DE102013205175A1 - Fahrzeug mit einem hybridisierten Achsgetriebe - Google Patents
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Abstract
Fahrzeug mit einem Differenzialgetriebe, das einen linken Abtrieb und einen rechten Abtrieb sowie einen Differenzialkorb aufweist, an dem ein Antriebsrad angeordnet ist, einer elektrischen Maschine, die koaxial in Bezug auf den linken Abtrieb oder den rechten Abtrieb angeordnet ist, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine kinematisch mit dem Differenzialkorb gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe außermittig in Bezug auf eine Mittellängsachse des Fahrzeugs angeordnet ist und dass eine sich parallel zur Mittellängsachse erstreckende Gelenkwelle vorgesehen ist, die ein hinteres Ende aufweist, das über einen Winkeltrieb und ein Versatzgetriebe mit dem Antriebsrad gekoppelt ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Fahrzeuge mit Parallelhybridantrieb weisen üblicherweise eine zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebeeingang angeordnete elektrische Maschine auf.
- Der bei herkömmlichen Fahrzeugen mit längs eingebautem Verbrennungsmotor im Bereich zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebeeingang für die elektrische Maschine zur Verfügung stehende Bauraum ist üblicherweise stark begrenzt, so dass bei derartigen Parallelhybridkonzepten die elektrisch darstellbare Leistung vergleichsweise gering ist. Desweiteren muss beim elektrischen Fahren das Getriebe mit vergleichsweise hohen Verlusten mitgeschleppt werden. Als nachteilig ist ferner anzusehen, dass mit einem derartigen Hybridkonzeptfahrzeug mit Handschaltgetriebe nicht ohne weiteres hybridisierbar sind.
- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hybridfahrzeugkonzept zu schaffen, das geeignet ist, mit vergleichsweise geringem Aufwand auf Basis eines herkömmlichen Fahrzeugs eine Hybridvariante abzuleiten.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Differenzialgetriebe, das einen „linken Abtrieb” und einen „rechten Abtrieb” sowie einen Differenzialkorb aufweist, an dem ein Antriebsrad um Antreiben des Differentialgetriebes vorgesehen ist. Das Fahrzeug weist ferner eine elektrische Maschine auf, die koaxial in Bezug auf den linken Abtrieb oder den rechten Abtrieb angeordnet ist. Ein Rotor der elektrischen Maschine ist kinematisch mit dem Differenzialkorb bzw. mit dem Antriebsrad des Differentialgetriebes gekoppelt. Der über das Antriebsrad in das Differentialgetriebe eingeleiteten Antriebsleistung, die z. B. von einem Verbrennungsmotor erzeugt wird, kann somit eine von der elektrischen Maschine erzeugte Antriebsleistung überlagert werden. Ferner kann im Schubbetrieb des Fahrzeugs kinetische Energie des Fahrzeugs über das Differentialgetriebe und die damit gekoppelte elektrische Maschine rekuperiert werden.
- Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Differentialgetriebe außermittig in Bezug auf eine Mittellängsachse des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei eine sich parallel zur Mittellängsachse erstreckende Gelenkwelle vorgesehen ist, die ein hinteres Ende aufweist, das über einen Winkeltrieb und ein Versatzgetriebe mit dem Antriebsrad gekoppelt ist.
- Aufgrund der außermittigen Anordnung des Differentialgetriebes und der „Überbrückung” des seitlichen Versatzes des Differentialgetriebes in Bezug auf die Gelenkwelle kann das erfindungsgemäße Konzept problemlos in viele herkömmliche Fahrzeugkonzepte integriert werden, bei denen im Frontbereich des Fahrzeugs ein längs eingebauter Verbrennungsmotor mit sich daran anschließendem Getriebe vorgesehen ist, das über eine Gelenkwelle mit der „Hinterachse” gekoppelt ist.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Winkeltrieb ein mit einem hinteren Ende der Gelenkwelle verbundenes erstes Kegelrad auf, das mit einem zweiten Kegelrad kämmt, welches auf einer sich in einer Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Welle (Versatzwelle) des Versatzgetriebes angeordnet ist.
- Auf der Welle des Versatzgetriebes kann ein unmittelbar mit dem Antriebsrad kämmendes Rad drehfest angeordnet sein.
- Ferner kann vorgesehen sein, dass der linke und der rechte Abtrieb koaxial zueinander angeordnet sind. In diesem Fall ist der linke Abtrieb über ein linkes Gelenk gelenkig mit einer Antriebswelle eines linken Rades (z. B. linkes Hinterrad) und der rechte Abtrieb über ein rechtes Gelenk gelenkig mit einer Antriebswelle eines rechten Rades (z. B. rechtes Hinterrad) gekoppelt. Die beiden Gelenke, welche ein Ein- bzw. Ausfedern des linken bzw. rechten Rades und der diese antreibenden Antriebswellen ermöglichen, sind also relativ radnah angeordnet. Das eine der beiden Gelenke ist zwischen dem Differentialgetriebegehäuse und einem der beiden Räder und das andere Gelenk zwischen der elektrischen Maschine und dem anderen der beiden Räder angeordnet.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Rotor der elektrischen Maschine über ein Planetengetriebe mit dem Differenzialkorb gekoppelt. Es kann vorgesehen sein, dass der Rotor der elektrischen Maschine unmittelbar mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes drehgekoppelt ist oder unmittelbar das Sonnenrad des Planetengetriebes bildet. Ein Hohlrad des Planetengetriebes ist fest in Bezug auf ein Gehäuse des Differentialgetriebes angeordnet. Das Planetengetriebe weist ferner einen drehbar angeordneten Steg auf, der drehfest mit dem Differentialkorb verbunden ist. Auf bzw. an dem Steg ist mindestens ein Planet drehbar gelagert. Vorzugsweise sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere derartige Planeten vorgesehen. Bei dem Planeten kann es sich um einfache bzw. herkömmliche Planeten handeln, die jeweils mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen. Benötigt man eine größere Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine und dem Differentialkorb, so kann ein Planetengetriebe mit „Doppelplaneten” verwendet werden, d. h. Planeten mit zwei drehfest miteinander gekoppelten Zahnrädern, von denen ein erstes Zahnrad jeweils mit dem Sonnenrad und das drehfest damit gekoppelte zweite Zahnrad mit dem Hohlrad kämmt, wobei die beiden miteinander gekoppelten Zahnräder unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen.
- Wie bereits angedeutet, ist das erfindungsgemäße Hybridkonzept insbesondere für klassisch aufgebaute Fahrzeuge mit längseingebautem Frontmotor, hieran angeflanschtem Getriebe und Heck- oder Allradantrieb geeignet, wobei ein Getriebeausgang über eine Gelenkwelle mit dem Winkeltrieb verbunden ist. Durch die außermittige Anordnung des Differentialgetriebes steht in Querrichtung des Fahrzeugs betrachtet relativ viel Bauraum für die Anordnung einer vergleichsweisen großen und entsprechend leistungsstarken elektrischen Maschine zur Verfügung.
- Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit einem derartigen Hybridkonzept auch Fahrzeuge mit Handschaltgetriebe hybridisierbar sind. Beim rein elektrischen Fahren braucht das Getriebe nicht mitgeschleppt werden, da die elektrische Maschine direkt auf das Achsgetriebe wirkt.
- Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige
1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung in schematischer Darstellung. -
1 zeigt ein Fahrzeug mit einem längs eingebauten Verbrennungsmotor1 , an das ein Getriebe2 angeflanscht ist. Bei dem Getriebe2 kann es sich beispielsweise um Automatikgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe, ein Handschaltgetriebe, ein automatisiertes Handschaltgetriebe o. ä. handeln. Ein Ausgang des Getriebes2 ist über eine Gelenkwelle3 mit einem ersten Zahnrad4 eines Winkeltriebs5 verbunden. Mit dem ersten Zahnrad4 kämmt ein zweites Zahnrad6 des Winkeltriebs5 die beiden Zahnräder4 ,6 sind hier als Kegelräder ausgebildet. Das zweite Zahnrad6 ist auf einer in Querrichtung des Fahrzeugs verlaufenden Versatzwelle7 angeordnet. Drehfest auf der Versatzwelle7 ist ein Stirnrad8 angeordnet, das mit einem Zahnrad9 kämmt, welches ein Antriebsrad eines Differentialgetriebes10 bildet. Das Zahnrad9 kann unmittelbar drehfest auf einem Differentialkorb1 des Differentialgetriebes10 angeordnet sein. - Das Differentialgetriebe
10 weist einen linken Abtrieb12 und eine rechten Abtrieb13 auf. Die beiden Abtriebswellen12 ,13 sind koaxial zueinander angeordnet. Der linke Abtrieb12 ist über ein linkes Gelenk14 mit einer linken Antriebswelle15 eines linken Hinterrades16 verbunden. Der rechte Abtrieb13 ist über ein rechts Gelenk17 mit einer rechten Antriebswelle18 eines rechten Hinterrads19 verbunden. - Wie aus
1 ersichtlich ist, ist koaxial zum linken Abtrieb12 eine elektrische Maschine20 vorgesehen, die einen Stator21 aufweist, der fest in Bezug auf ein hier nicht näher dargestelltes Gehäuse des Differentialgetriebes10 angeordnet ist, und einen drehbar angeordneten Rotor22 . - Der Rotor
22 ist über ein Planetengetriebe23 mit dem Differentialkorb11 gekoppelt. Der Rotor22 der elektrischen Maschine20 weist ein Sonnenrad14 auf. Der Differentialkorb11 ist mit einem Steg25 des Planetengetriebes23 verbunden. Auf dem Steg25 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet mehrere Doppelplaneten angeordnet, die jeweils ein erstes Zahnrad26 und ein zweites Zahnrad27 aufweisen. Die Doppelplaneten sind drehbar auf dem Steg25 gelagert, wobei die beiden Zahnräder26 ,27 drehfest miteinander verbunden sind. Das Zahnrad26 kämmt mit dem Sonnenrad24 und das Zahnrad27 kämmt mit einem Differentialgetriebegehäuse fest angeordneten Hohlrad28 .
Claims (14)
- Fahrzeug mit – einem Differenzialgetriebe (
10 ), das einen linken Abtrieb (12 ) und einen rechten Abtrieb (13 ) sowie einen Differenzialkorb (11 ) aufweist, an dem ein Antriebsrad (9 ) angeordnet ist, – einer elektrischen Maschine (20 ), die koaxial in Bezug auf den linken Abtrieb (12 ) oder den rechten Abtrieb (13 ) angeordnet ist, wobei ein Rotor (22 ) der elektrischen Maschine (20 ) kinematisch mit dem Differenzialkorb (11 ) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (10 ) außermittig in Bezug auf eine Mittellängsachse des Fahrzeugs angeordnet ist und dass eine sich parallel zur Mittellängsachse erstreckende Gelenkwelle (3 ) vorgesehen ist, die ein hinteres Ende (4 ) aufweist, das über einen Winkeltrieb (5 ) und ein Versatzgetriebe (7 ) mit dem Antriebsrad (9 ) gekoppelt ist. - Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkeltrieb (
5 ) ein mit einem hinteren Ende der Gelenkwelle (3 ) verbundenes erstes Kegelrad (4 ) aufweist, das mit einem zweiten Kegelrad (6 ) kämmt, welches auf einer sich in einer Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Welle (7 ) des Versatzgetriebes angeordnet ist. - Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (
7 ) des Versatzgetriebes ein mit dem Antriebsrad (9 ) kämmendes Rad (8 ) drehfest angeordnet ist. - Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der linke und der rechte Abtrieb (
12 ,13 ) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei der linke Abtrieb (12 ) über ein linkes Gelenk (14 ) gelenkig mit einer Antriebswelle (15 ) eines linken Rades (16 ) und der rechte Abtrieb (13 ) über ein rechtes Gelenk (17 ) gelenkig mit einer Antriebswelle (18 ) eines rechten Rades (19 ) gekoppelt ist. - Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Gelenke (
14 ,17 ) zwischen dem Differentialgetriebe (10 ) und einem der beiden Räder (19 ) und das andere Gelenk (14 ) zwischen der elektrischen Maschine (20 ) und dem anderen der beiden Räder (16 ) angeordnet ist. - Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (
22 ) über ein Planetengetriebe (23 ) mit dem Differenzialkorb (11 ) gekoppelt ist. - Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (
22 ) unmittelbar mit einem Sonnenrad (24 ) des Planetengetriebes (23 ) drehgekoppelt ist. - Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (
23 ) ein Hohlrad (28 ) aufweist, das fest in Bezug auf ein Gehäuse des Differentialgetriebes (10 ) angeordnet ist. - Fahrzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (
23 ) einen drehbar angeordneten Steg (25 ) aufweist, der drehfest mit dem Differentialkorb (25 ) verbuden ist. - Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steg mindestens ein Planet (
26 ,27 ) drehbar gelagert ist. - Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Planet ein erstes Planetenrad (
26 ) aufweist, das mit dem Sonnenrad (24 ) kämmt, und ein mit dem ersten Planetenrad (26 ) drehfest verbundenes zweites Planetenrad (27 ), das mit dem Hohlrad (28 ) kämmt. - Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Differentialgetriebe (
10 ) ein Hinterachsgetriebe ist. - Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor (
1 ) aufweist, dessen Kurbelwelle sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt. - Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor (
1 ) und der Gelenkwelle (3 ) ein Getriebe, insbesondere ein Handschaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe, angeordnet ist.
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