösen der Feststellbremse (3) durch die neue Position einer Lösespindel (7) von Bremszylindern der Federspeicherbremsen (3) ermöglicht wird.
2. Elektrisch angetriebene Achse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei den Federspeicherbremsen (3) die Bremszylinder um 90° gedreht angeordnet sind.
3. Elektrisch angetriebene Achse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (4) Getriebe in Vorgelegebauweise aufweisen.
4. Elektrisch angetriebene Achse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (4) Getriebe in Planetenbauweise aufweisen.
5. Elektrisch angetriebene Achse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (4) in Achsmitte angeordnet sind.
6. Elektrisch angetriebene Achse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federspeicherbremsen (3) zwischen Fahrzeugbremsen (5) und den Antriebseinheiten (4) angeordnet sind.
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