Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, eine Getriebeeinheit eines solchen Antriebssystems sowie ein damit ausgerüstestes Fahrzeug.

Fahrzeuge mit Rutschlenkung sind Kettenfahrzeuge oder Radfahrzeuge, bei denen zur Kurvenfahrt jeweils die kurveninnere Kette bzw. die kurveninneren Antriebsräder gegenüber der kurvenäußeren Kette bzw. den kurvenäußeren Antriebsrädern verlangsamt werden. Insbesondere bei schweren Kettenfahrzeugen bedarf es hierzu an der kurveninneren Kette erheblicher Bremsleistungen.

Es sind verschiedene Systeme bekannt, die es erlauben, diese Bremsleistung zu nutzen, indem sie der kurvenäußeren Kette zugeführt wird. Bei einem mechanischen oder hydrostatisch-mechanischen Überlagerungslenkgetriebe mit einem Lenkgetriebeteil und einem Fahrgetriebeteil, wie es in der DE 38 33 784 A1 offenbart ist, ist hierzu eine vom Lenkgetriebeteil angetriebene Null-Welle vorgesehen. Der Leistungsaustausch von der kurveninneren Kette zur kurvenäußeren Kette erfolgt mechanisch über den Fahrgetriebeteil.

Bei der in der DE 100 05 527 A offenbarten dieselelektrischen Antriebsanlage ist jeder der beiden Ketten eine eigene elektrische Antriebsanlage zugeordnet, wobei keine mechanische triebliche Verbindung dazwischen besteht. Die Leistungsübertragung zwischen linker und rechter Seite erfolgt ausschließlich auf elektrischem Weg, was eine bauraumgünstige Anordnung der Antriebselemente erlaubt, allerdings eine entsprechend leistungsfähige elektri-

sehe Anlage und leistungsstarke elektrische Antriebsmaschinen erfordert. Die EP 0 304 594 zeigt ebenfalls eine dieselelektrische Antriebsanlage, welche darüber hinaus ein mechanisches Überlagerungslenkgetriebe aufweist. Für Fahr- und Lenkantrieb ist jeweils ein elektrischer Antriebsmotor verschiedener Baugröße vorgesehen. Bei dieser Antriebsanlage erfolgt die Leistungsübertragung zwischen der linken und rechten Seite ausschließlich mechanisch. Diese bekannte Antriebsanlage ist jedoch sehr aufwendig und nicht optimal hinsichtlich Bauraum, da nicht nur ein Dieselmotor und ein komplexes mechanisches Überlagerungslenkgetriebe, sondern darüber hinaus noch ein leistungsstarker Generator und zwei elektrische Antriebsmaschinen benötigt werden. Bei Geradeausfahrt wird ausschließlich der Fahrantriebsmotor belastet, während die im Lenkantriebsmotor installierte Leistung nicht genutzt wird.

Die WO 02/083483 A zeigt eine Antriebsanlage, bei der gleichartige elektrische Fahrantriebsmaschinen auf jeder Seite angeordnet sind und bei welcher darüber hinaus ein zentraler dritter Elektromotor als Lenkmotor vorgesehen ist.

Die US 5,445,234 zeigt ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung mit einer linken und einer gleichartigen rechten elektrischen Antriebsmaschine. Bei diesem elektrischen Antriebssystem dienen beide elektrische Antriebsmaschinen gleichzeitig sowohl als Fahr- als auch als Lenkantrieb. Die volle installierte elektrische Antriebsleistung steht für Geradeausfahrt zur Verfügung. Die Leistungsübertragung zwischen linker und rechter Seite erfolgt teilweise mechanisch und teilweise elektrisch. Auf jeder Seite ist ein als Planetengetriebe ausgebildetes Summierungsgetriebe angeordnet. Die Planetenträger dieser beiden Summierungsgetriebe bilden die beiden Abtriebe, die auf die Gleisketten wirken. Das Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes wird über eine Stirnradstufe von der linken Antriebsmaschine und das Sonnenrad des rechten Summierungsgetriebes über eine Stirnradstufe von der rechten

Antriebsmaschine angetrieben. Die beiden Hohlräder des linken und rechten Summierungsgetriebes sind durch eine Verbindungswelle drehstarr miteinander verbunden. Außerdem ist zwischen dem Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes und dem Sonnenrad des rechten Summierungsgetriebes ein Getriebezug angeordnet, der auch die beiden Antriebsmaschinen miteinander koppelt. Damit nun bei Kurvenfahrt die beiden Antriebsmaschinen mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden können, weist dieser Getriebezug mittig ein Differenzialgetriebe auf.

Schließlich zeigt die als nächstliegend betrachtete WO 2005/039958 A1 ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung mit einer linken und einer gleichartigen rechten elektrischen Antriebsmaschine, mit einer Kombination von Dieselmotor und Generator als elektrische Energiequelle, einer elektronischen Steuerungseinrichtung zur unabhängigen Ansteuerung von Drehzahlen an den beiden Antriebsmaschinen, mit einem linken und einem gleichartigen rechten Summierungsgethebe, die als Planetengetriebe ausgebildet sind, wobei die Planetenträger den Abtrieb bilden und wobei das Hohlrad des linken Summierungsgetriebes trieblich direkt von der linken Antriebsmaschine und das Hohlrad des rechten Summierungsgetriebes trieblich direkt von der rechten Antriebsmaschine antreibbar ist, und wobei das Hohlrad des linken Summierungsgetriebes durch einen ersten mechanischen Getriebezug direkt mit dem Sonnenrad des rechten Summierungsgetriebes verbunden ist, und das Hohlrad des rechten Summierungsgetriebes durch einen zweiten mechanischen Getriebezug trieblich direkt mit dem Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes verbunden ist.

Dieses elektromechanische Antriebssystem weist in vorteilhafter Weise nur wenige unterschiedliche Bauteile sowie zwei gleichartige Antriebsmaschinen auf. Beide Antriebsmaschinen werden sowohl als Fahrantrieb als auch als Lenkantrieb genutzt. Das Antriebssystem weist darüber hinaus durch die me-

chanische Leistungsübertragung zwischen linker und rechter Seite einen sehr guten Wirkungsgrad auf, so dass verhältnismäßig kleine und kompakte elektrische Antriebsmaschinen verwendet werden können.

Allerdings ist bei diesem System die mechanische, kreuzweise triebliche Verbindung zwischen dem linken und dem rechten Summierungsgetriebe durch Verbindungswellen realisiert, die außen um die Summierungsgetriebe herumgeführt sind. Diese Anordnung bedingt relativ lange Verbindungswellen und Einschränkungen bezüglich einer kompakten Bauform.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Antriebssystem, eine Getriebeeinheit hierfür sowie ein damit ausgestattetes Fahrzeug anzugeben, mit dem durch eine kompaktere Bauform eine verbesserte Ausnutzung des beschränkten Bauraums erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein, auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweisendes elektrisches Antriebssytem bzw. eine Getriebeeinheit hierfür bzw. ein hiermit ausgestattetes Fahrzeug gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem sitzt also das als "linkes" Hohlrad bezeichnete Hohlrad des linken Summierungsgetriebes auf einer "linken" Hohlwelle. In dieser Hohlwelle ist die als "linke" Sonnenradwelle bezeichnete Welle, die das Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes trägt, in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt. Symmetrisch dazu ist eine "rechte" Sonnenradwelle durch eine "rechte" Hohlwelle, auf der das "rechte" Hohlrad sitzt, in Richtung zur Fahzeugmitte geführt. Die triebliche Verbindung zwischen dem Hohlrad des linken Summierungsgetriebes und dem Sonnenrad des rech-

ten Summierungsgetriebes und zwischen dem Hohlrad des rechten Summie- rungsgetriebes und dem Sonnenrad des linken Summierungsgetriebes wird dadurch hergestellt, dass die linke Hohlwelle trieblich direkt mit der rechten Sonnenradwelle und die rechte Hohlwelle trieblich direkt mit der linken Son- nenradwelle verbunden ist. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet eine "trieblich direkte Verbindung", dass eine Drehung des einen Teils unmittelbar mit einer Drehung des anderen Teils einhergeht. Eine trieblich direkte Verbindung kann eine drehstarre Verbindung oder auch eine Verbindung über eine Räderkette eines Getriebezugs sein.

In vorteilhafter Weise erfolgt die kreuzweise Anbindung der Hohl- bzw. Sonnenräder der beiden Summierungsgetriebe nicht außen um die Summie- rungsgetriebe herum, sondern entlang der Hauptachse der Summierungsgetriebe in konzentrisch ineinander drehenden Wellen. Es können sehr viel kürzere Verbindungswellen benutzt werden, die außerdem im Bereich der Fahrzeugmitte und innerhalb eines von den beiden Hohlrädern der Summierungsgetriebe begrenzten Zylinderraumes angeordnet werden können. So sind in einem kompakten Getriebegehäuse alle mechanischen Übertragungselemente mit hoher Packungsdichte zusammengefaßt.

Die trieblich direkten Verbindungen können auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, dass die linke Hohlwelle mit der rechten Sonnenradwelle trieblich verbunden ist durch eine erste Zwischenwelle, auf der ein erstes und ein zweites Zahnrad angeordnet sind, wobei das erste Zahnrad mit einem auf der linken Hohlwelle sitzenden dritten Zahnrad und das zweite Zahnrad mit einem auf der rechten Sonnenradwelle sitzenden vierten Zahnrad in Eingriff stehen, und dass die rechte Hohlwelle mit der linken Sonnenradwelle trieblich verbunden ist durch eine zweite Zwischenwelle, auf der ein fünftes und ein sechstes Zahnrad angeordnet sind, wobei das fünfte Zahnrad mit einem auf der rechten Hohlwelle sitzenden siebten Zahnrad und das sechste Zahnrad mit

einem auf der linken Sonnenradwelle sitzenden achten Zahnrad in Eingriff stehen.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann der Aufbau des Getriebes symmetrisch erfolgen, wobei jedes Bauteil, inklusive der Zwischenwellen, mit den darauf angeordneten Zahnrädern doppelt verwendet wird. Insgesamt sind auf diese Weise nur wenige verschiedene Bauteile zum Aufbau erforderlich, was große Vorteile hinsichtlich Herstellungskosten und Ersatzteillagerhaltung bietet.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Antriebsmaschinen gegenüber einer Mittelachse der Summierungsgetriebe versetzt angeordnet. Dabei ist das linke Hohlrad von der ersten Antriebsmaschine über ein Zahnradpaar antreibbar, welches aus einem auf einer Abtriebswelle der ersten Antriebsmaschine angeordneten neunten Zahnrad und einem auf der linken Hohlwelle angeordneten zehnten Zahnrad gebildet ist. Das rechte Hohlrad ist von der zweiten Antriebsmaschine über ein Zahnradpaar antreibbar, welches aus einem auf einer Abtriebswelle der zweiten Antriebsmaschine angeordneten elften Zahnrad und einem auf der rechten Hohlwelle angeordneten zwölften Zahnrad gebildet ist.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass eine aufgelöste Bauweise erreicht wird, in der die elektrischen Antriebsmaschinen nach außen versetzt angeordnet sind. Dort sind sie unter anderem für Wartungsarbeiten sehr gut zugänglich. Die gegenüber der Mittelachse der Summierungsgetriebe versetzte Anordnung der beiden Antriebsmaschinen erlaubt, diese dort anzuordnen, wo freier Bauraum zur Verfügung steht, beispielsweise oberhalb der Gleisketten.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Baulänge des Getriebes erheblich reduziert werden kann.

Werden extreme Anforderungen sowohl an die Steigfähigkeit des Fahrzeugs als auch an die zu erreichende Höchstgeschwindigkeit gestellt, ist es möglich, die erste Antriebsmaschine mit dem linken Hohlrad und die zweite Antriebsmaschine mit dem rechten Hohlrad wahlweise mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungen trieblich zu verbinden. Der Mehraufwand, der im Getriebe durch die weiteren Übersetzungen und die notwendigen Schaltelemente, wie Lamellenkupplungen oder Klauenkupplungen, erforderlich ist, zahlt sich dadurch aus, dass kleinere, leichtere und kostengünstigere elektrische Antriebsmaschinen verwendet werden können.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Fahrzeug mit Rutschlenkung;

Fig. 2 schematisch ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung und

Fig. 3 schematisch verschiedene Ausgestaltungen von Getriebebis 6 einheiten mit angeflanschten elektrischen Antriebsmaschinen.

In Fig. 1 ist mit 2 ein Fahrzeug mit Rutschlenkung bezeichnet, das neben einer Fahrzeugwanne 4 eine linke Gleiskette 6, eine rechte Gleiskette 8 sowie ein elektrisches Antriebssystem 10 aufweist, dessen Abtriebswellen 12, 14 die beiden Gleisketten 6, 8 antreiben.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist das elektrische Antriebssystem 10 zwei gleichartige elektrische Antriebsmaschinen 20, 22 auf, die jeweils zwei voneinander unabhängige Wicklungen aufweisen, die unabhängig voneinander angesteuert werden. Als elektrische Energiequelle dienen Kombinationen von Dieselmotoren 13, 15 mit elektrischen Generatoren 16, 18. Die elektrischen Generatoren 16, 18 sind über eine Leistungselektronik, die Gleichrichter 24, 26 und Wechselrichter 28, 30, 32, 34 umfaßt, elektrisch mit den elektrischen Antriebsmaschinen 20, 22 verbunden. Die einzelnen Komponenten werden von der elektronischen Steuerungseinrichtung 36 über gestrichelt dargestellte Signalleitungen derart angesteuert, dass an den Antriebsmaschinen 20, 22 unabhängig voneinander bestimmte, vorgegebene Drehzahlen sich einstellen. Mit 38 ist die Getriebeeinheit bezeichnet, welche die beiden Abtriebswellen 12, 14 zum Antrieb der beiden Gleisketten aufweist.

Die in. Fig. 3 dargestellte Getriebeeinheit 38 wird von den beiden elektrischen Antriebsmaschinen 20, 22 angetrieben. Sämtliche mechanischen Übertragungsteile sind in einem Getriebegehäuse 40 untergebracht, das einen linken Abtrieb 12 und einen rechten Abtrieb 14 aufweist. Der Abtrieb 12 ist mit dem Planetenträger 42 des linken Summierungsgetriebes verbunden, auf dem mehrere Planetenräder 44 drehbar gelagert sind, welche in gleichzeitigem Eingriff mit dem Sonnenrad 46 und dem Hohlrad 48 stehen. Das rechte Sum- mierungsgetriebe ist identisch aufgebaut und wird durch den Planetenträger 50, die Planetenräder 52, das Sonnenrad 54 und das Hohlrad 56 gebildet. Das "linke" Hohlrad 48 des linken Summierungsgetriebes sitzt auf einer Hohlwelle 58, durch welche die "linke" Sonnenradwelle 60 in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt ist. Entsprechend sitzt das "rechte" Hohlrad 56 auf einer rechten Hohlwelle 62, durch welche die "rechte" Sonnenradwelle 64 in Richtung zur Fahrzeugmitte geführt ist. Die linke Hohlwelle 58 ist mit der rechten Sonnenradwelle 64 trieblich verbunden durch eine erste Zwischenwelle 66, auf der ein Zahnrad Z1 und ein Zahnrad Z2 angeordnet sind, wobei das Zahn-

rad Z1 mit dem auf der linken Hohlwelle sitzenden Zahnrad Z3 und das Zahnrad Z2 mit dem auf der rechten Sonnenradwelle 64 sitzenden Zahnrad Z4 in Eingriff stehen. Die triebliche Verbindung der rechten Hohlwelle 62 mit der linken Sonnenradwelle 60 ist hergestellt durch die zweite Zwischenwelle 68, auf der das Zahnrad Z5 und das Zahnrad Z6 angeordnet sind, wobei das Zahnrad Z5 mit einem auf der rechten Hohlwelle 62 sitzenden Zahnrad Z7 und das Zahnrad Z6 mit dem auf der linken Sonnenradwelle 60 sitzenden Zahnrad Z8 in Eingriff stehen.

Die linke Hohlwelle 58 bzw. das linke Hohlrad 48 ist trieblich direkt von der linken Antriebsmaschine 20 antreibbar. Hierzu dient ein Zahnradpaar, welches aus dem auf der Abtriebswelle 70 der linken Antriebsmaschine 20 angeordneten Zahnrad Z9 und dem auf der linken Hohlwelle 58 angeordneten Zahnrad Z10 gebildet ist.

Die beiden elektrischen Antriebsmaschinen 20, 22 sind gegenüber der Mittelachse der beiden Summierungsgetriebe parallel versetzt angeordnet.

In entsprechender Weise ist die rechte Hohlwelle 62 bzw. das rechte Hohlrad 56 trieblich direkt von der rechten elektrischen Antriebsmaschine 22 antreibbar. Hierzu dienen das Zahnrad Z11, welches auf der Abtriebswelle 72 der rechten elektrischen Antriebsmaschine 22 angeordnet ist, und welches mit dem auf der rechten Hohlwelle 62 angeordneten Zahnrad Z12 in Eingriff steht.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die linke Antriebsmaschine 20 mit dem linken Hohlrad 48 sowie die rechte Antriebsmaschine 22 mit dem rechten Hohlrad 56 wahlweise mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungen trieblich verbindbar ist. Ansonsten sind in den Fig. 4, 5 und 6 die selben Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet.

Auf der linken Hohlwelle 58 ist eine als Schaltelement dienende Klauenkupplung 74 angeordnet. Je nach Schaltstellung der Schiebemuffe 76 ist wahlweise das Zahnrad Z10 oder das Zahnrad Z13 mit der linken Hohlwelle 58 koppelbar. Auf der Abtriebswelle 70 der linken elektrischen Antriebsmaschine 20 ist neben dem Zahnrad Z9 das Zahnrad Z14 angeordnet, welches im Eingriff mit dem Zahnrad Z13 ist. Für hohe Drehmomentanforderungen, z. B. bei steilen Steigungsstrecken, wird über das Zahnradpaar Z14, Z13 angetrieben, während für höchste Fahrzeuggeschwindigkeiten mit dem Zahnradpaar Z9, Z10 angetrieben wird. Anstelle der schematisch gezeigten Klauenkupplung 74 kann auch eine lastschaltbare hydraulische Lamellenkupplung als Schaltelement verwendet werden.

Auf der rechten Seite werden die schaltbaren Übersetzungen in entsprechender Weise durch die Klauenkupplung 78, die Schiebemuffe 80, das Zahnrad Z15 und das Zahnrad Z16 gebildet.

Die Fig. 5 und 6 zeigen alternative Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystemen, bei denen die beiden Antriebsmaschinen 20, 22 konzentrisch auf der linken Hohlwelle 58 bzw. der rechten Hohlwelle 62 angeordnet sind. Sowohl die Hohlwellen 58, 62 als auch die Sonnenrad- wellen 60, 64 durchdringen die elektrischen Antriebsmaschinen. Die jeweils zugeordnete Hohlwelle ist gleichzeitig Abtriebswelle der elektrischen Antriebsmaschinen.

Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der die linke elektrische Antriebsmaschine 20 mit dem rechten Sonnenrad 54 und die rechte elektrische Antriebsmaschine 22 mit dem linken Sonnenrad 46 wahlweise mit verschiedenen schaltbaren Übersetzungen trieblich verbindbar ist.

Hierzu ist auf der ersten Zwischenwelle 66 eine als Schaltelement dienende Klauenkupplung 82 angeordnet. Durch Verschieben der Schiebemuffe 84 der Klauenkupplung 82 ist wahlweise das Zahnrad Z1 oder das Zahnrad Z17 mit der ersten Zwischenwelle 66 koppelbar, während das Zahnrad Z1 in ständigem Eingriff mit dem auf der linken Hohlwelle 58 sitzenden Zahnrad Z3 und das Zahnrad Z17 in ständigem Eingriff mit dem ebenfalls auf der linken Hohlwelle 58 sitzenden Zahnrad Z18 ist. In entsprechender Weise ist auf der zweiten Zwischenwelle 68 eine Klauenkupplung 86 angeordnet. Durch Verschieben der Schiebemuffe 88 ist wahlweise das Zahnrad Z5 oder das Zahnrad Z19 mit der zweiten Zwischenwelle 68 koppelbar, während das Zahnrad Z5 in ständigem Eingriff auf dem der rechten Hohlwelle 62 sitzenden Zahnrad Z7 ist und das Zahnrad Z19 in ständigem Eingriff mit einem ebenfalls auf der rechten Hohlwelle 62 sitzenden Zahnrad Z20 ist.

Bezugszeichen

2 Fahrzeug

4 Fahrzeugwanne

6, 8 Gleisketten

10 Antriebssystem

12, 14 Abtriebswellen

13, 15 Brennkraftmaschinen

16, 18 elektrische Generatoren

20, 22 elektrische Antriebsmaschinen

24, 26 Gleichrichter 8, 30, 32, 34 Wechselrichter

36 elektronische Steuerungseinrichtung

38 Getriebeeinheit 0 Getriebegehäuse 2 Planetenträger 4 Planetenräder 6 Sonnenrad 8 Hohlrad 0 Planetenträger 2 Planetenräder 4 Sonnenrad 6 Hohlrad 8 Hohlwelle 0 Sonnenradwelle 2 Hohlwelle 4 Sonnenradwelle 6 Zwischenwelle 8 Zwischenwelle

70 Antriebsmaschinen Abtriebswelle

72 Antriebsmaschinen Abtriebswelle

74 Klauenkupplung

76 Schiebemuffe

78 Klauenkupplung

80 Schiebemuffe

82 Klauenkupplung

84 Schiebemuffe

86 Klauenkupplung

88 Schiebemuffe

Z1 bis Z20 Zahnräder