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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit dieser Antriebsanordnung.
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Bei der Elektromobilität führen die erweiterten Eigenschaften von Elektromotoren nicht nur zu einer Änderung der Antriebsquelle als solcher, sondern auch zu einer Änderung der Getriebe in den Antriebssträngen. Somit werden für Elektrofahrzeuge andere Getriebekonzepte gesucht, welche die besonderen Eigenschaften von Elektromotoren nutzen.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 100 56 597 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, ein Schaltgetriebe mit hoher Untersetzung für ein Fahrrad mit Elektromotor, das einen Schaltvorgang zwischen zwei Abtriebsdrehzahlen ermöglicht. Es ist ausgestattet mit einem gehäusefesten Innenzahnrad, einem ersten Antriebszahnrad, das mit einer Antriebswelle über eine ein- und ausschaltbare erste Freilaufkupplung verbunden ist, einem zweiten Antriebszustand, das über einen zweiten Freilauf mit der Antriebswelle (19) verbunden ist, mindestens zwei Umlaufzahnrädern, die jeweils mindestens zwei, vorzugsweise drei, rotationsfest miteinander gekoppelte Außenzahnräder aufweisen, wobei ein erstes Außenzahnrad jeweils in Eingriff mit dem ersten Antriebszahnrad und einem abtriebsseitigen Innenzahnrad ist und ein zweites Außenzahnrad jeweils in Eingriff mit dem zweiten Antriebszahnrad ist, und ein gehäusefestes Innenzahnrad in Eingriff mit zum Beispiel einem dritten Außenzahnrad ist, wobei die Übersetzung vom ersten Antriebszahnrad zum ersten Außenzahnrad größer als vom zweiten Antriebszahnrad zum zweiten Außenzahnrad ist und die Zähnezahlen der beiden Innenzahnräder unterschiedlich sind und/oder die Zähnezahlen des ersten und dritten Außenzahnrades unterschiedlich sind.
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Die
US 2011/ 0 177 902 A1 beschreibt eine Fahrradgangschaltung mit bidirektionalem Eingang und Einrichtungsausgang.
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Die
US 2011/ 0 185 849 A1 beschreibt ein integriertes Umlaufgetriebe mit bidirektionaler Eingabe und Einwegausgabe.
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CN 1 01 968 103 A beschreibt einen Schaltmechanismus für Vorwärts- und Rückwärtsgang mit vollem Durchlauf. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches besonders bedienungsfreundlich ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit der Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs7 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebsanordnung, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Die Antriebsanordnung ist insbesondere als ein Antriebsstrang in dem Fahrzeug ausgebildet. Insbesondere weist die Antriebsanordnung eine Eingangsschnittstelle zur Ankopplung eines Elektromotors und eine Ausgangsschnittstelle zur Ankopplung von mindestens oder genau einem angetriebenen Rad des Fahrzeugs auf. Besonders bevorzugt und resultierend aus den besonderen Eigenschaften der Antriebsanordnung ist das Fahrzeug als ein einspuriges Fahrzeug ausgebildet. Beispielsweise ist das Fahrzeug als ein zweirädriges Fahrrad, insbesondere als ein Lastenrad, zum Transport von Lasten ausgebildet.
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Die Antriebsanordnung weist eine Eingangswelle auf, wobei die Eingangswelle die Eingangsschnittstelle bildet und mit dem Elektromotor koppelbar und/oder gekoppelt ist. Die Eingangswelle und eine Rotorwelle des Elektromotors können koaxial und/oder einstückig ausgebildet sein. Alternativ sind zwischen der Eingangswelle und dem Elektromotor ein Zwischengetriebe, ein Umlenkgetriebe oder andere Getriebekomponenten angeordnet.
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Die Antriebsanordnung weist eine Ausgangswelle auf, wobei die Ausgangswelle die Ausgangsschnittstelle und/oder einen Abtrieb der Antriebsanordnung bildet. Die Ausgangswelle ist insbesondere wirkverbindbar und/oder wirkverbunden mit dem mindestens einem angetriebenen Rad. Zwischen der Ausgangswelle und dem angetriebenen Rad können optional weitere Getriebekomponenten, wie ein Endgetriebe, ein Umlenkgetriebe oder andere Getriebekomponenten angeordnet sein.
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Die Antriebsanordnung weist eine erste und eine zweite Freilaufeinrichtung auf. Die Freilaufeinrichtung ist insbesondere auch als eine Überholkupplung realisiert. Insbesondere kann die Freilaufeinrichtung in einer ersten Übertragungsdrehrichtung einen Übertragungszustand einnehmen, wobei von dem Eingang der Freilaufeinrichtung ein Antriebsmoment auf dem Ausgang der Freilaufeinrichtung übertragen wird. Ferner kann die Freilaufeinrichtung einen Freilaufzustand einnehmen, wobei von dem Eingang der Freilaufeinrichtung kein Antriebsmoment auf den Ausgang übertragbar ist und/oder Eingang und Ausgang voneinander entkoppelt sind.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in der Antriebsanordnung ein erster Momentenweg zur Übertragung eines ersten Antriebsmoments mit einer ersten Antriebsdrehrichtung von der Eingangswelle zu der Ausgangswelle sowie ein zweiter Momentenweg zur Übertragung eines zweiten Antriebsmoments mit einer zweiten Antriebsdrehrichtung von der Eingangswelle zu der Ausgangswelle ausgebildet ist.
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Die zweite Antriebsdrehrichtung ist gegenläufig zu der ersten Antriebsdrehrichtung ausgebildet.
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Ferner sind in dem ersten und dem zweiten Momentenweg unterschiedliche Übersetzungen und/oder unterschiedliche Gänge umgesetzt. Beispielsweise kann über den ersten Momentenweg ein erster Gang und über den zweiten Momentenweg ein zweiter Gang umgesetzt werden. Es ist aber auch möglich, dass der erste Gang über den zweiten Momentenweg und der zweite Gang über den ersten Momentenweg läuft. Es ist vorgesehen, dass über den ersten Momentenweg bei der ersten Antriebsdrehrichtung das erste Antriebsmoment geführt wird und über den zweiten Momentenweg bei der zweiten Antriebsdrehrichtung das zweite Antriebsmoment geführt wird.
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Es ist vorgesehen, dass die erste Freilaufeinrichtung in dem ersten Momentenweg derart angeordnet ist, dass diese bei dem ersten Antriebsmoment mit der ersten Antriebsdrehrichtung in den Übertragungszustand und bei dem zweiten Antriebsmoment mit der zweiten Antriebsdrehrichtung in den Freilaufzustand schaltet. Die zweite Freilaufeinrichtung ist dagegen in dem zweiten Momentenweg derart angeordnet, dass diese bei dem zweiten Antriebsmoment der zweiten Antriebsdrehrichtung in dem Übertragungszustand und bei dem ersten Antriebsmoment mit der ersten Antriebsdrehrichtung in den Freilaufzustand ist.
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Anders ausgedrückt kann die Auswahl der Momentenwege in Abhängigkeit der Antriebsdrehrichtung der Eingangswelle gewählt werden. Rotiert die Eingangswelle in der ersten Antriebsdrehrichtung so wird das Antriebsmoment über den ersten Momentenweg übertragen, rotiert die Eingangswelle in der zweiten Antriebsdrehrichtung, wird das Antriebsmoment über den zweiten Momentenweg übertragen. Nachdem bei den beiden Momentenwegen unterschiedliche Übersetzungen und/oder unterschiedliche Gänge dargestellt sind, führt der konstruktive Aufbau der Antriebsanordnung dazu, dass die Antriebsanordnung als ein zweigängiges Getriebe ausgebildet ist, wobei die Gangwahl durch die Antriebsdrehrichtung der Eingangswelle und somit durch die Antriebsdrehrichtung des Elektromotors auswählbar, insbesondere steuerbar und/oder aktivierbar ist. Dreht der Elektromotor in der ersten Antriebsdrehrichtung, wird der erste Momentenweg gewählt, dreht der Elektromotor in Gegenrichtung und/oder in der zweiten Antriebsdrehrichtung, so wird der zweite Momentenweg gewählt.
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Damit ist eine bedienungsfreundliche Antriebsanordnung geschaffen, welche den Umstand ausnutzt, dass Elektromotoren in beide Drehrichtungen quasi mit den gleichen Eigenschaften betrieben werden können. Auf diese Weise kann die Antriebsanordnung im Vergleich zu dem Getriebe von einem klassischen Fahrrad gänzlich anders umgesetzt werden.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist in einem der Momentenwege, vorzugsweise genau in einem der Momentenwege eine Drehrichtungsumkehreinrichtung angeordnet. Die Drehrichtungsumkehreinrichtung ist bevorzugt, da ansonsten das Fahrzeug bei dem ersten Momentenweg in einer Fahrtrichtung und bei dem zweiten Momentenweg in eine Gegenrichtung angetrieben würde.
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Bei einer ersten möglichen konstruktiven Umsetzung der Erfindung weist die Antriebsanordnung eine Nebenwelle auf, wobei der zweite Momentenweg über die Nebenwelle läuft. Die Nebenwelle ist insbesondere parallel versetzt zu der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle angeordnet. Vorzugsweise sind die Eingangswelle und die Ausgangswelle koaxial zueinander angeordnet. Somit ist es möglich, dass der erste Momentenweg koaxial zu der Eingangswelle und/oder Ausgangswelle verläuft und der zweite Momentenweg über die Nebenwelle umgeleitet wird.
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Bei einer ersten möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist die Eingangswelle über eine zweistufige Stirnradgetriebestufe mit der Nebenwelle getriebetechnisch verbunden. Dadurch, dass die Stirnradgetriebestufe zweistufig ist, wird eine Drehrichtungsumkehrung umgesetzt, so dass die zweistufige Stirnradgetriebestufe die Drehrichtungsumkehreinrichtung bildet.
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Bei einer Alternative ist die Eingangswelle über ein Zugmittel mit der Nebenwelle getriebetechnisch verbunden, so dass über das Zugmittel und/oder das damit verbundene Zugmittelgetriebe die Drehrichtungsumkehreinrichtung gebildet ist.
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Bei einer weiteren Alternative der Erfindung ist die Eingangswelle mit einem Hohlrad und die Nebenwelle mit einem Festrad drehfest verbunden. Dadurch, dass das Festrad mit einem Innenumfang des Hohlrads kämmt, wird ebenfalls eine Drehrichtungsumkehr erzwungen, so dass die Hohlrad-Festrad-Kombination die Drehrichtungsumkehreinrichtung bildet.
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Erfindungsgemäß sind die Freilaufeinrichtungen koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Insbesondere sind diese in einem gemeinsamen Axialabschnitt positioniert. Die erste Freilaufeinrichtung weist einen ersten Freilaufaußenring und einen ersten Freilaufinnenring auf. Die zweite Freilaufeinrichtung weist einen zweiten Freilaufaußenring und einen zweiten Freilaufinnenring auf. Der erste Freilaufaußenring und der zweite Freilaufinnenring sind bei dieser Ausgestaltung drehfest miteinander gekoppelt und sind drehfest mit der Ausgangswelle verbunden.
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Die koaxiale Anordnung der Freilaufeinrichtungen kann insbesondere in Verbindung mit der Nebenwelle realisiert werden, wobei die Nebenwelle die zweite Freilaufeinrichtung über den zweiten Freilaufaußenring antreibt. Der Antrieb der Nebenwelle kann - wie zuvor dargestellt - z. B. über die zweistufige Stirnradgetriebestufe, über das Zugmittelgetriebe oder die Hohlrad-Festrad-Kombination konstruktiv umgesetzt werden. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass der erste Freilaufinnenring drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist, so dass der erste Momentenweg gebildet ist.
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Bei abgewandelten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Drehrichtungsumkehreinrichtung auch zwischen der Nebenwelle und der zweiten Freilaufeinrichtung angeordnet und ebenfalls z.B. als zweistufige Getriebestufe, Zugmittelgetriebe oder Hohlrad-Festrad-Kombination umgesetzt sein.
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Bei einer weiteren Alternative sind die Freilaufeinrichtungen koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet, wobei jedoch der zweite Freilaufaußenring und der erste Freilaufaußenring drehfest miteinander verbunden sind und den Abtrieb bilden. Dagegen ist der erste Freilaufinnenring drehfest mit der Eingangswelle verbunden um den ersten Momentenweg zu bilden. Ferner weist die Antriebsanordnung ein Planetengetriebe auf, wobei ein Hohlrad drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist, welches mit mindestens einem Planetenrad kämmt, wobei das Planetenrad in Umlaufrichtung fest angeordnet ist und/oder auf einem stationären Planetenträger drehbar angeordnet ist. Das Planetenrad kämmt mit einem Sonnenrad, wobei das Sonnenrad drehfest mit dem zweiten Freilaufinnenring verbunden ist. Durch das Planetengetriebe können sehr hohe Untersetzungen/Übersetzungen erreicht werden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug die Antriebsanordnung aufweist, wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Ferner weist das Fahrzeug mindestens einen Elektromotor als Antriebsmotor auf. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das Fahrzeug einspurig ausgebildet ist. Nachdem durch die Drehrichtungsumkehr der Eingangswelle und/oder des Elektromotors nur zwischen zwei Vorwärtsgängen umgeschaltet werden kann, kann durch die Antriebsanordnung kein Rückwärtsgang dargestellt werden. Dies ist bei mehrspurigen Fahrzeugen problematisch, da diese auch rückwärtsgefahren werden müssen. Bei einspurigen Fahrzeugen, wie zum Beispiel Fahrrädern, insbesondere Lastenrädern, kann der Fahrer manuell einen Richtungswechsel durchführen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung von einem Fahrzeug mit einer Antriebsanordnung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
- 2 eine schematische Darstellung von einer Antriebsanordnung für das Fahrzeug in der 1 als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung von einer Antriebsanordnung für das Fahrzeug in der 1 als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine schematische Darstellung von einer Antriebsanordnung für das Fahrzeug in der 1, die nicht vom Gegenstand der Erfindung umfasst ist;
- 5 eine schematische Darstellung von einer Antriebsanordnung für das Fahrzeug in der 1, die nicht vom Gegenstand der Erfindung umfasst ist;
- 6 eine schematische Darstellung von einer Antriebsanordnung für das Fahrzeug in der 1 als ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt stark schematisierten Blockdiagramm ein Fahrzeug 1 mit einer Antriebsanordnung 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 1 ist beispielsweise als ein Fahrrad, insbesondere als ein einspuriges Fahrrad ausgebildet.
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Es kann beispielsweise als ein Lastenfahrrad realisiert sein. Beispielsweise ist bei dem Fahrzeug 1, ausgebildet als Fahrrad, das Hinterrad als ein angetriebenes Rad realisiert.
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Das Fahrzeug 1 weist einen Elektromotor 3 auf, wobei der Elektromotor 3 ein Antriebsmoment für das Fahrzeug bereitstellt. Das Antriebsmoment kann als ein Hauptantriebsmoment oder als ein Hilfsantriebsmoment für das Fahrzeug 1 ausgebildet sein. Die Antriebsanordnung 2 weist eine Eingangswelle 4 auf, wobei die Eingangswelle 4 getriebetechnisch mit dem Elektromotor 3 verbunden ist. In einer einfachen konstruktiven Ausgestaltung kann die Eingangswelle 4 drehfest mit einer Rotorwelle des Elektromotors 3 ausgebildet sein.
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Die Antriebsanordnung 2 weist eine Ausgangswelle 5 auf, wobei die Ausgangswelle 5 einen Abtrieb der Antriebsanordnung 2 bildet. Die Ausgangswelle 5 ist beispielsweise mit dem angetriebenen Rad des Fahrzeugs 1 getriebetechnisch verbunden.
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In der Antriebsanordnung 2 sind ein erster Momentenweg 100 und ein zweiter Momentenweg 200 vorgesehen. Über die Momentenwege 100, 200 kann ein Antriebsmoment von dem Elektromotor 3 über die Eingangswelle 4 zu der Ausgangswelle 5 geleitet werden. In dem ersten Momentenweg 100 ist eine erste Freilaufeinrichtung 6 angeordnet. In dem zweiten Momentenweg 200 ist eine zweite Freilaufeinrichtung 7 angeordnet. Die Freilaufeinrichtungen 6, 7 können einen Übertragungszustand einnehmen, wobei in dem Übertragungszustand ein an dem Eingang der jeweiligen Freilaufeinrichtung 6, 7 anliegendes Antriebsmoment zu einem Ausgang der jeweiligen Freilaufeinrichtung 6, 7 weitergeleitet wird. Die Freilaufeinrichtungen 6, 7 können auch ein Freilaufzustand einnehmen, wobei in dem Freilaufzustand ein Antriebsmoment von dem Eingang zu dem Ausgang nicht weitergegeben wird und/oder Eingang und Ausgang entkoppelt sind. Während der Übertragungszustand bei einer ersten Drehrichtung des Eingangs der jeweiligen Freilaufeinrichtung 6, 7 vorliegt, liegt der Freilaufzustand bei einer zweiten Drehrichtung des Eingangs vor, wobei die zweite Drehrichtung gegenläufig zu der ersten Drehrichtung ausgebildet ist. Optional können die Freilaufeinrichtungen 6, 7 einen Überholzustand einnehmen, wobei der Überholzustand vorliegt, wenn der Eingang in der ersten Drehrichtung dreht, der Ausgang jedoch eine höhere Drehzahl aufweist als der Eingang.
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Ferner ist in dem zweiten Momentenweg 200 eine Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 angeordnet, wobei die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 eine Umkehrung der Drehrichtung in dem zweiten Momentenweg 200 bewirkt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 in Richtung des Momentenflusses vor der zweiten Freilaufeinrichtung 7 und in dem zweiten Momentenweg 200 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 seriell nach der zweiten Freilaufeinrichtung 7 angeordnet ist. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 in dem ersten Momentenweg 100 und zwar wahlweise seriell vor oder nach der ersten Freilaufeinrichtung 6 angeordnet ist.
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Die Funktion der Antriebsanordnung 2 ist wie folgt:
- Dreht der Antriebsmotor 3 in einer ersten Antriebsdrehrichtung bzw. die Eingangswelle 4 in einer ersten Antriebsdrehrichtung, so läuft das erste Antriebsmomente über den ersten Momentenweg 100. Die erste Freilaufeinrichtung 6 ist ausgebildet, bei der ersten Antriebsdrehrichtung den Übertragungszustand einzunehmen, so dass das erste Antriebsmoment mit der ersten Antriebsdrehrichtung an die Ausgangswelle 5 übertragen wird. Verfolgt man dagegen den zweiten Momentenweg 200, so wird zunächst die Drehrichtung durch die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 umgedreht und liegt dann an der zweiten Freilaufeinrichtung 7 an. Die zweite Freilaufeinrichtung 7 ist ausgebildet, bei der umgedrehten ersten Antriebsdrehrichtung den Freilaufzustand einzunehmen, so dass das erste Antriebsmoment nicht zu Ausgangswelle 5 übertragen wird.
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Dreht dagegen der Antriebsmotor 3 und/oder die Eingangswelle 4 in der zweiten Antriebsdrehrichtung, welche gegenläufig zu der ersten Antriebsdrehrichtung ausgebildet ist, so wird die erste Freilaufeinrichtung 6 in den Freilaufzustand wechseln, so dass das zweite Antriebsmoment nicht über den ersten Momentenweg 100 zu der Ausgangswelle 5 übertragen werden kann. Dagegen wird die zweite Antriebsdrehrichtung auf dem zweiten Momentenweg 200 durch die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 umgekehrt und liegt dann an der zweiten Freilaufeinrichtung 7 an. Diese ist ausgebildet, bei der gedrehten zweiten Antriebsdrehrichtung den Übertragungszustand einzunehmen, so dass das zweite Antriebsmoment auf die Ausgangswelle 5 übertragen wird.
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Es ist zu unterstreichen, dass das erste Antriebsmoment über den ersten Momentenweg 100 zu der gleichen Drehrichtung der Ausgangswelle 5 führt wie bei der Übertragung des zweiten Antriebsmoments über den zweiten Momentenweg 200 zu der Ausgangswelle 5.
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Zudem ist vorgesehen, dass in dem ersten Momentenweg 100 und in dem zweiten Momentenweg 200 unterschiedliche Übersetzungen und/oder unterschiedliche Gänge realisiert sind, so dass das erste Antriebsmoment über den ersten Momentenweg 100 mit einer anderen Übersetzung übersetzt wird wie das zweite Antriebsmoment über den zweiten Momentenweg 200.
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Damit bildet die Antriebsanordnung ein zweigängiges Getriebe ab, welches zwischen den zwei Gängen durch Drehrichtungsumkehr der Eingangswelle 4 und/oder des Elektromotors 3 gewechselt werden können. In einem Zwischenzustand (Segelbetrieb) wird kein Antriebsmoment auf die Ausgangswelle 5 übertragen.
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Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele realisieren die Antriebsanordnung 2 konstruktiv in beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung:
- Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Antriebsanordnung 2 mit dem Elektromotor 3. Der erste Momentenweg 100 verläuft über die Eingangswelle 4, welche koaxial zu einer Rotorwelle des Elektromotors 3 angeordnet und/oder mit dieser drehfest verbunden ist. Die Eingangswelle 4 ist drehfest mit einem Eingang der ersten Freilaufeinrichtung 6 verbunden. Genauer betrachtet weist die erste Freilaufeinrichtung 6 eine ersten Freilaufinnenring 9 und einen ersten Freilaufaußenring 10 auf, wobei die Eingangswelle 4 drehfest mit dem ersten Freilaufinnenring 9 verbunden ist.
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Die Antriebsanordnung 3 weist eine Nebenwelle 11 auf, wobei die Nebenwelle 11 parallel, jedoch in radialer Richtung versetzt zu der Eingangswelle 4 und/oder der Ausgangswelle 5 angeordnet ist. Die Eingangswelle 4 ist über eine zweistufige Stirnradgetriebestufe 12 mit der Nebenwelle 11 verbunden, wobei die zweistufige Stirnradgetriebestufe 12 die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 bildet.
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Die zweistufige Stirnradgetriebestufe 12 weist ein Festrad 13 auf, wobei das Festrad 13 mit der Eingangswelle 4 drehfest verbunden ist. Ferner weist die zweistufige Stirnradgetriebestufe 12 ein Zwischenrad 14 auf, wobei das Zwischenrad 14 mit dem ersten Festrad 13 kämmt. Die zweistufige Stirnradgetriebestufe 12 umfasst ferner ein zweites Festrad 15, wobei das zweite Festrad 15 auf der Nebenwelle 11 drehfest angeordnet ist und mit dem Zwischenrad 14 kämmt. Beispielsweise sind die Räder 13, 14, 15 als Stirnzahnräder ausgebildet. Auf der Nebenwelle 11 ist ein Abtriebsfestrad 16 drehfest angeordnet, wobei das Abtriebsfestrad 16 mit einem Eingang der zweiten Freilaufeinrichtung 7 kämmt. Genauer betrachtet weist die zweite Freilaufeinrichtung 7 einen zweiten Freilaufinnenring 17 und einen zweiten Freilaufaußenring 18 auf, wobei das Abtriebsfestrad 16 mit dem zweiten Freilaufaußenring 18 kämmt. Beispielsweise weist der zweite Freilaufaußenring 18 eine umlaufende Verzahnung auf.
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Der erste Freilaufaußenring 10 und der zweite Freilaufinnenring 17 sind miteinander drehfest verbunden und bilden zusammen die Ausgangswelle 5, welche ein angetriebenes Rad 19 antreibt. Dreht nun die Eingangswelle 4 in der ersten Antriebsdrehrichtung, so wird das erste Antriebsmoment über den ersten Momentenweg 100 in die erste Freilaufeinrichtung 6 eingeleitet, welche im Übertragungszustand ist und das erste Antriebsmoment auf die Ausgangswelle 5 weiterleitet. Dreht die Eingangswelle 4 in der zweiten Antriebsdrehrichtung, so wird das zweite Antriebsmoment über die zweistufige Stirnradgetriebestufe 12, welche als Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 wirkt, über die Nebenwelle 11 in die zweite Freilaufeinrichtung 7 eingeleitet, wobei diese den Übertragungszustand einnimmt und das zweite Antriebsdrehmoment auf die Ausgangswelle 5 weiterleitet. Insbesondere wird durch den ersten Momentenweg 100 ein erster Gang und über den zweiten Momentenweg 201 ein zweiter Gang realisiert.
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3 zeigt in ähnlicher Darstellung wie die 2 eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, wobei statt der zweistufigen Stirnradgetriebestufe 12 ein Zugmittelgetriebe 20 zum Einsatz kommen. Das Zugmittelgetriebe 20 weist das erste Festrad 13 auf, welches mit der Eingangswelle 4 drehfest verbunden ist sowie das zweite Festrad 15 auf, welches mit der Nebenwelle 11 drehfest verbunden ist, wobei die beiden Festräder 13, 15 über ein Zugmittel 21, wie zum Beispiel einen Endlosriemen, eine Kette oder dergleichen, getriebetechnisch verbunden sind. Das Zugmittelgetriebe 20 wirkt in dem Ausführungsbeispiel in der 2 als Drehrichtungsumkehreinrichtung 8, so dass hinsichtlich der Funktionen der Antriebsanordnung 2 auf die vorherige Beschreibung der 2 verwiesen wird.
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Es ist zu unterstreichen, das bei beiden Ausführungsbeispielen in den 2 und 3 die Freilaufeinrichtung 6, 7 koaxial und/oder konzentrisch zueinander und/oder zu der Eingangswelle 4/oder zu der Eingangswelle 5 angeordnet sind.
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Die 4 zeigt, dass der Elektromotor 3 die Eingangswelle 4 antreibt und diese mit dem ersten Freilaufinnenring 9 der ersten Freilaufeinrichtung 6 verbunden ist, um den ersten Momentenweg 100 darzustellen. Der erste Freilaufaußenring 10 ist mit der Ausgangswelle 5 drehfest verbunden.
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Allerdings ist der zweite Momentenweg 200 anders ausgebildet: Die Antriebsanordnung 2 weist eine Hohlrad-Festrad-Kombination 22 auf, wobei ein Hohlrad 23 drehfest mit der Eingangswelle 4 verbunden ist und mit einem Festrad 24 auf der Nebenwelle 11 kämmt. Damit bildet die Hohlrad-Festrad-Kombination 22 die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8.
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Die zweite Freilaufeinrichtung 7 ist koaxial zu der Nebenwelle 2 angeordnet, wobei die Nebenwelle 11 einen Eingang in die zweite Freilaufeinrichtung 7 bildet. Der Ausgang der zweiten Freilaufeinrichtung 7 ist mit der ersten Freilaufeinrichtung 6 wirkverbunden. Genauer betrachtet ist der zweite Freilaufinnenring 17 mit der Nebenwelle 11 drehfest verbunden und bildet den Eingang. Der zweite Freilaufaußenring 18 trägt eine umlaufende Stirnverzahnung, welche mit einer umlaufenden Stirnverzahnung des ersten Freilaufaußenrings 10 kämmt, um den zweiten Momentenweg 200 in Richtung der Ausgangswelle 5 zu schließen. Hinsichtlich der Funktion wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen, wobei die Freilaufeinrichtungen 6, 7 wie beschrieben die Freilaufzustände bzw. Übertragungszustände einnehmen. Diese Anordnung ist nicht vom Gegenstand der Erfindung umfasst
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Die 5 zeigt eine ebenfalls nicht vom Gegenstand der Erfindung umfasste Anordnung in Abwandlung zu 4, wobei statt der Hohlrad-Festrad-Kombination 22 die zweistufige Stirnradgetriebestufe 12 als Drehrichtungsumkehreinrichtung 8 eingesetzt wird. Für die Funktion wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Statt der Hohlrad-Festrad-Kombination 22, der zweistufigen Stirnradgetriebestufe 12 kann bei den Ausführungsbeispielen der 2, 3, 4 bis 5 auch das Zugmittelgetriebe 20 zum Einsatz kommen.
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Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Freilaufeinrichtungen 6, 7 wieder koaxial zueinander angeordnet sind. Der erste Momentenweg 100 wird wieder ausgehend von dem Elektromotor 3 über die Eingangswelle 4 zu der ersten Freilaufeinrichtung 6, genauer gesagt zu dem ersten Freilaufinnenring 9 und über die erste Freilaufeinrichtung 6 in dem Übertragungszustand zu der Ausgangswelle 5 wie in den vorhergehenden Figuren gebildet.
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Der zweite Momentenweg 200 wird jedoch über eine Planetengetriebestufe 25 realisiert, wobei mit der Eingangswelle 4 ein Hohlrad 26 drehfest verbunden ist, welches mit einem Planetenrad 27 in Eingriff steht. Das Planetenrad 27 ist auf einem stationär angeordneten Planententräger 28 drehbar gelagert. Die Planetengetriebestufe 25 bildet die Drehrichtungsumkehreinrichtung 8.
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Die zweite Freilaufeinrichtung 7 ist über ein Sonnenrad 29 mit dem Planetenrad 27 verbunden, wobei das Sonnenrad 29 mit dem Planetenrad 27 kämmt. Das Sonnenrad 29 ist drehfest mit dem zweiten Freilaufinnenring 17 verbunden. Dagegen ist der zweite Freilaufaußenring 18 und der erste Freilaufaußenring 10 miteinander und mit der Ausgangswelle 5 drehfest verbunden. Die Funktion der Antriebsanordnung 2 ist wie zuvor beschrieben, so dass bei der ersten Antriebsdrehrichtung der Momentenweg 100 und in der zweiten Antriebsdrehrichtung der Momentenweg 200 geschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Antriebsanordnung
- 3
- Elektromotor
- 4
- Eingangswelle
- 5
- Ausgangswelle
- 6
- erste Freilaufeinrichtung
- 7
- zweite Freilaufeinrichtung
- 8
- Drehrichtungsumkehreinrichtung
- 9
- erster Freilaufinnenring
- 10
- erster Freilaufaußenring
- 11
- Nebenwelle
- 12
- zweistufige Stirnradgetriebestufe
- 13
- erstes Festrad
- 14
- Zwischenrad
- 15
- zweites Festrad
- 16
- Abtriebsfestrad
- 17
- zweiter Freilaufinnenring
- 18
- zweiter Freilaufaußenring
- 19
- angetriebenes Rad
- 20
- Zugmittelgetriebe
- 21
- Zugmittel
- 22
- Hohlrad-Festrad-Kombination
- 23
- Hohlrad
- 24
- Festrad
- 25
- Planetengetriebestufe
- 26
- Hohlrad
- 27
- Planetenrad
- 28
- Planetenträger
- 29
- Sonnenrad
- 100
- erster Momentenweg
- 200
- zweiter Momentenweg