DE102011056046A1 - Antriebsstrang eines rein elektrisch allradbetreibbaren Kraftfahrzeuges - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang(1) eines rein elektrisch allradbetreibbaren Kraftfahrzeuges, mit einer ersten Achse (2), die ein Differential (23) aufweist, mit einer zweiten Achse (3), die ein Differential (26) aufweist, sowie mit mindestens einer Elektromaschine (11, 32) zum Antreiben der beiden Achsen (2, 3). Bei einem solchen Antriebsstrang ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die mindestens eine Elektromaschine (11, 32) quer zur Fahrtrichtung (4) des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und über ein Stirnradgetriebe (12) mit der ersten Achse (2) des Antriebsstrangs (1) verbunden ist, sowie die erste Achse (2) und die zweite Achse (3) jeweils ein Tellerrad (25) aufweisen, wobei die Tellerräder (25) über eine Welle (27) verbunden sind, wobei die Welle (27) an ihren jeweiligen Enden ein Ritzel (28) aufweist, das in ein jeweiliges Tellerrad (25) eingreift. Ein solcher Antriebsstrang ermöglicht mit baulich einfachen, insbesondere standardisierten Mitteln, den Antriebsstrang von einem Ausgangszustand mit nur einer angetriebenen Achse auf Allradantrieb umzurüsten.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines rein elektrisch allradbetreibbaren Kraftfahrzeuges, mit einer ersten Achse, die ein Differential aufweist, mit einer zweiten Achse, die ein Differential aufweist, sowie mit mindestens einer Elektromaschine zum Antreiben der beiden Achsen.
- Ein solcher Antriebsstrang, der für ein elektrisch antreibbares Erdbewegungsfahrzeug oder für ein landwirtschaftliches Fahrzeug mit Vierradantrieb Verwendung findet, ist aus der
DE 600 13 340 T2 bekannt. Dieser Antriebsstrang weist zwei Elektromaschinen auf, die längs zur Fahrtrichtung oberhalb der einen, hinteren Achse, angeordnet sind, und mit einem Stirnradgetriebe zusammenwirken, das vor der Hinterachse angeordnet ist. Das Getriebe ist über eine Welle oder zwei Wellen mit den Differentialen verbunden, die den beiden Achsen, somit der Hinterachse und der Vorderachse zugeordnet sind. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang bei einem rein elektrisch zu betreibenden Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem mit baulich einfachen, insbesondere standardisierten Mitteln der Antriebsstrang von einem Ausgangszustand mit nur einer angetriebenen Achse auf Allradantrieb umgerüstet werden kann.
- Gelöst wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang, der gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
- Der Antriebsstrang des rein elektrisch allradbetreibbaren Kraftfahrzeuges weist somit eine erste Achse mit Differential und eine zweite Achse mit Differential auf. Ferner ist bei dem Antriebsstrang mindestens eine Elektromaschine, die quer zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Diese mindestens eine Elektromaschine ist über ein Stirnradgetriebe mit einer ersten Achse des Antriebsstrangs verbunden. Die erste Achse und die zweite Achse weisen jeweils ein Tellerrad auf. Die Tellerräder sind über eine Welle verbunden, wobei diese an ihren jeweiligen Enden ein Ritzel aufweist, das in ein jeweiliges Tellerrad eingreift. Diese der Welle zugeordneten Ritzel und/oder die entsprechenden Tellerräder können unterschiedlich groß sein, somit verschiedene Übersetzungen im Zusammenwirken mit den zugeordneten Tellerrädern bedingen.
- Es ist insbesondere eine einzige Elektromaschine vorgesehen, oder aber zwei Elektromaschinen vorgesehen, von denen eine mittels einer schaltbaren Kupplung abkoppelbar ist. Es ist deshalb nicht erforderlich, dass beide Elektromaschinen gleichzeitig angetrieben werden.
- Der Antriebsstrang kann aufgrund der beschriebenen Gestaltung im Bereich der ersten Achse und der Elektromaschine sowie des dazwischen befindlichen Stirnradgetriebes sehr kompakt gestaltet sein. Das Drehmoment der Elektromaschine lässt sich über das Stirnradgetriebe mit einem sehr guten Wirkungsgrad auf die erste Welle übertragen.
- Der Antriebsstrang findet vorzugsweise bei einem Kraftfahrzeug Verwendung, das als Personenkraftwagen ausgebildet ist. Es handelt sich bei diesem Personenkraftwagen insbesondere um einen Sportwagen. Dieses Kraftfahrzeug, insbesondere der Personenkraftwagen bzw. der Sportwagen, ist vorzugsweise als Heckantrieb ausgebildet. Die mindestens eine Elektromaschine ist somit im hinteren Bereich des Kraftfahrzeuges bzw. des Antriebsstrangs angeordnet. Die erste Achse befindet sich somit vor der Elektromaschine. Mittels der Elektromaschine wird zunächst die erste Achse angetrieben und über das Tellerrad der ersten Achse, die Welle und das Tellerrad der zweiten Achse die zweite Achse angetrieben, bei der es sich insbesondere um die vordere Achse handelt.
- Grundsätzlich kann das Kraftfahrzeug aber als Frontantrieb ausgebildet sein. In diesem Fall befindet sich die elektrische Maschine somit im Bereich der zweiten, vorderen Achse des Antriebsstrangs, insbesondere vor dieser Achse.
- Die dem Antriebsstrang zugeordneten Räder sind insbesondere einzeln über Gelenkwellen mit diesem verbunden. Der Antriebsstrang weist in diesem Fall keine Starrachsen auf.
- Das Differential der ersten Achse kann unterschiedlich gestaltet sein. Es ist insbesondere als konventionelles, somit offenes Differential ausgebildet oder als Torque-Vectoring-Differential mit Planetengetriebe und Bremsen ausgebildet. Ein solches Differential ist aus dem Stand der Technik bekannt. Es ermöglicht, die Räder der ersten Achse mit einem unterschiedlichen Drehmoment mittels der Elektromaschine anzutreiben.
- Die Tellerräder der ersten und zweiten Achse dienen im Zusammenwirken mit der Welle und deren Ritzeln der Übertragung eines Drehmoments von der ersten Achse auf die zweite Achse. Hierbei ist es baulich von besonderem Vorteil, wenn das Tellerrad jeweils am Differential der ersten und der zweiten Achse vorgesehen ist. Insbesondere ist das Tellerrad mit einem Differentialgehäuse des Differentials verbunden. Zusätzlich kann die Welle noch eine regelbare Kupplung, insbesondere eine Hang-On Kupplung, aufweisen, um die beiden Achsen zu koppeln oder entkoppeln zu können.
- Damit ergibt sich die einfache Möglichkeit, ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit nur einer angetriebenen Achse, ohne zusätzliche Elektromaschine, für die andere Achse mit Allradantrieb umzurüsten. Insbesondere ergibt sich die Möglichkeit, eine von herkömmlichen Allradfahrzeugen bereits bekannte Technik, somit eine Technik, die bei bekannten, mittels Brennkraftmaschinen angetriebenen Allradfahrzeugen Verwendung findet, für wesentliche Teilbereiche des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs zu verwenden. Dies betrifft insbesondere die Momentenübertragung von der ersten Achse zur zweiten Achse. So ist es beispielsweise bekannt, dass die Welle zusätzlich die regelbare Kupplung, insbesondere die Hang-On Kupplung aufweist. Auch kann die Welle in bekannter Art und Weise als Gelenk-/Kardanwelle ausgebildet sein. Es besteht insbesondere die Möglichkeit, die von herkömmlichen Allradfahrzeugen bereits bekannte Kombination aus Gelenk-/Kardanwelle mit Hang-On Kupplung und angeschlossener Fahrzeugachse, ohne weitere Modifikationen, bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang zu verwenden.
- Optional kann vorgesehen sein, dass das Stirnradgetriebe schaltbar ist. Grundsätzlich ist dies aber nicht erforderlich, weil ein Getriebe mit konstanter Übersetzung durchaus ausreichend ist.
- Das Stirnradgetriebe weist vorzugsweise zwischen der Abtriebswelle der Elektromaschine und der ersten Achse eine Zwischenwelle auf. Hierdurch ist eine stärkere Untersetzung der Drehzahl der Elektromaschine möglich.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigt:
-
1 eine Prinzipdarstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs. - Das Ausführungsbeispiel gemäß der
1 veranschaulicht einen Antriebsstrang1 für ein rein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, konkret einen Sportwagen, handelt. - Der Antriebsstrang
1 mit Einzelradaufhängung weist eine erste, hintere Achse2 und eine zweite, vordere Achse3 auf. Bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung4 des Kraftfahrzeugs, nachfolgend kurz als Fahrtrichtung bezeichnet, weist die hintere Achse2 einen linken Achsabschnitt5 und einen rechten Achsabschnitt6 auf. Die vordere Achse3 weist einen linken Achsabschnitt7 und einen rechten Achsabschnitt8 auf. Bei den Achsabschnitten5 und6 sind Hinterräder9 mit den Achsabschnitten7 und8 Vorderräder10 verbunden. Die genannten Achsabschnitte5 bis8 weisen jeweils Gelenkwellen auf. - Hinter der hinteren Achse
2 sind zwei Elektromaschinen11 ,32 und ein Stirnradgetriebe12 des Antriebsstrangs1 angeordnet. Die Elektromaschinen sind quer zur Fahrtrichtung4 angeordnet. Die Rotationsachse der Elektromaschinen11 und32 , dargestellt durch deren jeweilige Abtriebswelle13 , ist somit parallel zur hinteren Achse2 angeordnet. Der Stator der jeweiligen Elektromaschine11 ,32 ist mit der Bezugsziffer14 , der Rotor der jeweiligen Elektromaschine11 ,32 , mit dem die Abtriebswelle13 verbunden ist, ist mit der Bezugsziffer15 bezeichnet. Gelagert ist der jeweilige Rotor15 in zwei Lagern16 . - Das die Stirnradverzahnung aufweisende Getriebe
12 weist ein drehfest mit den Abtriebswellen13 der Elektromaschinen11 ,32 verbundenes Ritzel17 und ein mit diesem kämmendes Stirnrad18 auf, wobei letztgenanntes in einer Zwischenwelle19 des Stirnradgetriebes12 gelagert und drehfest mit der Zwischenwelle19 verbunden ist. Mit der Zwischenwelle19 ist, auf der der elektrischen Maschine11 zugewandten Seite dieser Zwischenwelle19 , ein Ritzel20 verbunden, das mit einem Stirnrad21 zusammenwirkt. Dieses treibt über ein Differential die hintere Achse2 an. - Der Abtriebswelle
13 der Elektromaschine11 ist eine schaltbare Trennkupplung33 zugeordnet, so dass ein Antrieb nur über die Elektromaschine32 oder über beide Elektromaschinen11 ,32 möglich ist. - Die Abtriebswelle
13 und die Zwischenwelle19 sind parallel zueinander angeordnet, ferner ist die Zwischenwelle19 parallel zur hinteren Achse angeordnet. Gelagert ist die Zwischenwelle19 in Lagern22 . - Die Elektromaschine
11 ,32 sind somit über das Stirnradgetriebe12 mit der hinteren Achse2 verbunden, um diese anzutreiben. Zudem weist diese hintere, elektrisch angetriebene Achse2 ein Differential23 auf. Das Differential23 ist entweder ein konventionelles, somit offenes Differential oder ein Torque-Vectoring-Differential mit Planetengetriebe und Bremsen24 . Gelagert sind die Achsabschnitte5 und6 der hinteren Achse2 in Lagern25 und im Differential23 . - Um die zweite, vordere Achse antreiben zu können, weisen sowohl die erste, hintere, angetriebene Achse
2 als auch die zweite, vordere Achse3 jeweils ein Tellerrad25 auf. Das eine Tellerrad25 ist am Differential23 vorgesehen, insbesondere mit einem Differentialgehäuse dieses Differentials23 verbunden. Das andere Tellerrad25 ist an einem Differential26 der vorderen Achse3 vorgesehen, insbesondere gleichfalls mit einem Differentialgehäuse dieses Differentials26 verbunden. Die beiden Tellerräder25 sind über eine Welle27 verbunden, die an ihren jeweiligen Enden ein Ritzel28 trägt. Die Welle27 weist zusätzlich eine regelbare Kupplung29 in Art einer Hang-On Kupplung auf. Da ein jeweiliges Ritzel28 in ein jeweiliges Tellerrad25 eingreift, kann mittels der Welle27 ein Drehmoment von der ersten, angetriebenen, hinteren Achse2 auf die zweite, vordere Achse3 übertragen werden. Die Tellerräder25 und/oder die Ritzel28 können unterschiedlich groß sein. - Bei Ausbildung des Differentials
23 als Torque-Vectoring-Differential lassen sich in die Achsabschnitte5 und6 unterschiedliche Drehmomente einleiten. Die Möglichkeit des Torque-Vectoring ist in der Figur durch die Angabe ΔT veranschaulicht. - Damit ergibt sich eine einfache Möglichkeit, ein rein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit nur einer angetriebenen Achse, gemäß Ausführungsbeispiel der hinteren Achse
2 , ohne zusätzliche Elektromaschine, somit nur unter Verwendung der einen Elektromaschine11 , mit Allradantrieb auszurüsten. Insbesondere ergibt sich die Möglichkeit, die von herkömmlichen Allradfahrzeugen bekannte Kombination aus der Welle27 , die als Gelenk-/Kardanwelle ausgebildet sein kann, mit Kupplung29 , die insbesondere als Hang-On Kupplung ausgebildet ist, und angeschlossener Fahrzeugachse, ohne weitere Modifikationen in einem rein elektrischen Fahrzeug zu verwenden. - Mit der Bezugsziffer
30 sind die Lager der Welle27 bezeichnet, die beidseits der Kupplung29 angeordnet sind. Der jeweilige Achsabschnitt7 bzw.8 . ist in einem Lager31 sowie im Differential26 gelagert. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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Claims (12)
- Antriebsstrang(
1 ) eines rein elektrisch allradbetreibbaren Kraftfahrzeuges, mit einer ersten Achse (2 ), die ein Differential (23 ) aufweist, mit einer zweiten Achse (3 ), die ein Differential (26 ) aufweist, sowie mit mindestens einer Elektromaschine (11 ,32 ) zum Antreiben der beiden Achsen (2 ,3 ), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektromaschine (11 ,32 ) quer zur Fahrtrichtung (4 ) des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und über ein Stirnradgetriebe (12 ) mit der ersten Achse (2 ) des Antriebsstrangs (1 ) verbunden ist, sowie die erste Achse (2 ) und die zweite Achse (3 ) jeweils ein Tellerrad (25 ) aufweisen, wobei die Tellerräder (25 ) über eine Welle (27 ) verbunden sind, wobei die Welle (27 ) an ihren jeweiligen Enden ein Ritzel (28 ) aufweist, das in ein jeweiliges Tellerrad (25 ) eingreift. - Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (
2 ) eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs ist. - Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektromaschine (
11 ,32 ) hinter der Hinterachse (2 ) angeordnet ist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Antriebsstrang (
1 ) eines Personenkraftwagens, insbesondere eines Sportwagens, ist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine einzige Elektromaschine (
32 ) aufweist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei Elektromaschinen (
11 ,32 ) aufweist, wobei eine Elektromaschine (11 ) mittels einer schaltbaren Kupplung (33 ) abkoppelbar ist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (
23 ) der ersten Achse (2 ) ein konventionelles offenes Differential oder ein Torque-Vectoring-Differential, insbesondere mit Planetengetriebe und Bremsen (24 ), ist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Differential (
23 ) der ersten Achse (2 ) und/oder das Differential (26 ) der zweiten Achse (3 ) ein Tellerrad (25 ) aufweist. - Antriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerrad (
25 ) mit einem Differentialgehäuse des Differentials verbunden ist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnradgetriebe (
12 ) zwischen einer Abtriebswelle (13 ) der Elektromaschine (11 ) bzw. Abtriebswellen (13 ) der Elektromaschinen (11 ,32 ) und der ersten Achse (2 ) eine Zwischenwelle (19 ) aufweist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnradgetriebe (
12 ) nicht schaltbar oder schaltbar ist. - Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (
27 ) eine regelbare Kupplung (29 ), insbesondere eine Hang-On Kupplung aufweist.
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