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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung die als solche eine Radführungsmechanik, einen Elektromotor und eine Gelenkwelle zur Koppelung des Elektromotors mit einer durch die Radführungsmechanik geführten Radnabe, sowie eine Federeinrichtung zur Aufbringung einer den Radnabenträger vertikal stützenden Stützkraft, umfasst.
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Aus
DE 10 2009 002 440 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welchem im Bereich der Hinterachse ein dem linken Hinterrad zugeordneter linker Elektromotor und ein dem rechten Hinterrad zugeordneter rechter Elektromotor vorgesehen ist. Die beiden Elektromotoren sind mit dem zugehörigen Antriebsrad jeweils über eine Gelenkwelle verbunden. Zudem sind beide Elektromotoren jeweils derart gelagert, dass diese im Rahmen des Ein- und Ausfederns des jeweiligen Rades um eine in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Kippachse kippbar sind.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung zu schaffen, die sich durch einen kompakten Aufbau und eine vorteilhafte Radführungscharakteristik auszeichnet.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung, mit:
- – einer Radführungsmechanik die einen Radnabenträger, eine darin gelagerte Radnabe, eine Lenkereinrichtung und eine Federeinrichtung zur Aufbringung einer den Radnabenträger vertikal stützenden Stützkraft umfasst,
- – einem Elektromotor, und
- – einer Gelenkwelle zur Übertragung eines Antriebsmomentes zwischen dem Elektromotor und der Radnabe, wobei
- – die Federeinrichtung in einen oberen Federabschnitt und in einen unteren Federabschnitt untergliedert ist, und
- – der Elektromotor in einem Zwischenbereich zwischen dem oberen und dem unteren Federabschnitt an die Federeinrichtung derart angebunden ist, dass sich dieser über den unteren Federabschnitt gegenüber den radseitig schwingenden Komponenten der Radführungsmechanik nachgiebig abstützt.
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Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, einen elektromechanischen Einzelradantrieb für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchem sich das Gewicht der Antriebseinheit, also des Elektromotors und eines ggf. vorgesehenen Untersetzungsgetriebes etwa in der Mitte der Radfederung abstützt, und damit in etwa den halben vertikalen Weg des Rades macht. Dadurch ergibt sich bei einem Einzelradantrieb gegenüber herkömmlichen Konzepten eine Verringerung der ungefederten Masse. Zudem wird durch das Einfedern eines Rades die Federspannung erhöht und der Elektromotor vertikal mit einer höheren beiderseitigen Vorspannung gestützt. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich insbesondere für die Schaffung eines fahrdynamisch vorteilhaften elektrischen Einzelradantriebs eines Kraftfahrzeuges in Verbindung mit einer darin verbauten Verbundlenker-Hinterachse.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einzelradantriebseinrichtung derart gestaltet, dass der obere Federabschnitt und der untere Federabschnitt im wesentlichen gleiche Federkonstanten aufweisen. Hierdurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, den Elektromotor und ggf. auch das Getriebe so zu führen, dass dessen vertikale Verlagerung im wesentlichen dem halben vertikalen Radverlagerungsweg entspricht.
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Erfindungsgemäß wird die Hauptfeder zwischen Karosserie und Verbundlenker axial etwa in der Mitte aufgeteilt und dazwischen der E-Motor (ggf. mit Getriebe) angeordnet. Der Abstützpunkt des E-Motors (mit oder ohne Getriebe) befindet sich etwa in der Mitte der HauptFahrwerksfeder, also dem Punkt der bei der Einfederung etwa den halben Weg des Rades in senkrechter Richtung macht. Die Fahrwerksfeder selbst ist vorzugsweise in ein Paket von Einzelfedern aufgeteilt, deren Kraftwirkung, also die Steifigkeit, die Summenkraft und der Abstützpunkt gleich sind.
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Der E-Motor kann sich alternativ auch nur an einem Teil der Federn abstützen, die restlichen haben dann vorzugsweise die Ursprungslänge. Eine besonders vorteilhafte Anbindungsart des Elektromotors an die Federeinrichtung besteht darin, dass der E-Motor bzw. die Motor-Getriebeeinheit seitliche flache Abstützbereiche, insbesondere Stützpfannen aufweisen, an welchen sich die in zwei Abschnitte aufgeteilten Druckfedern vertikal abstützen.
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Insbesondere bei der Realisierung der Radführungsmechanik als Verbundlenkerachse ist es auch möglich, die Federn eines Federpaketes so auszulegen, dass diese nicht identisch sind, wobei durch diese spezifische Auslegung der Federn den unterschiedliche Lagen zum Drehpunkt der Verbundlenkerachse Rechung getragen werden kann und diese damit angepasste Steifigkeiten und Kraft/Weg-Verhältnisse aufweisen.
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Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann für die Motor-Getriebeeinheit eine zusätzliche Drehmomentabstützung vorgesehen werden. Sie ist besonders dann sinnvoll, wenn das Getriebe am Motor sitzt und das gesamte Radmoment abgestützt werden muss. Das Drehmoment wird dann beispielsweise direkt am Verbundlenker oder an der Karosserie abgestützt.
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Das Federpaket kann auch in einer Aussparung zwischen Motor und Getriebe angeordnet werden. Das Getriebe kann weiterhin grundsätzlich auch am Rad angeordnet werden, über die Gelenkwelle geht dann nur das E-Motormoment. Allerdings wird dann die radseitige, d. h. die ungefederte Masse etwas größer.
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Sitzt bei bestimmten Anwendungen die Hauptfeder an einer Stelle, die nicht mit dem E-MotorBauraum kollidiert so kann die Anlenkung der Motor Getriebeeinheit auch über einen Hilfslenker erfolgen. Dessen Drehpunkte sind dann vorzugsweise so gewählt, dass der Schwerpunkt der Motor-Getriebeeinheit in vertikaler Richtung ebenfalls in etwa nur den halben Weg macht Die Federeinrichtung ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch eine Federpackung gebildet. Diese Federpackung umfasst vorzugsweise mehrere, als Schraubenfedern ausgeführte Federelemente.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die eingangs angegebene Aufgabe erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Einzelradantriebseinrichtung für ein mehrspuriges Kraftfahrzeug, mit:
- – einer Radführungsmechanik die einen Radnabenträger, eine darin gelagerte, um eine Radachse umlaufende Radnabe, und eine Lenkereinrichtung umfasst,
- – einem Elektromotor zur Aufbringung eines Antriebsmomentes, und
- – einer Gelenkwelle zur Übertragung des Antriebsmomentes auf die Radnabe, wobei
- – die Lenkereinrichtung einen Längslenker umfasst der über ein erstes Lenkergelenk an den Fahrzeugaufbau angebunden ist, und
- – der Längslenker ein Motoraufhängungsgelenk trägt und der Elektromotor über dieses Motoraufhängungsgelenk mit dem Längslenker gekoppelt ist.
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Hierdurch wird es ebenfalls auf vorteilhafte Weise möglich, den Beitrag des Elektromotors und eines ggf. angeschlossenen Getriebes zur ungefederten Masse zu reduzieren.
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Vorzugsweise ist die Einzelradantriebseinrichtung derart ausgebildet, dass das Motoraufhängungsgelenk eine Motorgelenkachse definiert und der in horizontaler Richtung gemessene Abstand der Motorgelenkachse von der im Lenkergelenk festgelegten Schwenkachse kleiner ist als der ebenfalls in horizontaler Richtung gemessene Abstand der Radachse von dem ersten Lenkergelenk. Der Abstand der Motorgelenkachse von dem Lenkergelenk kann dabei insbesondere derart auf den Abstand der Radachse von dem Lenkergelenk abgestimmt werden, dass beim Einfedern des Längslenkers der vertikale Verlagerungsweg des Elektromotors in etwa dem halben Einfederungsweg der Radachse entspricht.
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Der Elektromotor selbst kann über eine weitere Lenkermechanik am Fahrzeugaufbau angelenkt werden und erhält dabei auch eine Drehmomentenabstützung. Die Anordnung des Elektromotors innerhalb der Einzelradantriebseinrichtung kann so getroffen sein, dass der Stator des Elektromotors in den vom Felgenkranz umsäumten Radinnenraum eintaucht. Die Einzelradantriebseinrichtung kann mit einer Getriebeeinrichtung versehen sein durch welche eine Erhöhung des Antriebsdrehmomentes bewerkstelligt wird. Diese Getriebeeinrichtung befindet sich vorzugsweise auf einer dem Felgenkranz abgewandten Seite des Elektromotors. Es ist jedoch auch möglich, diese Getriebeeinrichtung im Bereich des Nabenträgers vorzusehen.
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Die zur Anbindung des Längslenkers an den Fahrzeugaufbau und auch die zur Anbindung des Elektromotors an den Längslenker in schwenkbar bewegbarer Weise vorgesehenen Gelenkeinrichtungen sind vorzugsweise als Elastomergelenke ausgeführt, die während einer Schwenkbewegung eine gewisse Veränderung der Ausrichtung der jeweiligen Schwenkachse erlauben und statische Überbestimmungen kompensieren. Die Motorschwenkachse und die Längslenkerschwenkachse verlaufen vorzugsweise im wesentlichen parallel, d. h. zumindest derart parallel, dass entsprechende Fluchtungsabweichungen über die Gelenkbuchsen kompensiert werden können. Der Längslenker kann auch bei dieser Variante als Verbundlenker ausgeführt sein.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
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1a, 1b, 1c Schemadarstellungen zur Erläuterung des Aufbaus einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung in Form eines Verbundlenker-Radantriebs;
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2a, 2b, 2c Schemadarstellungen zur Erläuterung des Aufbaus einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung in Form eines Verbundlenker-Radantriebs, mit zusätzlicher Drehmomentenabstützung und nur einem Paar unterteilter Federn;
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3a, 3b, 3c Schemadarstellungen zur Erläuterung des Aufbaus einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung in Verbindung mit einer Längs-Lenker Radaufhängung;
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4 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung in Verbindung mit einer Längs-Lenker Radaufhängung und einer am Längslenker angelenkten und zudem einseitig über die Fahrwerksfederung mitgefederten Motor/Getriebeeinheit;
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Ausführliche Beschreibung der Figuren
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In 1 ist in Form einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gezeigt. Die Einzelradantriebseinrichtung umfasst eine Radführungsmechanik die einen Radnabenträger 1, eine Radnabe 2, eine Lenkereinrichtung 3 und eine Federeinrichtung 4 zur Aufbringung einer den Radnabenträger 1 vertikal stützenden Aufhängungsstützkraft aufweist. Die Einzelradantriebseinrichtung umfasst weiterhin einen Elektromotor 5 zur Aufbringung eines Antriebsmomentes und eine Gelenkwelle 6 zur Übertragung des Antriebsmomentes auf die Radnabe 2.
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Die hier gezeigte Einzelradantriebseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Federeinrichtung 4 in einen oberen Federabschnitt 4a und in einen unteren Federabschnitt 4b untergliedert ist, und zudem der Elektromotor 5 in einem Zwischenbereich 7 zwischen den oberen und dem unteren Federabschnitt 4a, 4b an die Federeinrichtung 4 angebunden ist. Der Elektromotor 5 ist damit über den unteren Federabschnitt 4b gegenüber den radseitig schwingenden Komponenten der Radführungsmechanik, hier der Lenkereinrichtung 3 abgestützt und damit letztlich elastisch mit dieser Lenkereinrichtung 3 gekoppelt.
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Der Elektromotor 5 wird über den Mittenbereich der Federeinrichtung 4 gegenüber der „ungefederten” Radführungsmechanik und dem Fahrzeugaufbau 8 abgestützt. Diese Maßnahme führt zu einer vorteilhaften elastischen Aufhängung des Elektromotors 5 unter Nutzung der Fahrwerksfederung und zugleich zu einer gegenüber bisherigen Konzepten deutlichen Reduktion der ungefederten Massen.
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Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Einzelradantriebseinrichtung derart gestaltet, dass der obere Federabschnitt 4a und der untere Federabschnitt 4b im wesentlichen gleiche Federkonstanten aufweisen. Die Federeinrichtung 4 ist hier durch eine mehrere Federn umfassende eine Federpackung gebildet. Diese Federpackung umfasst hier beispielhaft auch zwei vertikal durchgehende Federn 14b, 14e.
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Wie aus der Darstellung nach 1b ersichtlich, ist bei der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung die Lenkereinrichtung 3 als Verbundlenker ausgebildet. Dieser Verbundlenker ist über ein vorderes Elastomergelenk 9 an den Fahrzeugaufbau angebunden und zudem über den hier angedeuteten elastisch verformbaren Holm 10 mit dem hier nicht näher dargestellten, Verbundlenkerarm der rechten Hinterradaufhängung verbunden.
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Die erfindungsgemäße Einzelradantriebseinrichtung umfasst weiterhin eine Getriebeeinrichtung 11 die hier als Umlaufrädergetriebe ausgebildet ist und auf einer dem angetriebenen Rad 12 abgewandten Seite an den Elektromotor 5 angebunden ist.
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Der Elektromotor 5 ist als Hohlläufer ausgeführt und ist mit der Getriebeeinrichtung 11 über einen hohlen Antriebswellenzapfen 13 gekoppelt. Dieser Antriebswellenzapfen 13 trägt ein Zahnrad das als solches das Sonnenrad der als Umlaufrädergetriebe ausgeführten Getriebeeinrichtung 11 bildet. Die Getriebeeinrichtung 11 ist als Übersetzungsgetriebe ausgeführt und bewirkt eine Reduktion der Drehzahl eines Getriebeausgangs 15 gegenüber der Drehzahl des Antriebswellenzapfens 13 sowie eine entsprechende Erhöhung des Antriebsdrehmomentes. Die kinematische Koppelung des Elektromotors 5 mit dem Rad 12 erfolgt unter Einschluss der Getriebeeinrichtung 11 über die bereits genannte Gelenkwelle 6. Wie erkennbar verbindet diese den Ausgang 15 der Getriebeeinrichtung 11 mit der Radnabe 2.
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Die Anbindung der Gelenkwelle 6 an den Getriebeausgang 15 erfolgt über ein Wellengelenk 16. Dieses Wellengelenk ermöglicht ein Kippen der Gelenkwelle 6 gegenüber dem Getriebeausgang 15 um ein erstes Gelenkwellenzentrum Z1 das sich im Bereich des Getriebes 11 befindet. Die Gelenkwelle 6 erstreckt sich damit durch den Rotor 5a des Elektromotors 5 hindurch und kann im Bereich des Rotors 5a radial ausschwenken und dabei gegenüber einer Umlaufachse des Rotors 5, sowie gegenüber der Radachse X Schräglagen einnehmen. Die Anbindung der Gelenkwelle 6 an die Radnabe 2 erfolgt ebenfalls unter Einschluss eines Antriebswellengelenks 17. Dieses ermöglicht ein Kippen der Gelenkwelle um ein radseitiges Gelenkzentrum Z2.
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Die Gesamtauslegung des hier dargestellten Radantriebs erfolgt gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung derart, dass bei üblicher Fahrzeugbelastung der Elektromotor 5 und die Radnabe 2 zueinander eine Relativposition einnehmen, bei welcher sich eine möglichst geringe Schrägstellung der Gelenkwelle 6 gegenüber der Umlaufachse Y des Rotors 5 ergibt, d. h. die Radnabenachse X und die Rotorachse Y zumindest nahezu fluchten.
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Wie aus der Seitenansicht nach 1c ersichtlich schwenkt bei einem Einfedern des Rades 12 der Verbundlenker 3 um die hier gezeigte linke Verbundlenkerachse X9 und nähert sich dabei dem Fahrzeugaufbau an. Hierbei ergibt sich eine vertikale Stauchung der Druckfedern 14a...14f. Der Elektromotor 5 umfasst ein Motorgehäuse 5a. Dieses Motorgehäuse 5a bildet vordere und hintere Stützpfannen 5b, 5c. Diese Stützpfannen 5b, 5c sind derart positioniert, dass diese die Innenenden der mittig geteilten radnahen Druckfedern 14a, 14d aufgreifen. Hierdurch wird erreicht, dass die unteren und oberen Abschnitte 14au, 14ao, 14du, 14do im wesentlichen gleiche Federkonstanten aufweisen und sich damit beim Einfedern des Verbundlenkers 3 der Elektromotor 5 um den halben Federweg der Radachse X hebt.
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Die Getriebeeinrichtung 11 ist ebenfalls mit Stützpfannen versehen und über diese an die weiter innen liegenden Druckfedern 14c, 14f mittig angebunden. Auch die Getriebeeinrichtung 11 wandert damit beim Einfedern des Verbundlenkers 3 nur um den halben Federweg. Die Getriebeeinrichtung 11 und der Elektromotor 5 sind zu einer gehäusemäßig starren Baugruppe zusammengefasst die mittig an die Federeinrichtung 4 angebunden ist und damit über einen Teilabschnitt der Federeinrichtung 4 mit der Lenkereinrichtung 3 und mit dem anderen Teilabschnitt mit dem Aufbau elastisch gekoppelt ist.
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Die erfindungsgemäße Einzelradantriebseinrichtung ist vorzugsweise mit einer hier nicht näher dargestellten Dämpfungseinrichtung ausgestattet. Diese kann in an sich bekannter Weise teleskopierbare Dämpfer umfassen die beispielsweise den Fahrzeugaufbau und den Verbundlenker 3 koppeln. Über diese Dämpfer kann eine Linearführung des Elektromotors 5 und ggf. auch eine Drehmomentenabstützung desselben erreicht werden. Die Dämpfer können auch mit den Druckfedern zu einer Federbeinstruktur zusammengefasst werden die im Bereich der Federmitte eine Anbindungsstelle bildet die einen Anschluss des Gehäuses des Elektromotors 5 ermöglicht. Die Schaffung dieser Anbindungsstelle ist nicht zwingend mit einer physischen Teilung der entsprechenden Druckfeder in einen oberen und in einen unteren Teil verbunden. Es ist möglich diese Druckfeder als durchgehende Druckfeder auszubilden und den Elektromotor über geeignete Haltestrukturen, (z. B. an der Federwindung angreifende Klauen) mit einem mittleren Abschnitt dieser Druckfeder zu verbinden.
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Die Figurengruppe der 2a, 2b, 2c zeigt eine leicht modifizierte Variante der Einzelradantriebseinrichtung nach den 1a, 1b und 1c. Bei dieser Ausführungsform ist eine Drehmomentenstütze 20 vorgesehen, durch welche das vom Elektromotor 5 bzw. dem Getriebeausgang 15 generierte Radantriebsmoment am Verbundlenker 3 abgestützt wird. Die Drehmomentenstütze 20 ist hier als Viergelenkmechanik ausgeführt und umfasst einen oberen Stützlenker 21 und einen unteren Stützlenker 22 die an entsprechend vertikal beabstandeten oberen, bzw. unteren Gelenkstellen 23, 24 am Gehäuse 5a des Elektromotors 5 sowie auch an oberen bzw. unteren Gelenkstellen 25, 26 am Verbundlenker 3 angreifen. Die Drehmomentenstütze 20 erlaubt eine hinreichende vertikale Verlagerung des Motorgehäuses 5a gegenüber dem Verbundlenker 3. Die Drehmomentenstütze 20 bildet hier eine sog. Parallelführung. Durch entsprechende Festlegung der Längen der Lenker 21, 22 und der Gelenkstellen können jedoch auch andere Führungscharakteristika realisiert werden.
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Der Verbundlenker 3 selbst bildet untere Federpfannen 3a, 3b in welchen sich die unteren Enden der Druckfedern 14b, 14e abstützen. Der Verbundlenker 3 ist beispielsweise als Blechumformteil gefertigt und bildet vorzugsweise eine räumliche Struktur mit einem Wannenabschnitt in welchem der Elektromotor 5 nebst Getriebeeinrichtung 11 aufgenommen ist.
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Wie insbesondere aus der Darstellung nach 2c ersichtlich, sind der Elektromotor 5 und die Getriebeeinrichtung 11 derart gekoppelt, dass diese einen Kragenbereich bilden in welchen die Druckfedern 14b, 14e eintauchen. In diesem Kragenbereich befinden sich wiederum Stützpfannen 5e, 5f. An diesen Stützpfannen 5e, 5f stützen sich die unteren bzw. oberen Enden der Abschnitte der vertikal geteilt ausgeführten Druckfedern 14b, 14e ab. Obgleich auch hier nicht dargestellt, ist es möglich insbesondere im Bereich der Druckfedern 14b, 14e Dämpferelemente vorzusehen welche die Relativbewegung des Verbundlenkers 3 gegenüber dem Aufbau 8 dämpfen.
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Weiterhin ist es möglich, sowohl im Bereich des Verbundlenkers 3, als auch im Bereich des fahrzeugaufbaus Endanschlageinrichtungen, beispielsweise in Form elastomerer Anschlagzapfen vorzusehen, zur Begrenzung der maximalen Annäherung des Elektromotors an die Lenkereinrichtung 3 oder den Aufbau 8. Die Gelenkwelle beinhaltet vorzugsweise einen Längenausgleich der auch über die Wellengelenke realisiert werden kann.
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Es ist zudem auch möglich, den Elektromotor 5 mit dem Verbundlenker 3 über eine auf die Motormasse und das Federsystem abgestimmte Dämpfungseinrichtung zu koppeln. Durch diese Dämpfungseinrichtung kann auch die maximale Entfernung des Elektromotors 5 von der Lenkereinrichtung 3 begrenzt werden. Neben der hier gezeigten Ausführung der Lenkereinrichtung 3 als Verbundlenker ist es auch möglich, diese als Längslenker, als Dreieckslenker, oder auch als beispielsweise mittels eines Panhardstabes gestützter Querträger auszubilden.
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Die 3a, 3b und 3c zeigen eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung. Die in dieser Figurengruppe veranschaulichte Einzelradantriebseinrichtung umfasst eine Radführungsmechanik die einen Radnabenträger 1, eine darin gelagerte, um eine Radachse X umlaufende Radnabe 2, und eine Lenkereinrichtung 3 aufweist. Weiterhin umfasst die Einzelradantriebseinrichtung einen Elektromotor 5 zur Aufbringung eines Antriebsmomentes. Der Elektromotor 5 ist unter Einbindung einer Getriebeeinrichtung 11 sowie über eine Gelenkwelle 6 mit der Radnabe 2 kinematisch gekoppelt.
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Die Lenkereinrichtung 3 umfasst einen Längslenker der über ein erstes Lenkergelenk 9 an den Fahrzeugaufbau angebunden ist. Dieser Längslenker ist mit dem Radnabenträger 1 starr gekoppelt, insbesondere integral mit diesem ausgebildet.
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Der Einzelradantrieb zeichnet sich dadurch aus, dass der Längslenker ein Motoraufhängungsgelenk 30 trägt und der Elektromotor 5 über dieses Motoraufhängungsgelenk 30 mit dem Längslenker 3 schwenkbar gekoppelt ist. Hierdurch wird es wie bereits ausgeführt auf vorteilhafte Weise möglich, den Beitrag des Elektromotors 5 und des hier angeschlossenen Getriebes 11 zur ungefederten Rad-Masse zu reduzieren.
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Die erfindungsgemäße Einzelradantriebseinrichtung ist derart ausgebildet, dass das Motoraufhängungsgelenk 30 eine Motorgelenkachse X30 definiert und der in horizontaler Richtung gemessene Abstand d1 der Motorgelenkachse X30 von der im Lenkergelenk 9 festgelegten Schwenkachse X9 kleiner ist als der ebenfalls in horizontaler Richtung gemessene Abstand d2 der Radachse X von der Achse X9 des ersten Lenkergelenks 9. Der Abstand d1 der Motorgelenkachse X30 von dem Lenkergelenk 9 kann dabei insbesondere derart auf den Abstand d2 der Radachse X von dem Lenkergelenk 9 abgestimmt werden, dass beim Einfedern des Längslenkers 3 der vertikale Verlagerungsweg des Elektromotors 5 in etwa dem halben Einfederungsweg der Radachse X entspricht.
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Wie insbesondere aus 3b ersichtlich, kann der Elektromotor 5 selbst über eine weitere Motor-Lenkermechanik 31 am Fahrzeugaufbau angelenkt werden und erhält dabei auch eine Drehmomentenabstützung. Die Motorlenkermechanik 31 umfasst hier einen starr mit dem Motorgehäuse 5a gekoppelten Längshebel 32 der über einen Pendellenker 33 an den Fahrzeugaufbau angebunden ist. Der Pendellenker 33 ermöglicht ein Wandern der hinteren Gelenkstelle 34 des Längshebels 32 in Längsrichtung. Der Pendellenker 33 und der Längshebel 32 stehen zueinander im wesentlichen senkrecht.
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Die Anordnung des Elektromotors 5 innerhalb der Einzelradantriebseinrichtung kann so getroffen sein, dass der Stator des Elektromotors 5 in den vom Felgenkranz 12a umsäumten Radinnenraum eintaucht. Die Einzelradantriebseinrichtung kann wie dargestellt mit einer Getriebeeinrichtung 11 versehen sein durch welche eine Erhöhung des Antriebsdrehmomentes bewerkstelligt wird. Diese Getriebeeinrichtung befindet sich vorzugsweise auf einer dem Felgenkranz 12 abgewandten Seite des Elektromotors 5.
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In 3c ist der erfindungsgemäße Einzelradantrieb in eingefedertem Zustand dargestellt. Der Längslenker 3 nähert sich dabei dem Fahrzeugaufbau, d. h. er schwenkt nach oben. Aufgrund der besonderen Lage des Motoraufhängungsgelenks 30 gegenüber der Radachse X wird erreicht, dass der Elektromotor 5 in vertikaler Richtung um ein geringeres Maß wandert als die Radachse X.
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Der Längshebel 32 kann integral mit dem Motorgehäuse 5 ausgebildet sein. Auch die zum Motoraufhängungsgelenk 30 hin vordringenden motorseitigen Strukturen sind vorzugsweise integral mit dem Motorgehäuse 5a ausgebildet. Das Motorgehäuse 5a kann so ausgebildet sein, dass dieses auch als Getriebegehäuse für die in 3a skizzierte Getriebeeinrichtung 11 fungiert.
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Der Elektromotor 5 kann auch als Außenläufermotor ausgebildet sein und beispielsweise einen zur Durchführung der Gelenkwelle 6 geeigneten Statorkanal bilden. Die Getriebeeinrichtung kann auch als Stirnradgetriebe ausgebildet sein. Insbesondere bei der Ausbildung der Getriebeeinrichtung als Stirnradgetriebe ist es auch möglich, die Gelenkwelle seitlich am Elektromotor vorbeizuführen.
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In 4 ist in Form einer stark vereinfachten Darstellung der prinzipielle Aufbau einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung dargestellt. Es handelt sich hier um eine Draufsicht auf eine horizontale Projektionsfläche analog zu 3a. Die Einzelradantriebseinrichtung umfasst – wie auch die vorangegangenen Ausführungsbeispiele – eine Radführungsmechanik die einen Radnabenträger 1, eine darin gelagerte, um eine Radachse X umlaufende Radnabe 2, und eine Lenkereinrichtung 3 aufweist. Weiterhin umfasst die Einzelradantriebseinrichtung einen Elektromotor 5 zur Aufbringung eines Antriebsmomentes. Der Elektromotor 5 ist unter Einbindung einer Getriebeeinrichtung 11 sowie über eine Gelenkwelle 6 mit der Radnabe 2 kinematisch gekoppelt.
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Die Lenkereinrichtung 3 umfasst einen Längslenker der über ein erstes Lenkergelenk 9 an den Fahrzeugaufbau angebunden ist. Dieser Längslenker ist mit dem Radnabenträger 1 starr gekoppelt, insbesondere integral mit diesem ausgebildet. Der Elektromotor 5 ist über ein Motorgelenk 30 schwenkbewegbar an die Lenkereinrichtung 3 angebunden. Die Getriebeeinrichtung 11 ist in einem Gehäuse 11a aufgenommen das zugleich als Lenkerelement fungiert. Dieses Lenkerelement 11a kann ähnlich wie in den 3a bis 3c beschrieben über ein Pendelgelenk mit dem Fahrzeugaufbau gekoppelt sein, – oder wie bevorzugt mit der Federeinrichtung 4 gekoppelt sein. Die Koppelung mit der Federeinrichtung 4 kann so bewerkstelligt werden, dass der in die Federeinrichtung 4 eingreifende Abschnitt des Lenkerelementes 11a an einen Mittenbereich der Federeinrichtung 4 ankoppelt. Hierzu kann die Federeinrichtung 4 in zwei Federelemente geteilt sein, oder anderweitige Koppelungsmöglichkeiten bieten. Der untere Bereich der Federeinrichtung 4 stützt sich an einer entsprechenden Federbodenpfanne 40 des Längslenkers 3 ab. Der Längslenker 3 bildet weiterhin eine Befestigungsstelle 41 zur Anbindung eines teleskopierbaren hier nicht näher dargestellten Stoßdämpfers.
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Der Einzelradantrieb zeichnet sich dadurch aus, dass der Längslenker 3 ein Motoraufhängungsgelenk 30 trägt und der Elektromotor 5 über dieses Motoraufhängungsgelenk 30 mit dem Längslenker 3 schwenkbar gekoppelt ist. Hierdurch wird es wie bereits ausgeführt auf vorteilhafte Weise möglich, den Beitrag des Elektromotors 5 und des hier angeschlossenen Getriebes 11 zur ungefederten Rad-Masse zu reduzieren. Die Schwenkachse X30 des Motorgelenks verläuft im wesentlichen parallel zur Radachse X.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radnabenträger
- 2
- Radnabe
- 3
- Lenkereinrichtung
- 3a
- Federpfannen
- 3b
- Federpfannen
- 4
- Federeinrichtung
- 4a
- Federabschnitt
- 4b
- Federabschnitt
- 5
- Elektromotor
- 5a
- Rotors
- 5e
- Stützpfannen
- 5f
- Stützpfannen
- 6
- Gelenkwelle
- 7
- Zwischenbereich
- 8
- Fahrzeugaufbau
- 9
- Elastomergelenk
- 10
- Holm
- 11
- Getriebeeinrichtung
- 11a
- Lenkerelementes
- 12
- Rad
- 12a
- Felgenkranz
- 13
- Antriebswellenzapfen
- 15
- Getriebeausgangs
- 14a
- Feder
- 14b
- Feder
- 14c
- Feder
- 14d
- Feder
- 14e
- Feder
- 14f
- Feder
- 14au
- Abschnitt unten
- 14ao
- Abschnitt oben
- 14du
- Abschnitt unten
- 14do
- Abschnitt oben
- 20
- Drehmomentenstütze
- 21
- oberer Stützlenker
- 22
- unterer Stützlenker
- 23
- Gelenkstelle
- 24
- Gelenkstelle
- 30
- Motoraufhängungsgelenk
- 31
- Motor-Lenkermechanik
- 32
- Längshebel
- 33
- Pendellenker
- 40
- Federbodenpfanne
- 41
- Befestigungsstelle
- d1
- Abstand
- d2
- Abstand
- X
- Radachse
- X9
- Verbundlenkerachse
- X30
- Motorgelenkachse
- Y
- Rotorachse
- Z1
- Gelenkwellenzentrum
- Z2
- Gelenkzentrum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009002440 A1 [0002]
