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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugaufbau, wenigstens
einem bewegbar am Fahrzeugaufbau oder an einem mit diesem verbundenen
Achsträger gelagerten Radträger, an dem ein Fahrzeugrad
drehbar gelagert ist, und wenigstens einem mit dem Fahrzeugrad durch
eine Gelenkwelle gekoppelten Elektromotor, relativ zu welchem der
Radträger bewegbar ist.
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Aus
der
DE 13 93 355 U ist
eine Anordnung der nicht abgefederten Teile bei Motorwagen bekannt,
wobei bei mit unabhängig voneinander abgefederten, auf
Pendelhalbachsen gelagerten Rädern die einzelnen Radträger
mit einem dem Gewicht der Radträger und des Rades entgegenwirkenden
Gegengewicht ausgestattet sind. Die Gegengewichte bestehen aus für
die einzelnen Räder getrennten Antriebsquellen, wobei der
aus Rad, Halbachse und einer Verlängerung derselben bestehende
Körper mittels eines Zapfens in seinem Schwerpunkt an das Fahrgestell
angelenkt wird. Der über den Anlenkpunkt hinausragende
Teil kann die Antriebsquelle in Form eines Elektromotors tragen.
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Da
die Halbachse zwischen dem Rad und dem Elektromotor an das Fahrgestell
angelenkt wird, muss der Elektromotor relativ große Schwenkwege zurücklegen
können, was bei knappem Bauraum zu Problemen führen
kann.
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Die
DE 103 56 531 A1 offenbart
eine Hinterachse für ein Kraftfahrzeug, die ein in Fahrtrichtung gebogenes
Achsrohr, an dessen Enden je ein Rad gelagert ist, an den Achsrohrenden
angeordnete Tragfedern, die das Achsrohr am Aufbau abstützen, ein
kardanisches Gelenk, das in der Mitte des Achsrohrs angeordnet ist
und dieses mit dem Aufbau verbindet, und ein aus zwei Streben bestehendes
Seitenführungsgestänge aufweist, die jeweils die
Achsrohrenden mit einer Schwinge einer am Aufbau befestigten Koppeleinrichtung
gelenkig verbinden. Dabei ist in dem Bauraum zwischen dem Achsrohr
und dem Seitenführungsgestänge eine elektrische
Maschine zum Antreiben der Räder angeordnet. Der elektrischen
Maschine ist ein Getriebe zugeordnet, wobei die elektrische Maschine
und das Getriebe über eine Dreipunktlagerung mit dem Aufbau
verbunden sind.
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Da
die Räder relativ zum Aufbau einfedern können,
muss die elektrische Maschine mit jedem der Räder durch
eine Gelenkwelle gekoppelt sein, die wenigstens zwei Gelenke umfasst,
von denen zumindest eines einen Axialausgleich ermöglicht.
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Ausgehend
hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gelenkwelle
einfacher gestalten zu können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kraftfahrzeug
nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der
Erfindungen sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Das
erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist einen Fahrzeugaufbau,
wenigstens einen bewegbar am Fahrzeugaufbau oder an einem mit diesem
verbundenen Achsträger gelagerten Radträger, an
dem ein Fahrzeugrad drehbar gelagert ist, und wenigstens einen mit
dem Fahrzeugrad durch eine Gelenkwelle gekoppelten Elektromotor
auf, relativ zu welchem der Radträger bewegbar ist, wobei
der Elektromotor schwenkbar am Fahrzeugaufbau oder am Achsträger
gelagert ist.
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Durch
die schwenkbare Lagerung des Elektromotors kann eines der Gelenke
der Gelenkwelle entfallen, mittels welcher der Elektromotor mit
dem Fahrzeugrad gekoppelt ist. Hierdurch ist die Gelenkwelle einfacher
und leichter ausbildbar. Ferner kann eines der Lager entfallen,
mittels welchem der Elektromotor am Fahrzeugaufbau oder am Achsträger gelagert
ist, sodass der Material- und Montageaufwand zur Montage des Elektromotors
reduzierbar ist.
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Die
schwenkbare Lagerung des Elektromotors am Fahrzeugaufbau oder am
Achsträger erfolgt vorzugsweise durch ein oder zwei Schwenklager, insbesondere
durch ein oder zwei Elastomer- oder Gummilager. Das oder die Lager
sind bevorzugt direkt mit dem Elektromotor, vorzugsweise mit dessen Gehäuse
verbunden. Der Einsatz von Elastomer- oder Gummilagern ermöglicht
insbesondere eine Dämpfung des Elektromotors gegenüber
dem Fahrzeugaufbau oder Achsträger.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weist jedes der Lager ein Innenteil,
eine das Innenteil umringende Außenhülse und einen
zwischen dem Innenteil und der Außenhülse angeordneten
Elastomer- oder Gummikörper auf, der sich bevorzugt von dem
Innenteil bis zu der Außenhülse erstreckt. Der Elastomerkörper
ist insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise durch Vulkanisation,
an dem Innenteil und/oder an der Außenhülse befestigt.
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Gemäß einer
ersten Alternative sind das Innenteil an dem Elektromotor und die
Außenhülse an dem Fahrzeugaufbau oder dem Achsträger
befestigt, insbesondere starr festgelegt. Gemäß einer
zweiten Alternative sind das Innenteil an dem Fahrzeugaufbau oder
an dem Achsträger und die Außenhülse
an dem Elektromotor befestigt, insbesondere starr festgelegt. Die
Lager sind vorzugsweise torsionsweich ausgebildet, sodass eine Drehung
der Außenhülse um das Innenteil und/oder des Innenteils
in der Außenhülse unter Verformung des Elastomer-
oder Gummikörpers möglich ist und gleichzeitig
die Nebenfederrate gering gehalten werden kann. Eine solche Drehung
erfolgt insbesondere um die Schwenkachse, um welche der Elektromotor
relativ zum Fahrzeugaufbau und/oder zum Achsträger schwenkbar ist.
Die Mittellängsachse des Innenteils und/oder des Außenteils
fällt vorzugsweise mit der Schwenkachse zusammen. Insbesondere
sind das Innenteil und die Außenhülse konzentrisch
zueinander angeordnet.
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Die
Schwenkachse, um welche der Elektromotor schwenkbar am Fahrzeugaufbau
oder am Achsträger gelagert ist, verläuft bevorzugt
in oder im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung, in welcher
z. B. auch die gewöhnliche Vorwärtsfahrtrichtung
des Fahrzeugs verläuft. Vorzugsweise ist der Elektromotor
nur oder im Wesentlichen nur um diese Schwenkachse schwenkbar. Gemäß einer
Weiterbildung sind die Lager aber derart ausgebildet, dass der Elektromotor
zusätzlich um die Fahrzeughochsachse oder um eine dazu
parallele Achse im begrenzten Umfang schwenkbar ist. Hierzu können
die Lager in Fahrzeugquerrichtung weich ausgebildet sein, was z.
B. durch das Vorsehen von Nieren im Elastomer- oder Gummikörper
möglich ist.
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Die
Gelenkwelle umfasst wenigstens ein Gelenk. Bevorzugt ermöglicht
dieses Gelenk einen Längenausgleich der Gelenkwelle, worunter
zu verstehen ist, dass die Länge der Gelenkwelle mittels
des Gelenks variiert werden kann. Ein solcher Längenausgleich
kann beim Einfedern des Fahrzeugrads erforderlich sein. Das Gelenk
ist z. B. ein Kreuzgelenk oder ein homokinetisches Gelenk, welches
auch als Weitwinkel- oder Gleichlaufgelenk oder als CV-Joint bezeichnet
wird. Insbesondere ist das Gelenk ein Gleichlauf-Verschiebegelenk,
worunter ein homokinetisches Gelenk zu verstehen ist, welches den
gewünschten Längenausgleich ermöglicht.
Alternativ kann der Längenausgleich aber auch außerhalb
des Gelenks erfolgen.
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Die
Gelenkwelle, die auch als Abtriebswelle bezeichnet wird, ist bevorzugt
mit der Motorwelle des Elektromotors drehfest verbunden oder einstückig ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Gelenkwelle und der Elektromotor radführend.
Insbesondere sind die Gelenkwelle, der Elektromotor und dessen Lagerung am
Fahrzeugaufbau oder am Achsträger zur Übertragung
von Kräften in Fahrzeugquerrichtung geeignet ausgebildet.
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Die
bewegbare Lagerung des Radträgers am Fahrzeugaufbau oder
am Achsträger erfolgt bevorzugt durch einen oder mehrere
Radführungslenker, die vorzugsweise sowohl mit dem Radträger
als auch mit dem Fahrzeugaufbau oder dem Achsträger gelenkig
verbunden sind. Ferner ist der Radträger bevorzugt über
eine Feder am Fahrzeugaufbau oder am Achsträger abgestützt.
Vorzugsweise ist der Radträger auch über einen
Dämpfer am Fahrzeugaufbau oder am Achsträger abgestützt.
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Das
mit dem Elektromotor gekoppelte Fahrzeugrad ist insbesondere Teil
einer Fahrzeugachse. Bevorzugt weist das Kraftfahrzeug mehrere Fahrzeugachsen
auf, insbesondere eine Fahrzeugvorderachse und eine oder wenigstens
eine Fahrzeughinterachse, wobei eine dieser Fahrzeugachsen, vorzugsweise
die oder eine der Fahrzeughinterachsen, das mit dem Elektromotor
gekoppelte Fahrzeugrad umfasst. Jede der Fahrzeugachsen weist insbesondere
zwei Fahrzeugräder auf, sodass das Kraftfahrzeug bevorzugt
wenigstens vier Fahrzeugräder umfasst.
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Insbesondere
kann das mit dem Elektromotor gekoppelte Rad durch den Elektromotor
angetrieben werden. Gemäß einer ersten Alternative
kann das Kraftfahrzeug ausschließlich elektromotorisch angetrieben
sein. Gemäß einer zweiten Alternative umfasst
das Kraftfahrzeug aber zusätzlich einen Verbrennungsmotor,
der mit einer, vorzugsweise mit einer anderen der Fahrzeugachsen
gekoppelt ist. Insbesondere ist der Verbrennungsmotor mit der Fahrzeugvorderachse
gekoppelt. Bevorzugt sind der Elektromotor und der Verbrennungsmotor
Teil eines Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs.
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Der
Elektromotor ist bevorzugt mit einem elektrischen Energiespeicher
verbunden und kann von diesem mit elektrischer Energie versorgt
werden. Als Energiespeicher kann z. B. eine Batterie und/oder ein
Kondensator eingesetzt werden. Ferner ist es möglich, z.
B. beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs, den Elektromotor als elektrischen
Generator zu betreiben, mittels welchem der Energiespeicher elektrisch
geladen werden kann. Der Elektromotor bildet bevorzugt einen rotatorischen
Antrieb, sodass die Gelenkwelle mittels des Elektromotors gedreht
wird oder werden kann, welche das Fahrzeugrad dreht oder drehen
kann.
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Der
Achskörper ist z. B. starr oder gelenkig an dem Fahrzeugaufbau
befestigt. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung
ist der Achskörper über Gummilager mit dem Fahrzeugaufbau
verbunden. Insbesondere wird der Achskörper dem Fahrzeugaufbau
zugerechnet. Ferner kann der Achskörper ein Hilfsrahmen
oder Fahrschemel sein.
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Das
Kraftfahrzeug umfasst bevorzugt wenigstens einen bewegbar am Fahrzeugaufbau
oder am Achsträger gelagerten anderen Radträger,
an dem ein anderes Fahrzeugrad drehbar gelagert ist, und wenigstens
einen mit dem anderen Fahrzeugrad durch eine andere Gelenkwelle
gekoppelten und schwenkbar am Fahrzeugaufbau oder am Achsträger
gelagerten anderen Elektromotor, relativ zu welchem der andere Radträger
bewegbar ist, wobei die beiden mit den Elektromotoren gekoppelten
Fahrzeugräder bevorzugt derselben Fahrzeugachse, insbesondere
der Hinterachse, zugeordnet sind. Der Einsatz von zwei Elektromotoren
eröffnet die Möglichkeit, auf ein Differenzialgetriebe
zu verzichten, was erforderlich wäre, wenn beide Fahrzeugräder der
Fahrzeugachse mit demselben Elektromotor angetrieben würden.
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Die
schwenkbare Lagerung des anderen Elektromotors am Fahrzeugaufbau
oder am Achsträger erfolgt bevorzugt durch ein oder zwei
andere Elastomer- oder Gummilager. Ferner verläuft die Schwenkachse,
um welche der andere Elektromotor schwenkbar am Fahrzeugaufbau oder
am Achsträger gelagert ist, vorzugsweise in oder im Wesentlichen
in Fahrzeuglängsrichtung. Bevorzugt ist der andere Elektromotor
nur oder im Wesentlichen nur um diese Schwenkachse schwenkbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Elektromotor (analog
einem Dreipunktlenker) durch zwei Gummilager in der Fahrzeugachse
angebunden und kann somit die Ein- und Ausfederbewegungen des mit
ihm gekoppelten Fahrzeugrads mitmachen. Hierdurch können
Lagerstellen am Elektromotor reduziert und die Abtriebswelle einfacher
ausgestaltet werden. Insbesondere sind rotatorische Trägheitsanteile
der Abtriebswelle reduzierbar. Ferner kann der Elektromotor mit
der Abtriebswelle als radführende Komponente bzw. Einheit
verbaut werden, sodass die Elektromotor-Abtriebswellen-Einheit Kräfte
in Fahrzeugquerrichtung übertragen kann.
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Das
erfindungsgemäße Kraftfahrzeug benötigt
zur Montage des Elektromotors weniger Gummilager und weniger Schrauben.
Ferner ist eine einfachere Abtriebswelle möglich, die vorzugsweise
nur ein einziges Gelenk umfasst. Wegen der geringeren Anzahl an
Schnittstellen ist auch eine einfachere Montage möglich.
Das geringere rotatorische Trägheitsmoment der einfacheren
Abtriebswelle ermöglicht eine bessere Beschleunigung.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine
teilweise Rückansicht der aus 1 ersichtlichen
Hinterachse,
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3 eine
Draufsicht auf einen der aus 2 ersichtlichen
Elektromotoren und
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4 eine
schematische Ansicht eines aus 1 ersichtlichen
Gummilagers.
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Aus 1 ist
eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, welches einen Fahrzeugaufbau 2 umfasst,
mit welchem vier Fahrzeugräder 3, 4, 5 und 6 über
jeweils eine Radaufhängung 7, 8, 9 bzw. 10 verbunden
sind. Die Fahrzeugräder 3 und 4 sind
Teil einer schematisch dargestellten Vorderachse 11, und
die Räder 5 und 6 sind Teil einer schematisch
dargestellten Hinterachse 12. Dabei sind die Räder 5 und 6 der
Hinterachse 12 mittels der Radaufhängungen 9 und 10 nicht
direkt am Fahrzeugaufbau 2 sondern an einem an diesem befestigten
Achsträger 13 angelenkt. An dem Achsträger 13 sind
zwei Elektromotoren 14 und 15 gelagert, die jeweils über
eine Gelenkwelle 16 bzw. 17 mit einem der Fahrzeugräder 5 bzw. 6 gekoppelt
sind. Dabei ist der Elektromotor 14 über die Gelenkwelle 16 mit
dem Fahrzeugrad 5 gekoppelt, und der Elektromotor 15 ist über
die Gelenkwelle 17 mit dem Fahrzeugrad 6 gekoppelt.
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Die
Elektromotoren 14 und 15 sind jeweils über
zwei Gummilager 18, 19 bzw. 20, 21 schwenkbar
am Achsträger 13 gelagert, wobei der Elektromotor 14 mittels
der Lager 18 und 19 um eine Schwenkachse 22 und
der Elektromotor 15 mittels der Lager 20 und 21 um
eine Schwenkachse 23 schwenkbar am Achsträger 13 gelagert
ist. Die Schwenkachsen 22 und 23 verlaufen jeweils
in oder im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung x, in
welcher auch die gewöhnliche Vorwärtsfahrtrichtung 24 des
Kraftfahrzeugs 1 verläuft. Ferner sind die Fahrzeugquerrichtung
y und die Fahrzeughochrichtung z (siehe 2) dargestellt,
wobei die Richtungen x, y und z in dieser Reihenfolge bevorzugt
ein Rechtssystem bilden.
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Aus 2 ist
eine teilweise Rückansicht der Hinterachse 12 ersichtlich.
Dabei ist zu erkennen, dass sich die Gelenkwelle 16 von
dem Motor 14 bis zu einer Radnabe 25 erstreckt,
die um eine Raddrehachse 26 drehbar an einem Radträger 27 gelagert
ist. Das Fahrzeugrad 5, dem die Radnabe 25 zugeordnet ist,
kann somit mittels des Elektromotors 14 unter Zwischenschaltung
der Gelenkwelle 16 angetrieben, d. h. um die Radachse 26 gedreht
werden. Der Radträger 27 ist mittels Lenker 28 schwenkbar
am Achsträger 13 gelagert, sodass das Fahrzeugrad 5 relativ zum
Fahrzeugaufbau 2 in Fahrzeughochrichtung Z einfedern kann.
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Die
Gelenkwelle 16 weist ein Gelenk 29 auf, welches
vorzugsweise ein einen Längenausgleich der Gelenkwelle 16 ermöglichendes
Gleichlaufverschiebegelenk ist. Alternativ kann das Gelenk 29 aber
auch ein Kreuzgelenk sein. Die Gelenkwelle 16, der Elektromotor 14 und
die Gummilager 18 und 19 sind vorzugsweise derart
ausgelegt, dass sie an dem Rad angreifende Kräfte Fy in
Fahrzeugquerrichtung übertragen können. Gemäß 2 ist
lediglich radseitig ein Gelenk an der Gelenkwelle 16 vorgesehen, wohingegen
motorseitig kein Gelenk vorhanden ist. Wegen der schwenkbaren Lagerung
des Elektromotors 14 kann ein motorseitiges Gelenk in der
Gelenkwelle 16 entfallen.
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Die
Verbindung des Elektromotors 15 mit dem Fahrzeugrad 6 über
die Gelenkwelle 17 ist spiegelverkehrt, ansonsten aber
identisch wie die Verbindung zwischen dem Elektromotor 14 und
dem Fahrzeugrad 5 aufgebaut. Eine Draufsicht auf den Elektromotor 14 mit
den beiden Gummilagern 18 und 19 sowie einen Teil
der Gelenkwelle 16 ist aus 3 ersichtlich.
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4 zeigt
das Gummilager 18 in schematischer Darstellung, welches
ein Innenteil 30, eine das Innenteil 30 umringende
Außenhülse 31 und einen sich zwischen
dem Innenteil 30 und der Außenhülse 31 erstreckenden
Gummikörper 32 umfasst. Das Innenteil 30 ist
am Achsträger 13 befestigt, und die Außenhülse 31 ist
am Gehäuse 35 des Elektromotors 14 befestigt.
Beim Schwenken des Motors 14 um die Schwenkachse 22 in
Richtung des Pfeils 33 dreht sich somit die Außenhülse 31 relativ
zum Innenteil 30 in Richtung des Pfeils 33, wobei
der Gummikörper 32 verformt wird. Die Gummilager 19, 20 und 21 sind entsprechend
dem Gummilager 18 aufgebaut.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Fahrzeugaufbau
- 3
- Fahrzeugrad
- 4
- Fahrzeugrad
- 5
- Fahrzeugrad
- 6
- Fahrzeugrad
- 7
- Radaufhängung
- 8
- Radaufhängung
- 9
- Radaufhängung
- 10
- Radaufhängung
- 11
- Vorderachse
- 12
- Hinterachse
- 13
- Achsträger/Hilfsrahmen
- 14
- Elektromotor
- 15
- Elektromotor
- 16
- Gelenkwelle
- 17
- Gelenkwelle
- 18
- Gummilager
- 19
- Gummilager
- 20
- Gummilager
- 21
- Gummilager
- 22
- Schwenkachse
- 23
- Schwenkachse
- 24
- Vorwärtsfahrtrichtung
- 25
- Radnabe
- 26
- Raddrehachse
- 27
- Radträger
- 28
- Lenker
- 29
- Gelenk
- 30
- Innenteil
- 31
- Außenhülse
- 32
- Gummikörper
- 33
- Drehung/Pfeil
- 34
- Verbrennungsmotor
- 35
- Gehäuse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1393355
U [0002]
- - DE 10356531 A1 [0004]