DE102010042320A1

DE102010042320A1 - Axial versetzter Motor

Info

Publication number: DE102010042320A1
Application number: DE102010042320A
Authority: DE
Inventors: Edward P. Calif. Yankoski; Terence G. Calif. Ward
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2011-08-04
Also published as: US20110088957A1; CN102039804A

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Radachse mit einer longitudinalen Erstreckung entlang einer ersten Achse, wobei die Radachse mit wenigstens einem Rad gekoppelt ist, und einen Motor, welcher mit der Radachse gekoppelt und dazu eingerichtet ist, die Radachse zu drehen, wobei der Motor dazu eingerichtet ist, um eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsformen des hierin beschriebenen Gegenstandes betreffen allgemein Elektromotoren für Kraftfahrzeuge. Insbesondere betreffen Ausführungsformen des Gegenstandes ein Positionieren von Axial-Motoren für Kraftfahrzeuge.
Hintergrund
Kraftfahrzeuge, einschließlich Elektro- und Hybrid-Elektro-Kraftfahrzeuge, verwenden herkömmlicherweise einen Motor, um eine mit zwei Rädern gekoppelte Radachse für den Vortrieb zu anzutreiben. Der Motor ist herkömmlicherweise koaxial mit der Radachse angeordnet. Elektrische Energie wird herkömmlicherweise verwendet, um einen Rotor des Motors zu anzutreiben, welcher wiederum die Radachse antreibt bzw. dreht. Das Drehen der Radachse lässt die Räder rotieren, welche wiederum das Kraftfahrzeug in die gewünschte Richtung fortbewegen.
Ein Motor, welcher koaxial zu der die Räder des Kraftfahrzeugs antreibenden Radachse ist, weist prinzipielle Beschränkungen auf. Beispielsweise ist der Außenradius des Motors durch den Abstand der Radachse über dem Boden begrenzt. Folglich ist der Hebelarm des Motors durch den Außenradius des Motors begrenzt, was das vom Motor erzeugbare maximale Drehmoment beeinflusst.
In einem weiteren Beispiel resultiert eine koaxiale Anordnung des Motors in einer relativ großen Anzahl von Antriebsstrangkomponenten, was die Komplexität der Anordnung erhöht. Eine große Anzahl von Komponenten ist relativ schwieriger instandzuhalten und zu reparieren als eine geringe Anzahl von Komponenten.
Kurze Zusammenfassung
Es wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Radachse mit einer longitudinalen Erstreckung entlang einer ersten Achse, wobei die Radachse mit wenigstens einem Rad gekoppelt ist, und einen Motor, welcher mit der Radachse gekoppelt und dazu eingerichtet ist, die Radachse zu drehen, wobei der Motor dazu eingerichtet ist, um eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist.
Es wird außerdem ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Antriebssystem umfasst eine Radachse mit einer Längserstreckung entlang einer ersten Achse, einen Motor mit einer rotierenden Komponente, welche dazu eingerichtet ist, eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist, und eine Welle, welche den Motor und die Radachse miteinander koppelt, wobei der Motor versetzt von der Radachse entlang der zweiten Achse ist, wobei die Welle dazu eingerichtet ist, Kraft von dem Motor auf die Radachse zu übertragen.
Es wird ein weiteres Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Antriebssystem umfasst eine Radachse mit einer longitudinalen Erstreckung entlang einer ersten Achse, einen Motor, welcher dazu eingerichtet ist, eine zweite Achse anzutreiben, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die zweite Achse im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse ist, wobei die zweite Achse von der ersten Achse versetzt ist, eine Welle, welche den Motor und die Radachse miteinander koppelt, wobei der Motor durch die Welle entlang der zweiten Achse von der Radachse versetzt ist, wobei die Welle dazu eingerichtet ist, um Kraft von dem Motor auf die Radachse zu übertragen, und eine Getriebeanordnung, welche die Welle mit der Radachse koppelt, wobei die Getriebeanordnung dazu eingerichtet ist, um Kraft von der Welle auf die Radachse zu übertragen.
Diese Zusammenfassung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form zu geben, welche im Folgenden unten in der detaillierten Beschreibung erläutert werden. Diese Zusammenfassung soll nicht die Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes festlegen, und soll auch nicht als Grundlage zur Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstandes dienen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein vollständigeres Verständnis des Gegenstandes kann mit Bezug auf die detaillierte Beschreibung und die Ansprüche in Verbindung mit den folgenden Figuren abgeleitet werden, wobei gleiche Bezugszeichen ähnlichen Elementen in den Figuren entsprechen.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges mit einem horizontal befestigten Motor;
2 ist eine Seitenansicht eines Detailabschnitts der Ausführungsform aus 1;
3 ist eine perspektivische Ansicht der Motoranordnung aus 1;
4 ist eine Querschnittsansicht der Ausführungsform aus 3 entlang der Linie 4-4;
5 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer horizontal befestigten Motoranordnung;
6 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges mit einem versetzten Motor, welcher sich in eine rückwärtige Richtung erstreckt; und
7 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges mit einem versetzten Motor, welcher sich in eine Vorwärtsrichtung erstreckt.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung hat lediglich darstellenden Charakter und soll die Ausführungsformen des Gegenstandes oder die Anwendung und Verwendungen solcher Ausführungsformen nicht beschränken. Wie hierin verwendet, hat das Wort „beispielhaft” die Bedeutung „als ein Beispiel, Form oder Darstellung dienend”. Jede hierin als beispielhaft beschriebene Ausführung soll nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft über anderen Ausführungen angesehen werden. Weiterhin ist keine Beschränkung durch irgendeine ausdrücklich oder implizit in dem vorangegangenen technischen Gebiet, Hintergrund, kurze Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellte Theorie beabsichtigt.
„Gekoppelt” – die folgende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, welche miteinander „gekoppelt” sind. Wie hierin verwendet, es sei denn, es ist ausdrücklich anders bezeichnet, bedeutet „gekoppelt”, dass ein Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt verbunden ist mit (oder direkt oder indirekt in Kommunikation stehend ist mit) einem anderen Element/Knoten/Merkmal, und zwar nicht notwendigerweise in mechanischer Form. Daher können, obwohl die in 1 gezeigte Schemazeichnung eine beispielhafte Ausführungsform von Elementen herausgreift, zusätzliche wechselwirkende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Komponenten in einer Ausführungsform des dargestellten Gegenstandes vorhanden sein.
„Anpassen” – einige Elemente, Komponenten und/oder Merkmale werden als anpassbar oder einstellbar beschrieben. Wie hierin verwendet, es sei denn, es ist ausdrücklich anders bezeichnet, bedeutet „Anpassen”, ein Element oder eine Komponente oder ein Abschnitt davon entsprechend dem Umstand und der Ausführungsform zu positionieren, zu modifizieren, zu ändern oder anzuordnen. In gewissen Fällen kann das Element oder die Komponente oder der Abschnitt davon in einer unveränderten Position, Zustand und/oder Bedingung als ein Ergebnis einer Anpassung verbleiben, falls es für die Ausführungsform unter den gegebenen Umständen zweckmäßig oder gewünscht ist. In einigen Fällen kann das Element oder die Komponente als ein Ergebnis der Anpassung zu einer neuen Position, Zustand und/oder Bedingung abgewandelt, verändert oder modifiziert werden, falls zweckmäßig oder gewünscht.
„Unterbinden” – wie hierin verwendet, wird „Unterbinden” verwendet, um einen reduzierenden oder minimierenden Effekt zu beschreiben. Wenn eine Komponente oder Merkmal als eine Aktion, Bewegung oder Bedingung unterbindend beschrieben wird, kann es vollständig das Ergebnis oder den Ausgang oder den zukünftigen Zustand vermeiden. Zusätzlich kann „Unterbinden” sich auch auf eine Reduktion oder Verminderung des Ausgangs, der Leistung und/oder der Wirkung beziehen, welche ansonsten auftreten könnte. Dementsprechend muss, wenn eine Komponente, Element oder Merkmal als ein Ergebnis oder Zustand unterbindend bezeichnet wird, dies nicht vollständig das Ergebnis oder den Zustand vermeiden oder aufheben.
Zusätzlich kann lediglich zum Zwecke der Bezugnahme eine gewisse Terminologie in der folgenden Beschreibung verwendet werden, jedoch nicht in beschränkender Weise. Beispielsweise bezeichnen Ausdrücke wie „obere”, „untere”, „oben”, und „unten” Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe wie „vordere”, „hintere „rückwärtige”, „seitliche”, „außerhalb” und „innerhalb” bezeichnen die Ausrichtung und/oder den Ort von Abschnitten der Komponente innerhalb eines zusammenhängenden, jedoch ungeordneten Bezugsrahmens, welcher durch Bezugnahme auf die Beschreibung und die zugeordneten Zeichnungen, welche die zur Diskussion stehenden Komponenten beschreiben, klargestellt wird.
Wie hierin verwendet, bedeutet ein koaxialer Motor, dass dieser eine Rotationsachse aufweist, welche mit der Rotationsachse der Radachse zusammenfällt. Daher kann ein solcher Motor auf der Radachse angeordnet werden und sich radial von der Radachse weg erstrecken. Ein solcher koaxialer Motor kann zwischen zwei Rädern des Kraftfahrzeugs angeordnet werden, und zwar an einem beliebigen Punkt entlang der Radachse, einschließlich einer mittigen Position.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeuges 100 mit einem horizontal befestigten Motor 110, welcher mit einer zwei Räder 150 unterstützenden Radachse 130 gekoppelt ist. 2 zeigt eine seitliche Detailansicht eines Abschnittes des Kraftfahrzeugs 100. Der horizontal montierte Motor 110 kann mehrere Vorteile gegenüber einem koaxialen Motor haben, welcher vertikal entlang der Radachse 130 angeordnet ist. Da der horizontal befestigte Motor 110 sich nicht radial nach außen in eine Richtung hin zum Boden erstreckt, ist der äußere Durchmesser des Motors 110 nicht durch einen Abstand des Kraftfahrzeugs 100 über dem Boden beschränkt. Dementsprechend kann der äußere Durchmesser eines horizontal befestigten Motors 110 um ein beliebiges Maß größer sein, und zwar wie es für die Ausführungsform gewünscht und/oder zweckmäßig ist. Ein Motor 110 mit größerem Durchmesser kann einen größeren Kraftarm aufweisen, was zu erhöhtem Drehmoment führt. Zusätzlich kann das erhöhte Drehmoment mit geringerer Kraft erzielt werden, was für gewisse Komponenten zu einer Gewichtsreduktion führt. Diese Vorteile gelten zusätzlich zu dem unten beschriebenen Punkt.
Das Kraftfahrzeug 100 der dargestellten Ausführungsform ist ein Hybrid-Elektro-Automobil. In anderen Ausführungsformen können andere Kraftfahrzeuge eines oder mehrere der hierin beschriebenen Merkmale umfassen, einschließlich, jedoch ohne Begrenzung, Elektrokraftfahrzeuge, Allradkraftfahrzeuge, Lastwagen und Sports Utility Vehicles. Das Kraftfahrzeug 100 kann eines oder mehrere miteinander gekoppelte Räder 150 aufweisen, welche durch die Radachse 130 unterstützt und angetrieben werden. Die als Antriebsräder dargestellten Räder 150 sind in der dargestellten Ausführungsform die Hinterräder des Kraftfahrzeugs 100. In anderen Ausführungsformen können nach Bedarf die Vorderräder verwendet werden.
Die Radachse 130 erstreckt sich vorzugsweise zwischen den Rädern 150. Die Radachse 130 kann eine einstückige Komponente sein, oder kann eine oder mehrere rotierende flexible Radachsenwellen 134 enthalten, welche nach Bedarf mit den Rädern 150 gekoppelt sind. Die Radachsenwelle 134 kann die Komponente der Radachse 130 sein, welche tatsächlich rotiert und Kraft auf die Räder 150 überträgt. Die Radachse 130 kann sich wie dargestellt hin zu beiden Rädern 150 erstrecken. In bestimmten Ausführungsformen kann sich die Radachse 130 lediglich zu einem Rad 150 erstrecken, während das andere unabhängig aufgehängt und/oder unterstützt ist. In solchen Ausführungsformen kann der Motor 110 Kraft auf lediglich das mit der Radachse gekoppelte Rad übertragen, während das andere Rad freigängig ist.
Obwohl die dargestellte Ausführungsform des Kraftfahrzeugs 100 den mit einer Radachse 130 gekoppelten Motor 110 als am rückwärtigen Ende des Kraftfahrzeugs angeordnet herausgreift, kann in bestimmten Ausführungsformen der Motor 110 mit einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges gekoppelt werden. In solchen Ausführungsformen kann der Motor 110 eingerichtet sein, um Kraft über die Vorderachse an die Vorderräder zu übertragen. Daher kann jedes der hierin beschriebenen Merkmale gleichermaßen für Front-angetriebene Kraftfahrzeuge angewendet werden, wie auch für die dargestellten Ausführungsformen mit Hinterradantrieb. Daher kann eine „Radachse” in Abhängigkeit von der gewünschten Ausführungsform entweder eine Vorderachse oder eine Hinterachse sein. Der Motor 110 kann wie unten beschrieben relativ zur Radachse 130 positioniert sein, unabhängig davon, ob die Radachse die Vorderachse oder die Hinterachse eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges ist.
Die Räder 150 können von beliebiger Radart sein, welche für die Ausführungsform geeignet ist. Mit zusätzlichem Bezug auf 3 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht der Motoranordnung 116 gegeben, wobei gewisse Komponenten des Kraftfahrzeugs 100 der Übersichtlichkeit wegen ausgelassen sind. Es ist erkennbar, dass die Räder 150 mit der Radachse 130 durch eine Lageranordnung 152 miteinander gekoppelt werden können. Die Räder 150 können zusätzlich mit der Radachsenwelle 134 gekoppelt werden, um davon eine Rotationskraft aufzunehmen. Das Rad 150 kann jede gewünschte Größe oder Konfiguration aufweisen, welche ausreichend ist, um in Antwort auf die Kraft von der Radachsenwelle 134 zu rotieren, wodurch das Kraftfahrzeug 100 vorangetrieben wird.
Der Motor 110 kann mit der Radachse 130 gekoppelt werden, und zwar einschließlich der Radachsenwellen 134 in einer beliebigen Weise. Der Motor 110 kann ein beliebiger Motor sein, welcher eine Rotationskraft für eine Zentralwelle erzeugt, einschließlich solcher Motoren mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Form, wie zum Beispiel in der dargestellten Ausführungsform. Solche Motoren sind gemeinhin als Pfannkuchen-Motoren bekannt, obwohl andere Namen und Bezeichnungen verwendet werden können. Der Motor 110 kann ein Elektromotor einer gewünschten Art sein, einschließlich, jedoch ohne Beschränkung, ein Axial-Flux-Motor.
Der Motor 110 kann eine oder mehrere Komponenten umfassen, welche um eine zentrale Achse rotieren, einschließlich Rotoren, sowie auch stationäre Komponenten, wie zum Beispiel einen Stator. Zusätzlich können andere Komponenten, einschließlich Lageranordnungen, ein Drehmelder, Getriebeanordnungen usw. Wechselwirken mit oder von dem Motor 110 umfasst sein. Der Motor 110 kann Rotoren und/oder Statoren mit einem oder mehreren Blättern umfassen, welche sich radial von der Zentralachse erstrecken. Die Blätter können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, einschließlich Metallen, sowie auch Materialien mit leichterem Gewicht, wie zum Beispiel Carbonfaser-Materialien.
Mit zusätzlichem Bezug auf 4 wird eine Querschnittsansicht der Motoranordnung 116 gezeigt. Der Motor 110 kann mit der Radachse 130 an einer Kopplungsstelle 132 gekoppelt sein. Die Kopplungsstelle 132 kann ein oder mehrere Getriebe und/oder Getriebeanordnungen umfassen, welche Kraft vom Motor 110 auf die Radachsenwelle 134 übertragen. Eine Kopplungsstelle 132 kann ein geradwinkeliges Differential umfassen, um Rotationskraft von der Erzeugungsachse durch den Motor 110 auf eine Antriebsachse der Radachsenwelle 134 zu übertragen. Die Kopplung zwischen dem Motor 110 und der Radachsenwelle 134 kann jede Anzahl von Komponenten, Systemen oder Sub-Anordnungen aufweisen, welche notwendig sind, um die hierin beschriebenen Kraftübertragungsfunktionen auszuführen. Eine Welle 112 kann zwischen dem Motor 110 und der Kopplungsstelle 132, wie in 4 sichtbar ist, angeordnet sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Welle 112 ausgelassen sein, wobei der Motor 110 direkt mit der Kopplungsstelle 132 gekoppelt sein kann. Die Kopplungsstelle 132 und die Zentralmotorachse 111 können im Zentrum der Radachse 130 sein, oder nach Bedarf mit Versatz zu dem Zentrum in beide Richtungen.
Wie dargestellt, kann der kreisförmige Motor 110 eine Zentralmotorachse 111 aufweisen, um welche seine internen Komponenten rotieren, und entlang welcher Kraft erzeugt wird. In ähnlicher Weise kann die Radachse 130 eine Zentralradachsenachse 131 entlang ihrer Längserstreckung aufweisen. Die Zentralradachsenachse 131 kann im Wesentlichen parallel zum ebenen Boden unter dem Kraftfahrzeug 100 sein. In herkömmlichen Motoranordnungen teilen sich der Motor und die Radachse eine gemeinsame Zentralachse, welche als sogenannte Koaxial-Anordnung bekannt ist. Im Gegensatz dazu kann die Zentralmotorachse 111, wie dargestellt, im Wesentlichen senkrecht zu der Zentralradachsenachse 131 sein. In bestimmten Ausführungsformen, einschließlich der dargestellten Ausführungsform, kann die Zentralmotorachse 111 im Wesentlichen parallel zur nach unten gerichteten Schwerkraft sein, wenn sich das Kraftfahrzeug 100 auf flachem, ebenen Boden befindet. Wie hierin verwendet, wird das Kennzeichen l benutzt, um das Niveau eines flachen, ebenen Bodens anzuzeigen, während das Kennzeichen g benutzt wird, um die nach unten gerichtete Schwerkraft anzuzeigen. Das Kraftfahrzeug 100 kann eine Bodenebene 199 aufweisen, welche im Wesentlichen parallel zum Niveau des flachen, ebenen Bodens ist. Die Bodenebene 199 kann durch eine oder mehrere Komponenten gebildet werden, wie zum Beispiel einen Karosserieboden. Die Bodenebene 199 muss nicht sprichwörtlich eine Ebene sein, sondern bezeichnet die im Wesentlichen ebenmäßige Ausformung der Unterseite eines Kraftfahrzeuges.
Zusätzlich erfordert eine im Wesentlichen senkrechte Richtung nicht, dass zwei Komponenten sich schneiden, oder dass irgendeine Überschneidung bei genau 90° auftritt. Vielmehr können zwei Richtungen im Wesentlichen senkrecht sein, wenn sie sich nicht schneiden, sondern der zwischen den zwei Richtungen in der Projektion auf einer beide Richtungen enthaltende Ebene gebildete Winkel etwa 90° beträgt. Daher können zwei Linien, welche sich in um 85° getrennte Richtungen erstrecken, als im Wesentlichen senkrecht bezeichnet werden. Richtungen, welche Winkel größer als 85° bilden, können ebenso als im Wesentlichen rechtwinkelig betrachtet werden. Im Wesentlichen parallele Richtungen sind in der Hinsicht ähnlich, dass sie einen kleinen von Null verschiedenen Winkel von etwa 5° oder weniger bilden können, während sie noch als im Wesentlichen parallel betrachtet werden können.
Wie oben beschrieben, da der Motor 110 entlang einer Rotationsachse im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse der Radachsenwelle 134 befestigt ist, gibt es keine Beschränkung in einer radialen nach außen gerichteten Richtung des Motors 110 durch den Abstand des Kraftfahrzeuges 100 über dem Boden. Dementsprechend kann der Motor 110 vorteilhafterweise größer sein. Beispielsweise kann, wo ein koaxialer Motor im Stand der Technik herkömmlicherweise einen Außendurchmesser zwischen 12 und 15 Zoll aufweist, ein horizontal befestigter Motor, wie der Motor 110 der Motoranordnung 116, nach Bedarf einen Außendurchmesser von 24 Zoll oder größer aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen des Motors 110 kann die gleiche Kraft wie ein ähnlicher koaxialer Motor aufgewendet werden, um Drehmoment zu erzeugen, was zu einem Drehmoment größer als das des ähnlichen koaxialen Motors führt. In anderen Ausführungsformen kann eine vergleichsweise kleinere Kraft als die eines ähnlichen koaxialen Motors verwendet werden, um Drehmoment zu erzeugen, welches immer noch vergleichsweise größer als das eines ähnlichen koaxialen Motors ist. Die geringere Kraft ist aufgrund des vergrößerten Außendurchmessers ausreichend, was zu einem größeren Hebelarm führt. Da eine vergleichsweise geringere Kraft verwendet wird, kann jedoch die erforderliche Festigkeit der Komponenten des Motors 110 reduziert werden. Im Ergebnis können aus leichtgewichtigerem Material hergestellte Komponenten verwendet werden, während weiterhin die erforderliche Festigkeit bereitgestellt wird. Beispielsweise können eine oder mehrere der Komponenten des Motors 110 nach Bedarf aus einem Verbund- und/oder Keramik-Material hergestellt sein.
Mit Bezug auf 5 wird eine weitere Ausführungsform einer Motoranordnung 316 gezeigt. Falls nicht anders erwähnt, sind die Komponenten der 5 im Wesentlichen ähnlich denen mit Bezug auf 1–4 oben beschriebenen, ausgenommen der Tatsache, dass die Kennzeichen durch Bezugszeichen 200 ergänzt wurden.
Die Zentralmotorachse 311 kann wie dargestellt von der Zentralradachsenachse 331 versetzt sein. Im Gegensatz zu der Ausführungsform in 1–4 überschneiden sich die Zentralmotorachse 311 und die Zentralradachsenachse 331 nicht, wobei die Zentralmotorachse 311 sich nicht durch die Zentralradachsenachse 331 hindurch erstreckt. Dies liegt daran, dass der Motor 310 von dem Zentrum der Radachse 330 wie dargestellt versetzt ist. Dementsprechend ist die sich entlang der Zentralmotorachse 311 erstreckende Welle 312 mit der Kopplungsstelle 332 über einen Erweiterungsabschnitt 336 gekoppelt.
Der Erweiterungsabschnitt 336 kann die Welle 312 aufnehmen, einschließlich aller rotierenden Komponenten, welche Kraft vom Motor 310 übertragen. Die Kopplungsstelle 332 kann eine oder mehrere Getriebeanordnungen umfassen, welche dazu eingerichtet sind, um Kraft vom Motor 310 auf die Radachsenwelle 334 durch den Erweiterungsabschnitt 336 sowie die verbleibenden Elemente der Kopplungsstelle 332 zu übertragen. Wie in der Ausführungsform der 1–4 kann die Kopplung zwischen dem Motor 310 und der Radachsenwelle 334 jede Anzahl von Komponenten, Systemen oder Sub-Anordnungen aufweisen, welche notwendig sind, um die hierin beschriebenen Kraftübertragungsfunktionen auszuführen.
Wie dargestellt, kann die Zentralmotorachse 311 weiterhin im Wesentlichen parallel zu der nach unten gerichteten Schwerkraft und im Wesentlichen senkrecht zu der Zentralradachsenachse 331 sein. Die Länge der Welle 312 kann in den Ausführungsformen variieren, und zwar von vollständiger Auslassung bis zu jeder gewünschten Länge.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kraftfahrzeugs 400. Falls nicht anders erwähnt, sind die Komponenten der 6 im Wesentlichen ähnlich zu dem mit Bezug auf 1–4 oben Beschriebenen, ausgenommen, dass die Kennzeichen durch Bezugszeichen 300 ergänzt wurden. In der Ausführungsform von 6 ist ein Motor 410 derart mit einer Radachse 430 gekoppelt, dass die Zentralmotorachse 411 einen spitzen Winkel mit der Richtung des flachen und ebenen Bodens l₁ bildet. Der Winkel zwischen der Zentralmotorachse 411 und dem flachen, ebenen Boden l₁ kann jeder gewünschte Winkel zwischen 0 und 90° sein. Im Ergebnis kann sich die Welle 412, welche den Motor 410 mit der Kopplungsstelle 432 koppelt, in einem Winkel hin zum rückwärtigen Ende 402 des Kraftfahrzeugs 400 erstrecken. Folglich ist der Motor 410 näher am rückwärtigen Ende 402 des Kraftfahrzeugs 400 positioniert, als es die Radachse 430 ist. Der Abstand des Motors 410 von der Radachse 430 kann durch Erhöhen der Länge der Welle 412 vergrößert werden. Dementsprechend kann die Position des Motors 410 an eine beliebige rückwärtige Position angepasst werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Motor 410 im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs 400 angeordnet werden, um die Hinterradeigenschaften zu erhöhen.
Überdies kann in bestimmten Ausführungsformen ein Winkel nach Bedarf zwischen der Zentralmotorachse 411 und der Zentralradachsenachse 431 gebildet werden. Daher kann sich der Motor 410 in Richtung auf ein beliebiges Rad in einer gewünschten Gradzahl „lehnen”, vorbehaltlich der physikalischen Grenzen des Motors 410. Die Kopplungsstelle 432 kann Merkmale umfassen, welche erforderlich sind, um die Rotationskraft an die Welle 412 umzuleiten.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kraftfahrzeugs 500. Falls nicht anders erwähnt, sind die Komponenten der 7 im Wesentlichen ähnlich denen mit Bezug auf 1–4 und 6 oben beschriebenen, ausgenommen, dass die Kennzeichen jeweils durch Bezugszeichen 400 und 100 ergänzt wurden. In der Ausführungsform der 7 ist ein Motor 510 mit einer Radachse 530 derart gekoppelt, dass die Zentralmotorachse 511 einen spitzen Winkel mit der Ausdehnung eines flachen und ebenen Bodens l₂ bildet. Im Gegensatz zu 6 erstreckt sich die Welle 512 hin zum vorderen Ende 504 des Kraftfahrzeugs 500, so dass der Motor 510 näher am vorderen Ende 504 des Kraftfahrzeugs 500 angeordnet ist, als die Radachse 530 angeordnet ist. Die Länge der Welle 512 kann in beliebiger Weise variiert werden, wobei sowohl der Abstand zwischen dem Motor 510 und Radachse 530 als auch die Position des Motors 510 innerhalb des Kraftfahrzeugs 500 angepasst werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann der Motor 510 angrenzend an einen oder mehrere Rücksitze 506 des Kraftfahrzeugs 500 angeordnet werden.
Nochmals mit Bezug auf 6 kann die Position eines Motors innerhalb eines Kraftfahrzeuges ausgewählt werden, und zwar entweder vor oder hinter der Radachse. Die Position des Motors 510 kann derart ausgewählt werden, um die Gewichtseigenschaften des Kraftfahrzeugs 500 anzupassen. Für ein Kraftfahrzeug ist eine gleichmäßig zwischen den Vorder- und Hinterrädern verteilte Gewichtsverteilung wünschenswert. Durch Anpassen der Länge der Welle 512, als auch der nach vorne oder hinten gerichteten Projektion der Welle 512, kann die Gewichtsverteilung des Kraftfahrzeugs 500 über den Rädern angepasst werden. Eine solche Positionsanpassung ist ein weiterer Vorteil eines axial versetzten Motors gegenüber einem koaxialen Motor.
Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung dargestellt wurde, wird bevorzugt, dass eine große Anzahl an Variationen existiert. Es wird außerdem bevorzugt, dass die hierin beschriebene beispielhafte Ausführungsform bzw. Ausführungsformen den Umfang, die Anwendbarkeit oder Konfiguration des beanspruchten Gegenstandes in keiner Weise beschränken sollen. Vielmehr gibt die vorangegangene detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zur Ausführung der beschriebenen Ausführungsform oder Ausführungsformen an die Hand. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen hinsichtlich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den durch die Ansprüche definierten Umfang zu verlassen, was bekannte Äquivalente und zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Patentanmeldung vorhersehbare Äquivalente umfasst.
Weitere Ausführungsformen

1. Kraftfahrzeug, umfassend: Eine Radachse mit einer longitudinalen Erstreckung entlang einer ersten Achse, wobei die Radachse mit wenigstens einem Rad gekoppelt ist; und einen Motor, welcher mit der Radachse gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, die Radachse zu drehen, wobei der Motor dazu eingerichtet ist, um eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist.
2. Kraftfahrzeug nach Ausführungsform 1, wobei der Motor mit der Radachse mittels einer Getriebeanordnung gekoppelt ist, wobei die Getriebeanordnung dazu eingerichtet ist, um Kraft von dem Motor auf die Radachse zu übertragen.
3. Kraftfahrzeug nach Ausführungsform 1, wobei der Motor einen Elektromotor umfasst.
4. Kraftfahrzeug nach Ausführungsform 1, wobei der Motor einen Axial-Flux-Motor umfasst.
5. Kraftfahrzeug nach Ausführungsform 1, wobei der Motor mit der Radachse durch eine Welle gekoppelt ist, wobei die Welle sich im Wesentlichen senkrecht zu der Radachse erstreckt.
6. Kraftfahrzeug nach Ausführungsform 1, wobei der Motor derart angeordnet ist, dass die zweite Achse im Wesentlichen senkrecht zu einer Grundebene des Kraftfahrzeugs ist.
7. Kraftfahrzeug nach Ausführungsform 1, wobei der Motor ein rotierendes Element mit einer Mehrzahl von Speichen umfasst, welche sich radial nach außen von der zweiten Achse erstrecken.
8. Kraftfahrzeug nach Ausführungsform 7, wobei wenigstens eine von der Mehrzahl von Speichen aus Karbonfasermaterial zusammengesetzt ist.
9. Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Antriebssystem umfasst: Eine Radachse mit einer Längserstreckung entlang einer ersten Achse; einen Motor mit einer rotierenden Komponente, welche dazu eingerichtet ist, um eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist; und eine Welle, welche den Motor und die Radachse miteinander koppelt, wobei der Motor von der Radachse entlang der zweiten Achse versetzt ist, und wobei die Welle dazu eingerichtet ist, Kraft von dem Motor auf die Radachse zu übertragen.
10. Antriebssystem nach Ausführungsform 9, wobei das Kraftfahrzeug ein vorderes Ende aufweist und der Motor näher am vorderen Ende des Kraftfahrzeugs als an der Radachse positioniert ist.
11. Antriebssystem nach Ausführungsform 10, wobei die zweite Achse sich in einer ersten Richtung von der Radachse erstreckt, wobei die erste Richtung einen Winkel von weniger als 90 Grad mit einer Karosserieebene des Kraftfahrzeugs bildet.
12. Antriebssystem nach Ausführungsform 10, wobei das Kraftfahrzeug weiterhin einen Rücksitz aufweist und der Motor an den Rücksitz angrenzend angeordnet ist.
13. Antriebssystem nach Ausführungsform 9, wobei das Kraftfahrzeug ein rückwärtiges Ende aufweist und der Motor näher am rückwärtigen Ende des Kraftfahrzeugs als an der Radachse positioniert ist.
14. Antriebssystem nach Ausführungsform 9, wobei die Radachse eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs ist.
15. Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Antriebssystem umfasst: Eine Radachse mit einer longitudinalen Erstreckung entlang einer ersten Achse; einen Motor, welcher dazu eingerichtet ist, um eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die zweite Achse im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse ist, wobei die zweite Achse von der ersten Achse versetzt ist; eine Welle, welche den Motor und die Radachse miteinander koppelt, wobei der Motor von der Radachse entlang der zweiten Achse mittels der Welle versetzt ist, wobei die Welle dazu eingerichtet ist, Kraft vom Motor auf die Radachse zu übertragen; und eine Getriebeanordnung, welche die Welle mit der Radachse koppelt, wobei die Getriebeanordnung dazu eingerichtet ist, um Kraft von der Welle auf die Radachse zu übertragen.
16. Antriebssystem nach Ausführungsform 15, wobei die Radachse eine Vorderachse des Kraftfahrzeugs ist.
17. Antriebssystem nach Ausführungsform 15, wobei der Motor ein rotierendes Element mit einer Mehrzahl von Speichen umfasst, wobei wenigstens eine von der Mehrzahl von Speichen aus Karbonfasermaterial zusammengesetzt ist.
18. Antriebssystem nach Ausführungsform 15, wobei die zweite Achse im Wesentlichen senkrecht zu einer Bodenebene des Kraftfahrzeugs ist.
19. Antriebssystem nach Ausführungsform 15, wobei die zweite Achse sich in einer ersten Richtung von der Radachse erstreckt, wobei die erste Richtung einen Winkel von weniger als 90 Grad mit einer Karosserieebene des Kraftfahrzeugs bildet.
20. Antriebssystem nach Ausführungsform 19, wobei das Kraftfahrzeug ein vorderes Ende aufweist und die erste Richtung sich zum vorderen Ende des Kraftfahrzeugs erstreckt.

Claims

Kraftfahrzeug, umfassend: Eine Radachse mit einer longitudinalen Erstreckung entlang einer ersten Achse, wobei die Radachse mit wenigstens einem Rad gekoppelt ist; und einen Motor, welcher mit der Radachse gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, die Radachse zu drehen, wobei der Motor dazu eingerichtet ist, um eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Motor mit der Radachse mittels einer Getriebeanordnung gekoppelt ist, wobei die Getriebeanordnung dazu eingerichtet ist, um Kraft von dem Motor auf die Radachse zu übertragen.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Motor einen Elektromotor und/oder einen Axial-Flux-Motor umfasst.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Motor mit der Radachse durch eine Welle gekoppelt ist, wobei die Welle sich im Wesentlichen senkrecht zu der Radachse erstreckt.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Motor derart angeordnet ist, dass die zweite Achse im Wesentlichen senkrecht zu einer Grundebene des Kraftfahrzeugs ist.
Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Antriebssystem umfasst: Eine Radachse mit einer Längserstreckung entlang einer ersten Achse; einen Motor mit einer rotierenden Komponente, welche dazu eingerichtet ist, um eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die erste Achse im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Achse ist; und eine Welle, welche den Motor und die Radachse miteinander koppelt, wobei der Motor von der Radachse entlang der zweiten Achse versetzt ist, und wobei die Welle dazu eingerichtet ist, Kraft von dem Motor auf die Radachse zu übertragen.
Antriebssystem nach Anspruch 6, wobei das Antriebssystem ein vorderes Ende aufweist, welches dem vorderen Ende des Kraftfahrzeugs entspricht und wobei der Motor näher zu dem vorderen Ende des Antriebssystems angeordnet ist als zu der Radachse.
Antriebssystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Antriebssystem ein hinteres Ende aufweist, welches dem hinteren Ende des Kraftfahrzeugs entspricht und wobei der Motor näher an dem hinteren Ende des Antriebssystems angeordnet ist als zu der Radachse.
Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Antriebssystem umfasst: Eine Radachse mit einer longitudinalen Erstreckung entlang einer ersten Achse; einen Motor, welcher dazu eingerichtet ist, um eine zweite Achse zu rotieren, wobei der Motor derart ausgerichtet ist, dass die zweite Achse im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse ist, wobei die zweite Achse von der ersten Achse versetzt ist; eine Welle, welche den Motor und die Radachse miteinander koppelt, wobei der Motor von der Radachse entlang der zweiten Achse mittels der Welle versetzt ist, wobei die Welle dazu eingerichtet ist, Kraft vom Motor auf die Radachse zu übertragen; und eine Getriebeanordnung, welche die Welle mit der Radachse koppelt, wobei die Getriebeanordnung dazu eingerichtet ist, um Kraft von der Welle auf die Radachse zu übertragen.
Antriebssystem nach Anspruch 9, wobei das Antriebssystem ein vorderes Ende aufweist, welches dem vorderen Ende des Kraftfahrzeugs entspricht und wobei die Radachse eine Vorderachse des Antriebssystems ist.