DE102011080236A1

DE102011080236A1 - Antriebsvorrichtung für ein einzelnes Rad eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011080236A1
Application number: DE102011080236A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Mair; Stepan Pollmeyer; Martin Münster
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-02-07
Also published as: WO2013017369A1; US20140144718A1; CN103732433A; EP2739497A1; US9227506B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine radnahe Antriebsvorrichtung für ein einzelnes Rad eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein elektrisches Antriebsmittel mit zumindest einer Antriebswelle für das Rad, und ein Getriebe, welches mit der zumindest einen Antriebswelle zur Übertragung von Drehmomenten zum Antrieb des Rades zusammen, und das mit dem einzelnen Rad verbindbar ist, wobei eine Sperreinrichtung zur Sperrung des Rades angeordnet ist, welche ausgebildet ist, das Getriebe und/oder die Antriebswelle zu blockieren. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Fahrzeugachse, eine Verwendung einer radnahen Antriebsvorrichtung sowie eine Verwendung einer Fahrzeugachse.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine radnahe Antriebsvorrichtung für ein einzelnes Rad eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein elektrisches Antriebsmittel mit zumindest einer Antriebswelle für das Rad und ein Getriebe, welches mit der zumindest einen Antriebswelle zur Übertragung von Drehmomenten zum Antrieb des Rades zusammenwirkt und das mit dem einzelnen Rad verbindbar ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Fahrzeugachse für zwei Räder eines Kraftfahrzeugs sowie eine Verwendung einer Antriebsvorrichtung und eine Verwendung einer Fahrzeugachse.
Obwohl auf beliebige Antriebsvorrichtungen anwendbar, wird die Antriebsvorrichtung in Bezug auf einen radnahen Antrieb ein einzelnes Rad eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
Der Begriff "radnah" im Zusammenhang mit der Antriebsvorrichtung umfasst bevorzugt weder einen Radnabenantrieb noch einen Zentralantrieb, der mehrere Räder über ein Getriebe antreibt.
Jedes Fahrzeug, welches für den Verkehr auf öffentlichen Straßen zugelassen ist, also insbesondere Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, benötigen neben einer Betriebsbremse zum Abbremsen eines Fahrzeugs auch eine Feststellbremse, welche das Fahrzeug im Stand gegen Wegrollen sichert. Bei Fahrzeugen mit Handschaltgetriebe ist es bekannt, die Feststellbremse als sogenannte Handbremse auszubilden, die über einen manuell zu betätigenden Parkhebel aktiviert wird. Der Parkhebel ist üblicherweise mit einer lösbaren Blockiereinrichtung zur Festlegung des Parkhebels in zumindest einer Parkstellung vorgesehen, meist in Form einer ratschenartigen Rasteinrichtung. Zum Lösen der Blockiereinrichtung ist am Ende des Parkhebels ein Knopf vorgesehen.
Bei Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe ist neben der Feststellbremse zusätzlich eine Parksperre vorgesehen, die mittels des Getriebewahlhebels im Stand des Fahrzeugs einlegbar ist und das Fahrzeug zusätzlich zur Feststellbremse gegen Wegrollen sichert. Die Parksperre ist dabei im zentralen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zwischen Motor und Radachsen angeordnet.
Bei Elektrofahrzeugen mit Radnabenantrieb ist kein zentraler Antriebsstrang vorhanden, sodass bei einem Elektrofahrzeug lediglich die Bereitstellung eines gewissen Schleppmoments des Elektromotors bewirkt wird. Nachteilig ist jedoch dabei, dass das Schleppmoment des Elektromotors nur bei im Wesentlichen ebener Strecke ausreichend ist ein Wegrollen des Fahrzeugs zu verhindern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine zuverlässigere Sicherung eines Elektrofahrzeugs gegen Wegrollen, insbesondere auch bei stark abschüssigen Straßen, zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird bei einer radnahen Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass eine Sperreinrichtung zur Sperrung des Rades angeordnet ist, welche ausgebildet ist, das Getriebe und/oder die Antriebswelle zu blockieren.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine Fahrzeugachse mit den Merkmalen des Anspruches 12, durch eine Verwendung einer Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 14 und durch eine Verwendung einer Fahrzeugachse gemäß Anspruch 15 gelöst.
In Anspruch 1 ist eine radnahe Antriebsvorrichtung für ein einzelnes Rad eines Kraftfahrzeugs definiert, umfassend ein elektrisches Antriebsmittel mit zumindest einer Antriebswelle für das Rad, und ein Getriebe, welches mit der zumindest einen Antriebswelle zur Übertragung von Drehmomenten zum Antrieb des Rades zusammenwirkt, und das mit dem einzelnen Rad verbindbar ist und die radnahe Antriebsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperreinrichtung zur Sperrung des Rades angeordnet ist, welche ausgebildet ist, das Getriebe und/oder die Antriebswelle zu blockieren.
In Anspruch 12 ist eine Fahrzeugachse, insbesondere Verbundlenkerachse, für zwei Räder eines Kraftfahrzeugs definiert, umfassend ein Torsionsprofil, zwei Längslenker, die auf verschiedenen Seiten des Torsionsprofils angeordnet sind und die jeweils mit einem Radträger für jeweils eines der Räder des Kraftfahrzeugs verbunden sind und die Fahrzeugachse ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Antriebsvorrichtung für die Räder angeordnet ist, welche zum Antrieb eines einzelnen Rades ausgebildet ist und dass die Antriebsvorrichtung, insbesondere ein Getriebe der Antriebsvorrichtung, als Längslenker ausgebildet ist.
Außerdem löst eine Verwendung einer Antriebsvorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–11 zum Antrieb eines einzelnen Rades eines Elektrofahrzeugs definiert die oben genannte Aufgabe.
Außerdem kann die Fahrzeugachse gemäß zumindest einem der Ansprüche 12 bis 13 in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Elektrofahrzeug verwendet werden.
Durch die Anordnung einer Sperrvorrichtung, die in das Getriebe und/oder die Antriebswelle des elektrischen Antriebsmittels eingreift, sodass das Rad, welches mit der Antriebsvorrichtung über das Getriebe verbunden ist, blockiert, wird ein Ab- oder Wegrollen des Elektrofahrzeugs mit einer radnahen Antriebsvorrichtung zuverlässig vermieden. Darüber hinaus bietet insbesondere die radnahe Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil, dass beispielsweise ein Festsetzen oder Festrosten von Bremsbacken der Betriebsbremse für das jeweilige Rad, wie dies bei kalten Witterungsbedingungen und älteren Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor bei der Feststellbremse auftritt, reduziert werden kann, da ein Teil der Festhaltekraft durch die Parksperre bereitgestellt wird. Darüber hinaus wird auch sichergestellt, dass jedes einzelne Rad separat durch die Sperreinrichtung gehalten wird. Dies erhöht ebenfalls die Zuverlässigkeit, da bei unebenen Fahrbahnen oder beim Parken des Elektrofahrzeugs am Fahrbahnrand beispielsweise nicht alle Räder in reibschlüssigem Kontakt mit der Fahrbahnoberfläche stehen und so ein Fahrzeug leichter wegrollt, wenn die Haltekraft nur auf ein Rad einer Fahrzeugachse wirkt. Dies wird durch die Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 zuverlässig vermieden, da jedes einzelne der Räder durch die Sperreinrichtung blockiert wird im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Handschaltgetriebe, bei denen eine Sicherung des Fahrzeugs gegen Wegrollen mittels der Feststellbremse, welche im Allgemeinen nur auf die Hinterräder wirkt, vorgenommen wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Zweckmäßigerweise umfasst die Sperreinrichtung eine Klinke und eine Verzahnung, die zur Sperrung in Eingriff bringbar sind. Der Vorteil hierbei ist, dass damit auf einfache und zuverlässige Weise eine Sperrung des Getriebes und/oder der Antriebswelle ermöglicht wird. Die Verzahnung kann hierfür mittelbar oder unmittelbar an der Antriebswelle oder im Getriebe selbst angeordnet. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Sperreinrichtung kostengünstig herstellbar ist.
Vorteilhafterweise ist die Sperreinrichtung elektrisch betätigbar. Unter elektrisch betätigbar fallen insbesondere auch eine elektromechanische, elektropneumatische, oder sonstwie geartete Betätigung der Sperreinrichtung zumindest teilweise mit elektrischen Mitteln. Auf diese Weise kann die Betätigung der Sperreinrichtung in dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs mittels eines einfachen Schalters erfolgen, sodass mechanische Hebel, wie in Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe für eine Parksperre üblich, entfallen können. Damit kann auch Bauraum im Mitteltunnel des Fahrgastraumes gespart werden. Dieser kann dann für eine Bedienung von Navigationssystemen, Multi-Media-Systemen, etc. genutzt werden.
Zweckmäßigerweise ist ein, insbesondere elektrischer und/oder mechanischer, Energiespeicher angeordnet, der mit der Sperreinrichtung zu deren Betätigung zusammenwirkt. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit der Sperreinrichtung noch weiter erhöht, da beispielsweise im Falle eines Stromausfalles in einer Bordelektronik des Kraftfahrzeugs, eine Betätigung der Sperreinrichtung weiter möglich ist.
Vorteilhafterweise ist die Sperreinrichtung an der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmittels angeordnet. Auf diese Weise wird die auf die Sperreinrichtung wirkende Fahrzeugslast durch das Rad auf das zwischen der Sperreinrichtung und Rad angeordnete Getriebe reduziert, sodass die Sperreinrichtung eine niedrigere Haltekraft bereitstellen muss, als dies bei einer direkten Beaufschlagung der Sperreinrichtung am Rad erforderlich wäre. Ist die Sperreinrichtung betätigt, werden sämtliche Verzahnungen, Lager, etc. des Getriebes belastet und reduzieren letztendlich die durch die Sperreinrichtung aufzubringende Haltekraft für das Rad.
Zweckmäßigerweise umfasst das Getriebe zumindest eine Übersetzungseinrichtung. Dadurch ist zum einen eine flexible Anpassung des durch das elektrische Antriebsmittel bereitgestellten Drehmoments auf das Rad möglich. Zum anderen wird die auf die Sperreinrichtung wirkende Fahrzeuglast durch die Übersetzungseinrichtung im Getriebe weiter reduziert.
Vorteilhafterweise ist die Sperreinrichtung zwischen der zumindest einen Übersetzungseinrichtung und dem elektrischem Antriebsmittel angeordnet. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit die Sperreinrichtung gegenüber äußeren Umwelteinflüssen unempfindlich ist und so die Lebensdauer der Sperreinrichtung erhöht werden kann. Darüber hinaus kann die Sperreinrichtung in einen Schmierkreislauf des Getriebes in einfacher Weise integriert werden, ohne dass eine hohe Anzahl von zusätzlichen Kanälen, etc. für die Schmierung der Sperreinrichtung angeordnet werden müssen.
Zweckmäßigerweise ist die Sperreinrichtung an der der Übersetzungseinrichtung abgewandten Seite der Antriebswelle angeordnet. Ist beispielsweise die Sperreinrichtung am Ende der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmittels angeordnet, ist die Sperreinrichtung von außen einfacher zugänglich und kann daher leichter gewartet werden. Darüber hinaus kann diese auf einfache Weise in bereits bestehende Antriebsvorrichtungen integriert und/oder nachgerüstet werden.
Vorteilhafterweise ist die Sperreinrichtung an der zumindest einen Übersetzungseinrichtung angeordnet. Dadurch können die jeweiligen Verzahnungen und/oder Zahnräder, etc. der Übersetzungseinrichtung genutzt werden, um entsprechend die Sperreinrichtung zumindest teilweise auszubilden. Auf diese Weise ist kein zusätzliches Bauteil erforderlich, um die Antriebswelle zu blockieren. Dies senkt insgesamt die Herstellungskosten der Antriebsvorrichtung. So ist es beispielsweise möglich, die entsprechende Verzahnung für eine Sperreinrichtung bei einer Übersetzungseinrichtung in Form eines Planetengetriebes durch einen Steg des Planetengetriebes bereitzustellen. Bei einer Ritzel-Stirnrad-Anordnung kann die Verzahnung der Sperreinrichtung durch das Stirnrad ermöglicht werden, sodass zum einen der Platzbedarf für die Sperreinrichtung möglichst gering gehalten werden kann und zum anderen auf diese Weise eine kostengünstige Sperreinrichtung ermöglicht wird, da ein Bauteil für die sonst erforderliche Verzahnung entfallen kann.
Zweckmäßigerweise ist die Sperreinrichtung an einer Ausgangswelle der zumindest einen Übersetzungseinrichtung angeordnet. Auf diese Weise sind je nach Lage oder Position der Übersetzungseinrichtung im Getriebe, beispielsweise wenn die Ausgangswelle direkt an dem Radlager gelagert und die Sperreinrichtung an dieser Ausgangswelle angeordnet ist, die weiteren Getriebekomponenten zwischen Sperreinrichtung und Antriebswelle lastfrei, was die Lebensdauer dieser Getriebekomponenten wesentlich erhöht. Ist die Sperreinrichtung an der Übersetzungseinrichtung angeordnet, die direkt auf der einen Seite mit der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmittels verbunden ist, wird eine niedrige Haltekraft zur Sperrung eines Rades durch die Sperreinrichtung benötigt, da weitere Getriebekomponenten zwischen Sperreinrichtung und Rades angeordnet sind und diese die für das Blockieren und/oder Festhalten eines Rades des Kraftfahrzeugs notwendige Haltekraft reduzieren.
Vorteilhafterweise ist die zumindest eine Übersetzungseinrichtung als ein Planetengetriebe und/oder als Ritzel-Stirnrad-Anordnung ausgebildet. Auf diese Weise können äußerst zuverlässige Übersetzungseinrichtungen je nach Anwendungsbedarf für die Antriebsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden.
Zweckmäßigerweise ist die Antriebsvorrichtung der Fahrzeugachse gemäß Anspruch 12 gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–11 ausgebildet. Der damit erzielte Vorteil ist, dass somit auf einfache und kostengünstige Weise eine Fahrzeugachse mit Antrieb und Sperreinrichtung für einen radnahen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, zur Verfügung gestellt werden kann, ohne dass weitere Komponenten für eine Sperreinrichtung in Form von Getriebe, Tunneln oder ähnlichem bereitgestellt werden müssen. Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung einer Fahrzeugachse mit Antriebsvorrichtung und Sperreinrichtung.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
Dabei zeigt jeweils in schematischer Form
1 eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2a, 2b eine Sperreinrichtung ohne und mit Betätigung;
3 eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine radnahe Antriebsvorrichtung für ein einzelnes Rad 4 eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst dabei einen Elektromotor 2, der eine Antriebswelle 6a aufweist. Der Elektromotor 2 ist mit einem Getriebe 3 verbunden, wobei das Getriebe 3 schließlich mit dem Rad 4 verbunden ist. Wird der Elektromotor 2 betätigt, wird Kraft vom Elektromotor 2 über das Getriebe 3 zu dem Rad 4 übertragen und das Rad 4 dreht sich. Die Antriebswelle 6a des Elektromotors 2 ist dabei mit einem Planetengetriebe 7a des Getriebes 3 verbunden, wobei die Antriebswelle 6a die Eingangswelle für das Planetengetriebe 7a bildet. Das Planetengetriebe 7a weist weiter einen Steg 7' auf und eine Ausgangswelle 6b, die mit einer Ritzel-Stirnrad-Anordnung 7b verbunden ist. Die Verbindungswelle 6b umfasst an der dem Planetengetriebe 7a abgewandten Seite ein Ritzel 8, welches mit einem Stirnrad 9 zur Übertragung von Drehmomenten zusammenwirkt. Das Stirnrad 9 umfasst eine Ausgangswelle 6c, die drehbar gelagert ist, insbesondere an einem Radlager 10, und zum Antrieb des Rades 4 dient.
Auf der dem Getriebe 3 abgewandten Seite des Elektromotors 2 ist an der Antriebswelle 6a eine Sperreinrichtung 5 angeordnet, welche ein Blockieren der Antriebswelle 6a und damit des Getriebes 3 und schließlich des Rades 4 ermöglicht. Wird die Sperreinrichtung 5 gelöst, ist die Antriebswelle 6a wiederum durch den Elektromotor 2 antreibbar und treibt dann das Rad 4 mittels des Getriebes 3 an. Ist die Sperreinrichtung 5 geschlossen, blockiert diese die Antriebswelle 6a und damit auch das Rad 4. Das Kraftfahrzeug ist dann insgesamt gegen ein Wegrollen gesichert.
Im Bereich des Fahrzeugs bevorzugt nahe dem Elektromotor 3, ist weiterhin ein Energiespeicher 12 angeordnet, beispielsweise in Form einer Pufferbatterie, die elektrische Energie für eine elektrisch betätigbare Sperreinrichtung 5 zur Verfügung stellt. Damit ist auch bei einem Ausfall einer Stromversorgung des Kraftfahrzeugs die Sperreinrichtung 5 zumindest betätigbar, sodass das Kraftfahrzeug insgesamt noch gegen ein Wegrollen gesichert werden kann. Der Energiespeicher 12 kann auch als mechanischer Energiespeicher ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Feder, sodass im Stillstand des Fahrzeugs weiterhin eine Betätigung der Sperreinrichtung 5 ermöglicht wird.
In einem Gehäuse 11a des Elektromotors 2 wird gemäß 1 der Elektromotor 2, der Energiespeicher 12, die Antriebswelle 6a, die Sperreinrichtung 5 sowie das Planetengetriebe 7a und zumindest teilweise die Verbindungswelle 6b sowie Steg 7' des Planetengetriebes 7a angeordnet. Die Antriebswelle 6a und die Verbindungswelle 6b sind dabei im Wesentlichen parallel zur Erstreckung eines Querlenkers 21 einer Verbundlenkerachse 20 angeordnet. Die Ritzel-Stirnrad-Anordnung 7b, umfassend das Ritzel 8 und das Stirnrad 9, die Ausgangswelle 6b und einen Teil der Verbindungswelle 6b sowie das Radlager 10 sind in einem radseitigen Gehäuse 11b angeordnet, welches mit dem Gehäuse 11a des Elektromotors 2 verbunden ist. Weiterhin ist im Bereich des Rades 4 in bereits bekannter Weise ein Radträger 23 angeordnet sowie eine Bremse 24, die als Betriebsbremse zum Abbremsen den Fahrzeugs im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs dient. Insgesamt ist zumindest ein Teil von Elektromotor 2 und Getriebe 3 als Längslenker 22 der Verbundlenkerachse 20 ausgebildet. Die Verbundlenkerachse 20 ist dabei über die Verbundlenkerlager 20a am Kraftfahrzeug drehbar gelagert angeordnet. Weiterhin sind die Antriebswelle 6a, die Verbindungswelle 6b und die Ausgangswelle 6c des Elektromotors 2 und des Getriebes 3 ebenfalls entsprechend drehbar gelagert.
Die 2a und 2b zeigen eine Sperreinrichtung ohne und mit Betätigung.
In 2a ist eine Sperreinrichtung 5 in geöffnetem Zustand gezeigt. Die Sperreinrichtung 5 weist eine Verzahnung 33 auf, die an einem Parksperrenrad 32 ausgebildet ist. Das Parksperrenrad 32 ist beispielsweise mit der Antriebsachse 6a drehfest verbunden. Weiterhin ist eine drehfest an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs angeordnete Klinke 30 vorgesehen, die in Eingriff mit einer umlaufenden Verzahnung 33 des Parksperrenrades 32 bringbar ist. Die Klinke 30 ist weiterhin mit einer Rückholfeder 31 verbunden, sodass in unbelastetem Zustand die Sperreinrichtung 5 geöffnet ist, und somit die Antriebsachse 6a frei drehbar ist. Selbstverständlich kann das Parksperrenrad 32 auch an der Verbindungswelle 6b oder Ausgangswelle 6c drehfest angeordnet sein.
In 2b wird nun eine Kraft 40 entgegen der Federkraft der Rückholfeder 31 aufgebracht und so die Klinke 30 in Eingriff mit der Verzahnung 33 des Parksperrenrades 32 gebracht. Auf diese Weise ist das Parksperrenrad 32 nicht mehr drehbar und das Parksperrenrad 32 blockiert damit ebenfalls die Antriebsachse 6a. Insgesamt wird so ein Drehen des Rades 4 vermieden und das Fahrzeug gegen Abrollen beispielsweise auf einer abschüssigen Straße, gesichert.
3 zeigt eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Wesentlichen ist in 3 eine radnahe Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur 1 ist die Sperreinrichtung 5 nun zwischen Elektromotor 2 und Getriebe 3, genauer an der Antriebswelle 6a zwischen Elektromotor 2 und Planetengetriebe 7a angeordnet. Weiterhin im Unterschied zur 1 ist in 3 der Energiespeicher 12 auf einer Außenseite des Gehäuses 11a des Elektromotors 2 angeordnet. Der Energiespeicher 12 wirkt dabei – wie schon in 1 beschrieben, und wie auch in den noch folgenden Figuren – mit der Sperreinrichtung 5 zu deren Betätigung zusammen. Die Sperreinrichtung 5 steht dabei mit der Antriebswelle 6a, die als Sonnenwelle des Planetengetriebes 7a ausgebildet ist, in Wirkverbindung zu deren Sperrung. Die auf die Sperreinrichtung 5 wirkende Fahrzeuglast wird mittels der zwischen Sperreinrichtung 5 und Rad 4 wirkenden Übersetzung durch die Über-setzungseinrichtungen 7b, 7a reduziert, sodass die Sperreinrichtung 5 eine niedrigere Haltekraft verglichen mit einer direkteren Verbindung zwischen Sperr-vorrichtung 5 und Rad 4 zum Halten des Rades 4 zur Verfügung stellen muss, um das Fahrzeug gegen Wegrollen zu sichern.
4 zeigt eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Wesentlichen ist in 4 eine radnahe Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur 1 ist die Sperreinrichtung 5 nun am Steg 7' des Planetengetriebes 7a angeordnet. Die Verzahnung 33 wird dabei durch den Steg 7' des Planetengetriebes 7a zur Verfügung gestellt, sodass kein zusätzliches Bauelement, insbesondere einen Parksperrenrad 32 (siehe 2), erforderlich ist. Auf diese Weise ist eine einfache und kostengünstige Herstellung der Antriebsvorrichtung 1 möglich. Gleichzeitig ist dadurch die radnahe Antriebsvorrichtung 1 äußerst kompakt.
5 zeigt eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 5 ist im Wesentlichen eine radnahe Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur 1 ist die Sperreinrichtung 5 nun an der Verbindungswelle 6b zwischen Planetengetriebe 7a und Ritzel 8 angeordnet. Auch hier wird eine geringere Haltekraft durch die zwischen Rad 4 und Sperreinrichtung 5 angeordneten Getriebeelemente, insbesondere der Übersetzungseinrichtung in Form der Ritzel-Stirnrad-Anordnung 7b ermöglicht. Weiterhin ist die Sperreinrichtung 5 – und im Gegensatz zu den Ausführungsformen der 1, 3 und 4 – nicht mehr im Gehäuse 11a des Elektromotors 2, sondern im radnahen Gehäuse 11b angeordnet. Ebenso ist der Energiespeicher 12 im radnahen Gehäuse 11b angeordnet und wirkt mit der Sperreinrichtung 5 zu deren Betätigung zusammen.
6 zeigt eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Im Wesentlichen ist in 6 eine radnahe Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur 1 ist der Energiespeicher 12 im radnahen Gehäuse 11b angeordnet und wirkt mit der ebenfalls im radnahen Gehäuse 11b angeordneten Sperreinrichtung 5 zu der Betätigung zusammen. In 6 ist die Sperreinrichtung 5 auf das Stirnrad 9 aufgebracht. Auf diese Weise werden die Getriebekomponenten zwischen Sperreinrichtung 5 und Antriebswelle 6a des Elektromotors 2 lastfrei gestellt, was deren Lebensdauer erhöht. Darüber hinaus ist die Sperreinrichtung 5 günstig herstellbar, da das Parksperrenrad 32 durch das Stirnrad 9 gebildet wird. Auf diese Weise kann ein zusätzliches Bauelement in Form des Parksperrenrades 32 eingespart werden, was die Herstellungskosten der Sperreinrichtung 5 und damit auch der radnahen Antriebsvorrichtung 1 insgesamt senkt.
7 zeigt eine radnahe Antriebsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 7 ist im Wesentlichen eine radnahe Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zur 1 ist der Energiespeicher 12 im radnahen Gehäuse 11b angeordnet und wirkt mit der Sperreinrichtung 5 zu der Betätigung zusammen. Die Sperreinrichtung 5 ist ebenfalls im radnahen Gehäuse 11b angeordnet und in 7 an der Ausgangswelle 6c, die als Stirnradwelle der Ritzel-Stirnrad-Anordnung 7b ausgebildet ist, angeordnet. Wie auch in 6 sind die nachrangigen Getriebekomponenten des Getriebes 3, also die Getriebekomponenten, die zwischen Sperreinrichtung 5 und Antriebswelle 6a des Elektromotors 2 angeordnet sind, lastfrei, was deren Lebensdauer erhöht. Darüber hinaus bietet die Anordnung der Sperreinrichtung 5 gemäß 7 den Vorteil, dass damit die radnahe Antriebsvorrichtung 1 kompakt ausgeführt werden kann.
Zusammenfassend weist die Erfindung unter Anderem die Vorteile auf, dass ein Kraftfahrzeug mit einer radnahen Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung äußerst zuverlässig gegen ein ungewünschtes Abrollen – oder Wegrollen des Kraftfahrzeugs gesichert werden kann. Darüber hinaus ist auch eine zuverlässige Betätigung der radnahen Antriebsvorrichtung möglich, da beispielsweise ein Festbacken oder Festrosten der Betriebsbremse als Feststellbremse oder Parksperre bei ungünstigen Witterungsbedingungen durch die Anordnung der Sperreinrichtung in der radnahen Antriebsvorrichtung gesenkt werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsvorrichtung
2: E-Motor
3: Getriebe
4: Rad
5: Sperreinrichtung
6a: Antriebswelle
6b: Verbindungswelle
6c: Ausgangswelle
7a: Planetengetriebe
7b: Ritzel-Stirnrad-Anordnung
7': Steg
8: Ritzel
9: Stirnrad
10: Radlager
11a: Gehäuse E-Motor
11b: radseitiges Gehäuse
12: Energiespeicher
20: Verbundlenkerachse
20a: Verbundlenkerlager
21: Torsionsprofil
22: Längslenker
23: Radträger
24: Bremse
30: Klinke
31: Rückholfeder
32: Parksperrenrad
33: Verzahnung
40: Kraft

Claims

Radnahe Antriebsvorrichtung (1) für ein einzelnes Rad (4) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein elektrisches Antriebsmittel (2) mit zumindest einer Antriebswelle (6a) für das Rad (4), und ein Getriebe, welches mit der zumindest einen Antriebswelle (6a) zur Übertragung von Drehmomenten zum Antrieb des Rades (4) zusammenwirkt, und das mit dem einzelnen Rad verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperreinrichtung (5) zur Sperrung des Rades (4) angeordnet ist, welche ausgebildet ist, das Getriebe (3) und/oder die Antriebswelle (6a) zu blockieren.
Antriebsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (5) eine Klinke (30) und eine Verzahnung (33) umfasst, die zur Sperrung in Eingriff bringbar sind.
Antriebsvorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (5) elektrisch betätigbar ist.
Antriebsvorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere elektrischer und/oder mechanischer, Energiespeicher (12) angeordnet ist, der mit der Sperreinrichtung (5) zu deren Betätigung zusammenwirkt.
Antriebsvorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (5) an der Antriebswelle (6a) des elektrischen Antriebsmittels (2) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) zumindest eine Übersetzungseinrichtung (7a, 7b) umfasst.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (5) zwischen der zumindest einen Übersetzungseinrichtung (7a, 7b) und dem elektrischem Antriebsmittel (2) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (5) an der der Übersetzungseinrichtung (7a, 7b) abgewandten Seite des Motors und mit der Antriebswelle verbunden ist.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (5) an der zumindest einen Übersetzungseinrichtung (7a, 7b) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (5) an einer Ausgangswelle (6b, 6c) der zumindest einen Übersetzungseinrichtung (7a, 7b) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Übersetzungseinrichtung (7a, 7b) als ein Planetengetriebe (7a) und/oder als Ritzel-Stirnrad-Anordnung (7b) ausgebildet ist.
Fahrzeugachse (20) insbesondere Verbundlenkerachse, für zwei Räder eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Torsionsprofil (21), zwei Längslenker (22), die auf verschiedenen Seiten des Torsionpriofils (21) angeordnet sind und die jeweils mit einem Radträger (23) für jeweils eines der Räder (4) des Kraftfahrzeugs verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine radnahe Antriebsvorrichtung (1) für die Räder (4) angeordnet ist, welche zum Antrieb eines einzelnen Rades (4) ausgebildet ist und dass die Antriebsvorrichtung (1), insbesondere ein Getriebe (3) der Antriebsvorrichtung (1), als Längslenker (22) ausgebildet ist.
Fahrzeugachse (20) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die radnahe Antriebsvorrichtung (1) gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–11 ausgebildet ist.