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Title:
ELECTRICAL DRIVE SYSTEM FOR A VEHICLE WITH SKID STEERING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/039958
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrical drive system for a vehicle with skid steering, said system respectively comprising a homogeneous electrical driver and a homogeneous summing transmission (16, 18) on the left side and on the right side, said summing transmission being driven by the respectively associated driver (2, 4) and driving a crawler chain or a drive wheel by means of an output flange (28, 40). The two transmission elements (26, 24) of the left summing transmission (16) that do not form the main drive pinion are respectively directly connected in a crosswise manner to the two transmission elements (36, 38) of the right summing transmission that do not form the main drive pinion, by a mechanical gear train.

Inventors:
SORG JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/009614
Publication Date:
May 06, 2005
Filing Date:
August 28, 2004
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
SORG JOHANNES (DE)
International Classes:
B62D11/04; (IPC1-7): B62D11/04
Domestic Patent References:
WO2002083483A12002-10-24
Foreign References:
US5445234A1995-08-29
DE10005527A12001-08-09
DE3833784A11989-04-20
EP0304594A21989-03-01
DE3833784A11989-04-20
DE10005527A12001-08-09
EP0304594A21989-03-01
US5445234A1995-08-29
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung mit mindestens einer linken und einer gleichartigen rechten elektrischen Antriebsmaschine (2,4), einer elektrischen Energiequelle (6), einer elektronischen Steuerungseinrichtung (8) zur unabhängigen Einsteuerung von Drehzahlen an der linken und rechten Antriebsma schine (2,4), einem linken Summierungsgetriebe (16), das ein mit einem linken An triebsrad oder einer linken Gleiskette verbundenes linkes Abtriebs glied (22,28), ein mit der linken Antriebsmaschine (2) verbundenes ers tes linkes Übertragungsglied (26) und ein zweites linkes Übertragungs glied (24) umfaßt, einem gleichartigen rechten Summierungsgetriebe (18), das ein mit einem rechten Antriebsrad oder einer rechten Gleiskette verbundenes rechtes Abtriebsglied (34,40), ein mit der rechten Antriebsmaschine (4) verbundenes erstes rechtes Übertragungsglied (38) und ein zweites rechtes Übertragungsglied (36) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, dass das erste linke Übertragungs glied (26) durch einen ersten mechanischen Getriebezug (44,50 ; 48,52 ; 46) trieblich direkt mit dem zweiten rechten Übertragungsglied (36) verbunden ist, und dass das erste rechte Übertragungsglied (38) durch einen zweiten mecha nischen Getriebezug (54,60 ; 58,62 ; 56) trieblich direkt mit dem zweiten linken Übertragungsglied (24) verbunden ist.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Summierungsgetriebe (16,18) als Planetengetriebe ausgebildet ist mit mehreren Planetenrädern (20,32), die drehbar auf einem Planetenträ ger (22,34) gelagert sind und in gleichzeitigem Eingriff mit einem Sonnen rad (24,36) und einem Hohlrad (26,38) stehen, wobei jeweils der Planetenträ ger (22,34) das Abtriebsglied, das Hohlrad (26,38) das erste Übertragungs glied und das Sonnenrad (24,36) das zweite Übertragungsglied bilden.
3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste mechanische Getriebezug gebildet wird durch ein drehfest mit dem Hohlrad (26) des linken Summierungsgetriebes (16) verbundenes erstes Stirnrad (44), ein drehfest mit dem Sonnenrad (36) des rechten Summierungs getriebes (18) verbundenes zweites Stirnrad (46) und eine erste Verbindungs welle (48), die an ihren Enden ein drittes und ein viertes Stirnrad (50,52) auf weist, wobei das dritte (50) mit dem ersten (44) und das vierte (52) mit dem zweiten (46) Stirnrad in Eingriff stehen, und dass der zweite mechanische Ge triebezug gebildet wird durch ein drehfest mit dem Hohlrad (38) des rechten Summierungsgetriebes (18) verbundenes fünftes Stirnrad (54), ein drehfest mit dem Sonnenrad (24) des linken Summierungsgetriebes (16) verbundenes sechstes Stirnrad (56) und eine zweite Verbindungswelle (58), die an ihren Enden ein siebtes (60) und ein achtes (62) Stirnrad aufweisen, wobei das sieb te (60) mit dem fünften (54) und das achte (62) mit dem sechsten (56) in Ein griff stehen.
4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e kennzeichnet, dass zwischen der linken und der rechten elektrischen Antriebsmaschine (2,4) elektrische Koppelmittel (8,12, 14) vorgesehen sind, welche, zumindest in bestimmten Betriebszuständen, elektrische Leistung von der als Generator wirkenden linken Antriebsmaschine (2) zu der als Motor wirkenden rechten Antriebsmaschine (4) leiten und umgekehrt.
5. Summierungsgetriebe (16,18), ausgebildet für ein elektrisches An triebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Description:
Elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkuna Die Erfindung betrifft ein elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Fahrzeuge mit Rutschlenkung sind Kettenfahrzeuge oder Radfahrzeuge, bei denen zur Kurvenfahrt jeweils die kurveninnere Kette bzw. die kurveninne- ren Antriebsräder gegenüber der kurvenäußeren Kette bzw. den kurvenäuße- ren Antriebsrädern verlangsamt werden. Insbesondere bei schweren Ketten- fahrzeugen bedarf es hierzu an der kurveninneren Kette erheblicher Bremsleis- tungen.

Es sind verschiedene Systeme bekannt, die es erlauben, diese Brems- leistung zu nutzen, indem sie der kurvenäußeren Kette zugeführt wird. Bei einem mechanischen oder hydrostatisch-mechanischen Überlagerungslenkge- triebe mit einem Lenkgetriebeteil und einem Fahr. getriebeteil, wie es in der DE 38 33 784 A1 offenbart ist, ist hierzu eine vom Lenkgetriebeteil angetriebe- ne Null-Welle vorgesehen und 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 Antriebs- anlage ist jeder der beiden Ketten eine eigene elektrische Anriebsanlage zu- geordnet, wobei keine mechanische Verbindung dazwischen besteht. Die Leis- tungsübertragung zwischen linker und rechter Seite erfolgt ausschließlich auf elektrischem Weg, was eine bauraumgünstige Anordnung der Antriebselemen- te erlaubt, allerdings eine entsprechend leistungsfähige elektrische Anlage und leistungsstarke elektrische Antriebsmaschinen erfordert.

Die EP 0 304 594 A zeigt ebenfalls eine dieselelektrische Antriebsanla- ge, welche darüber hinaus ein mechanisches Überlagerungslenkgetriebe auf- weist. Für Fahr-und Lenkantrieb ist jeweils ein elektrischer Antriebsmotor ver- schiedener Baugröße vorgesehen. Bei dieser Antriebsanlage erfolgt die Leis- tungsübertragung zwischen der linken und der rechten Seite ausschließlich mechanisch. Diese bekannte Antriebsanlage ist jedoch sehr aufwendig und nicht optimal hinsichtlich Bauraum, da nicht nur ein Dieselmotor und ein kom- plexes mechanisches Überlagerungslenkgetriebe, sondern darüber hinaus noch ein leistungsstarker Generator und zwei elektrische Antriebsmaschinen benötigt werden. Bei Geradeausfahrt wird ausschließlich der Fahrantriebsmo- tor belastet, während die im Lenkantriebsmotor installierte Leistung nicht abge- rufen 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 vorge- sehen ist. Schließlich zeigt die US 5,445, 234 ein als nächstliegender Stand der Technik betrachtetes Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung.

Dieses weist eine linke und eine gleichartige rechte elektrische Antriebsma- schine auf. 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 Ver- fügung. Die Leistungsübertragung zwischen linker und rechter Seite erfolgt teilweise mechanisch und teilweise elektrisch.

Auf jeder Seite ist ein als Planetengetriebe ausgebildetes Summie- rungsgetriebe angeordnet. Die Planetenträger dieser beiden Summierungsge- triebe bilden die beiden Abtriebe, die auf die Gleisketten wirken. Das Sonnen- rad des linken Summierungsgetriebes wird über eine Stirnradstufe von der linken Antriebsmaschine und das Sonnenrad des rechten Summierungsgetrie- bes 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 zwi- schen 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 Differentialgetriebe auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes An- triebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung anzugeben, welches ohne ein solches mittiges Differentialgetriebe auskommt.

Ausgehend von einem gattungsgemäßen Antriebssystem erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptan- spruchs angegebenen Merkmale. Jedes der beiden Summierungsgetriebe weist zwei Übertragungsglieder auf, welche nicht dem jeweiligen Abtrieb zuge- ordnet sind. Wird der Abtrieb durch den Planetenträger gebildet, sind diese beiden Übertragungsglieder also das Sonnenrad und das Hohlrad. Eines die- ser Übertragungsglieder sei das"Erste"und das andere dieser Übertragungs- glieder das"Zweite"genannt. Erfindungsgemäß ist das erste Übertragungs- glied des linken Summierungsgetriebes, also das erste linke Übertragungs- glied, durch einen ersten mechanischen Getriebezug trieblich direkt mit dem zweiten Übertragungsglied des rechten Summierungsgetriebes, also dem zwei- ten rechten Übertragungsglied, verbunden und das erste rechte Übertragungs- glied ist durch einen zweiten mechanischen Getriebezug trieblich direkt mit dem zweiten linken Übertragungsglied verbunden. Die beiden Getriebezüge sind also jeweils zwischen verschiedenartigen Übertragungsgliedern der bei- den Summierungsgetriebe kreuzweise miteinander trieblich direkt-also ohne ein Ausgleichselement wie ein Differentialgetriebe-verbunden.

Zwischen dem linken und dem rechten Summierungsgetriebe müssen lediglich zwei Wellen geführt werden, die nur wenig Bauraum einnehmen.

Die Begriffe"linke"und"rechte"Antriebsmaschine sind im Zusammen- hang mit der Erfindung so zu verstehen, dass die"linke"Antriebsmaschine mit einem ersten Übertragungsglied des linken Summierungsgetriebes und die "rechte"Antriebsmaschine mit einem entsprechenden Übertragungsglied des rechten Summierungsgetriebes verbunden sind.

Die beiden Antriebsmaschinen müssen im Fahrzeug nicht notwendigerweise links und rechts einer Fahrzeugmitte angeordnet sein, sondern können, je nach Fahrzeugkonfiguration, auch beispielsweise mittig hintereinander oder mittig übereinander angeordnet sein.

Obgleich auch andere Bauformen verwendet werden können, ist es vorteilhaft, wenn jedes Summierungsgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist mit mehreren Planetenrädern, die drehbar auf einem Planetenträger gela- gert sind und in gleichzeitigem Eingriff mit einem Sonnenrad und einem Hohl- rad stehen, wobei jeweils der Planetenträger das Abtriebsglied, das Hohlrad, das erste Übertragungsglied und das Sonnenrad das zweite Übertragungsglied bilden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der erste mechanische Getriebezug aus einem drehfest mit dem Hohlrad des linken Summierungsgetriebes verbundenen ersten Stirnrad, einem drehfest mit dem Sonnenrad des rechten Summierungsgetriebes verbundenen zweiten Stirnrad und einer Verbindungswelle, die an ihren Enden ein drittes und ein viertes Stirnrad aufweist, wobei das dritte mit dem ersten und das vierte mit dem zwei- ten Stirnrad in Eingriff steht. Entsprechend wird der zweite mechanische Ge- triebezug gebildet durch ein drehfest mit dem Hohlrad des rechten Summie- rungsgetriebes verbundenen fünften Stirnrad, einem drehfest mit dem Sonnen- rad des linken Summierungsgetriebe verbundenen sechsten Stirnrad und einer zweiten Verbindungswelle, die an ihren Enden ein siebtes und ein achtes Stirn- rad aufweist, wobei das siebte mit dem fünften und das achte mit dem sechsten Stirnrad in Eingriff steht. Zur besseren Energieausnutzung können zwischen der linken und der rechten elektrischen Antriebsmaschine elektrische Koppel- mittel vorgesehen sein, welche zumindest in bestimmten Betriebszuständen elektrische Leistung von der als Generator wirkenden linken Antriebsmaschine zu der als Motor wirkenden rechten Antriebsmaschine leiten und umgekehrt.

Schließlich wird Schutz begehrt für ein Summierungsgetriebe, welches ausgebildet ist für ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Rutschlenkung zeigt. Darin ist mit 2 die linke und mit 4 die rechte elektrische Antriebsmaschine bezeichnet. Die elektrische Energiequelle 6 kann aus einer Kombination eines Dieselmotors mit einem elektrischen Generator bestehen oder auch aus einer Batterie oder Brennstoffzelle. Die elektronische Steuerungseinrichtung 8 umfaßt Steuerungshard-und-soft-ware sowie eine Leistungselektronik. Abhängig von Steuereingabesignalen 10, die der Fahr- zeugführer durch Betätigung von nicht dargestellten Bedienungselementen erzeugt, werden an den beiden elektrischen Antriebsmaschinen 2,4 über die Leitungen 12,14, abhängig von den Steuereingangssignalen 10, entsprechen- de Drehzahlen eingesteuert. Das linke Summierungsgetriebe 16 weist mehrere Planetenräder 20 auf, die drehbar auf dem Planetenträger 22 gelagert sind. Die Planetenräder 20 sind in gleichzeitigem Eingriff mit dem Sonnenrad 24 und dem Hohlrad 26. Der Planetenträger 22 bildet das Abtriebsglied und ist über den Flansch 28 mit dem nicht dargstellten Stern eines Gleiskettenlaufwerks verbunden. Das Hohlrad 26 ist über die Welle 30 mit der linken Antriebsma- schine 2 verbunden. Beim gleichartigen rechten Summierungsgetriebe 18 sind die Planetenräder mit 32, der Planetenträger mit 34, das Sonnenrad mit 36, das Hohlrad mit 38 und der Abtriebsflansch mit 40 bezeichnet. Die Welle 42 verbindet die rechte Antriebsmaschine 4 mit dem Hohlrad 38.

Das Hohlrad 26 des linken Summierungsgetriebes ist trieblich direkt mit dem Sonnenrad 36 des rechten Summierungsgetriebes verbunden. Hierzu dient ein mechanischer Getriebezug, der gebildet wird durch das drehfest mit dem Hohlrad 26 verbundene Stirnrad 44, das drehfest mit dem Sonnenrad 36 des rechten Summierungsgetriebes 18 verbundene Stirnrad 46 und die Verbin- dungswelle 48, die an ihren Enden das Stirnrad 50 und das Stirnrad 52 auf- weist. Das Stirnrad 50 ist mit dem Stirnrad 44 und das Stirnrad 52 mit dem Stirnrad 46 in ständigem Zahneingriff.

In entsprechender Weise ist das Hohlrad 38 des rechten Summierungs- getriebes trieblich direkt mit dem Sonnenrad 24 des linken Summierungsge- triebes verbunden. Der dazwischen angeordnete mechanische Getriebezug wird gebildet durch das drehfest mit dem Hohlrad 38 des rechten Summie- rungsgetriebes 18 verbundene Stirnrad 54, dem drehfest mit dem Sonnen- rad 24 des linken Summierungsgetriebes 16 verbundene Stirnrad 56 und der Verbindungswelle 58, die an ihren Enden das Stirnrad 60 und das Stirnrad 62 aufweist. Das Stirnrad 60 ist mit dem Stirnrad 54 und das Stirnrad 62 mit dem Stirnrad 56 in ständigem Zahneingriff.

Bei Geradeausfahrt wird der größte Teil der Antriebsleistung jeder elekt- rischen Antriebsmaschine 2,4 auf den jeweils zugeordneten Abtriebs- flansch 28,40 übertragen. Zu einem gewissen Teil treibt jedoch auch die linke elektrische Antriebsmaschine die rechte Kette und die rechte elektrische An- triebsmaschine die linke Kette. Bei Kurvenfahrt fließt mehr Leistung von dem kurveninneren Antriebsmotor zum kurvenäußeren Abtriebsflansch als umge- kehrt, so dass ein mechanischer Netto-Leistungsfluß zur kurvenäußeren Gleis- kette vorliegt. Darüber hinaus kann über die Leitungen 12,14 auch elektrische Leistung von der kurveninneren Antriebsmaschine zur kurvenäußeren An- triebsmaschine geleitet werden.

Der Bereich der Fahrzeugkabine in der Mitte des Fahrzeugs bleibt weit- gehend frei von Antriebselementen, da lediglich die beiden Verbindungswel- len 48,58 dort verlaufen. Die beiden Verbindungswellen können auf gegenü- berliegenden Seiten einer Mittelachse der Summierungsgetriebe angeordnet sein oder aber auch mit dieser Mittelachse einen kleineren Winkel als 180° einschließen, je nach den Erfordernissen der Fahrzeugkonfiguration.

Bezugszeichen 2 elektrische Antriebsmaschine 52 Stirnrad 4 elektrische Antriebsmaschine 54 Stirnrad 6 Energiequelle 56 Stirnrad 8 Steuerungseinrichtung 58 Verbindungswelle 10 Steuerungseingabesignal 60 Stirnrad 12 Leitung 62 Stirnrad 14 Leitung 16 Summierungsgetriebe 18 Summierungsgetriebe 20 Planetenrad 22 Planetenträger 24 Sonnenrad 26 Hohlrad 28 Abtriebsflansch 30 Welle 32 Planetenrad 34 Planetenträger 36 Sonnenrad 38 Hohlrad 40 Abtriebsflansch 42 Welle 44 Stirnrad 46 Stirnrad 48 Verbindungswelle 50 Stirnrad