DE102014214821A1

DE102014214821A1 - Electromechanical single-wheel drive device

Info

Publication number: DE102014214821A1
Application number: DE102014214821.9A
Authority: DE
Inventors: Claude Holtz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung, mit einer Radführungsmechanik die einen Radnabenträger, eine darin gelagerte, um eine Radnabenachse drehbare Radnabe, eine Lenkereinrichtung und eine Federeinrichtung zur Aufbringung einer den Fahrzeugaufbau gegenüber dem Radnabenträger vertikal federnden Stützkraft umfasst, einem Elektromotor, einer Getriebeeinrichtung zur Generierung eines gegenüber dem Antriebsmoment des Elektromotors erhöhten Radantriebsmomentes, und einer Gelenkwelle zur Übertragung des Antriebsmomentes zwischen dem Elektromotor und der Getriebeeinrichtung, wobei die Getriebeeinrichtung und der Elektromotor gegeneinander vertikal verlagerbar sind und die Getriebeeinrichtung derart ausgebildet ist, dass der getriebeseitige Anbindungsbereich der Gelenkwelle gegenüber der Radnabenachse radial versetzt ist.The invention relates to an electromechanical Einzelradantriebseinrichtung electromechanical Einzelradantriebseinrichtung, with a Radführungsmechanik comprising a Radnabenträger, a mounted therein, rotatable about a hub hub wheel hub, a link device and a spring device for applying a vehicle body relative to the Radnabenträger vertically resilient support force, an electric motor, a Transmission device for generating a relative to the drive torque of the electric motor increased Radantriebsmomentes, and a propeller shaft for transmitting the drive torque between the electric motor and the transmission device, wherein the transmission device and the electric motor against each other are vertically displaceable and the transmission device is designed such that the transmission-side connection region of the propeller shaft the hub axle is offset radially.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die als solche eine Radführungsmechanik mit einem Radnabenträger, einen Elektromotor, eine Getriebeeinrichtung, sowie eine Federeinrichtung zur Aufbringung einer den Fahrzeugaufbau gegenüber dem Radnabenträger vertikal stützenden Stützkraft, umfasst. The invention relates to an electromechanical Einzelradantriebseinrichtung for a motor vehicle, as such a Radführungsmechanik with a Radnabenträger, an electric motor, a transmission device, and a spring means for applying a vehicle body relative to the Radnabenträger vertically supporting support force includes.

Aus DE 10 2011 005 626 A1 ist eine elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung bekannt, die einen Elektromotor umfasst welcher über eine Stirnradstufe ein Fahrzeugrad antreibt. Die Stirnradstufe umfasst ein Getriebegehäuse, ein motorseitig vorgesehenes Ritzel und ein an eine Radnabe angebundenes Antriebsrad das mit dem genannten Ritzel in Eingriff steht. Das Getriebegehäuse ist starr an einem Längslenker montiert. Der Längslenker ist über eine Radfeder gegenüber dem fahrzeugseitigen Aufbau abgestützt.Out DE 10 2011 005 626 A1 an electromechanical Einzelradantriebseinrichtung is known, which comprises an electric motor which drives a vehicle wheel via a spur gear. The spur gear stage includes a gear housing, a pinion provided on the motor side and a drive wheel connected to a wheel hub which engages with said pinion gear. The gearbox is rigidly mounted on a trailing arm. The trailing arm is supported by a wheel spring relative to the vehicle-mounted structure.

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 Antriebswelle 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.Out DE 10 2009 002 440 A1 For example, a motor vehicle is known in which a left electric motor assigned to the left rear wheel and a right electric motor assigned to the right rear wheel are provided in the region of the rear axle. The two electric motors are connected to the associated drive wheel in each case via a drive shaft. In addition, both electric motors are each mounted such that they can be tilted in the context of compression and rebound of the respective wheel about a tilting axis aligned in the vehicle longitudinal direction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung zu schaffen, die sich durch einen kompakten Aufbau und eine vorteilhafte Radführungscharakteristik auszeichnet.The invention has for its object to provide an electromechanical Einzelradantriebseinrichtung, which is characterized by a compact design and an advantageous Radführungscharakteristik.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung, mit:

– einer Radführungsmechanik die einen Radnabenträger, eine darin gelagerte, um eine Radnabenachse drehbare Radnabe, eine Lenkereinrichtung und eine Federeinrichtung zur Aufbringung einer den Fahrzeugaufbau gegenüber dem Radnabenträger vertikal federnden Stützkraft umfasst,
– einem Elektromotor,
– einer Getriebeeinrichtung zur Generierung eines gegenüber dem Antriebsmoment des Elektromotors erhöhten Radantriebsmomentes, und
– einer Gelenkwelle zur Übertragung des Antriebsmomentes zwischen dem Elektromotor und der Getriebeeinrichtung, wobei
– die Getriebeeinrichtung und der Elektromotor gegeneinander vertikal verlagerbar sind und die Getriebeeinrichtung derart ausgebildet ist, dass der getriebeseitige Anbindungsbereich der Gelenkwelle gegenüber der Radnabenachse radial versetzt ist.

The above object is achieved by an electromechanical Einzelradantriebseinrichtung, with:

A wheel guide mechanism which comprises a wheel hub carrier, a wheel hub rotatable about a wheel hub axis, a link device and a spring device for applying a supporting force which vertically supports the vehicle body relative to the wheel hub carrier,
An electric motor,
- A transmission device for generating a relation to the drive torque of the electric motor increased Radantriebsmomentes, and
- A propeller shaft for transmitting the drive torque between the electric motor and the transmission device, wherein
- The transmission device and the electric motor are mutually displaced vertically and the transmission device is designed such that the transmission-side connection region of the propeller shaft relative to the hub axle is radially offset.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, einen elektromechanischen Einzelradantrieb für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchem die Masse der Antriebseinheit, also des Elektromotors und eines Untersetzungsgetriebes in zwei zueinander relativ bewegbare Teilmassen geteilt wird und der Elektromotor mit dem Untersetzungsgetriebe unter Herbeiführung eines Radialversatzes zwischen der Radachse und der Gelenkwelle kinematisch vorteilhaft gekoppelt wird. This makes it possible in an advantageous manner to provide an electromechanical Einzelradantrieb for a motor vehicle, in which the mass of the drive unit, so the electric motor and a reduction gear is divided into two mutually relatively movable sub-masses and the electric motor with the reduction gear to bring about a radial offset between the Wheel axle and the propeller shaft kinematically coupled advantageous.

Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich insbesondere für die Schaffung eines fahrdynamisch vorteilhaften elektrischen Einzelradantriebs eines Kraftfahrzeuges in Verbindung mit einer in diesem Kraftfahrzeug verbauten Verbundlenker-Hinterachse. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht dabei insbesondere Bauformen die zu den etablierten, oder konventionellen Hinterachssystemen, insbesondere von Klein- oder Kompaktklassefahrzeugen und deren Bodengruppengeometrien weitgehend kompatibel sind.The concept according to the invention is particularly suitable for the creation of a driving-dynamically advantageous electric single-wheel drive of a motor vehicle in conjunction with a torsion-beam rear axle installed in this motor vehicle. The inventive concept allows in particular designs that are largely compatible with the established, or conventional rear axle systems, especially of small or compact class vehicles and their Bodengruppengeometrien.

Mit Hilfe des Achsversatzes zwischen dem Antriebsgleichlaufgelenk und der Radlagerung, kann die E-Maschine, d.h. der Antriebsmotor weiter in Richtung zu Fahrzeugfront versetzt angeordnet werden. Damit stört die E-Maschine nicht die Fahrwerkfederung, so kann die klassische Federlage beibehalten werden.With the aid of the axial offset between the drive constant velocity joint and the wheel bearing, the electric machine, i. the drive motor can be arranged further offset towards the front of the vehicle. Thus, the electric motor does not disturb the suspension suspension, so the classic spring position can be maintained.

Das Getriebe wird in den Radnabenträger eingebunden oder an diesem befestigt, und mit Hilfe eines Stirnradgetriebes wird zwischen dem Antriebsgleichlaufgelenk ein Achsversatz mit der durch die Radlagerung definierten Radachse realisiert. Damit muss sich die E-Maschine nicht mehr auf dem Vertikal- und Horizontal-Niveau der Radachse befinden. Hierdurch ergibt sich eine signifikante Bauraumersparnis bzw. eine bessere Bauraumausnutzung. The transmission is incorporated into the wheel hub carrier or attached to this, and with the help of a spur gear is realized between the drive constant velocity joint axis offset with the wheel axle defined by the wheel bearing. This means that the electric motor no longer has to be at the vertical and horizontal levels of the wheel axle. This results in a significant space savings or a better space utilization.

Die Erfindung schafft letztlich einen hochkompakten Elektroantrieb für ein E-Fahrzeug. Mit dem Achsversatz am Rad bedarf es gegenüber erprobten Radaufhängungen nur geringen konstruktiven Änderungen an der Verbundlenkerachse um die E-Maschine zu integrieren.The invention ultimately creates a highly compact electric drive for an e-vehicle. With the axle offset on the wheel, compared to proven wheel suspensions, only minor structural changes to the torsion beam axle are required to integrate the electric motor.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Radialversatz des Gelenkwellenanbindungsbereiches durch eine Stirnradstufe bewerkstelligt. Diese Stirnradstufe bildet vorzugsweise ein Übersetzungsgetriebe zur Erhöhung des an der Gelenkwelle anliegenden Eingangsmomentes. Diese Stirnradstufe ist vorzugsweise als schräg verzahnte Stirnradstufe ausgebildet.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the radial offset of the propeller shaft connection area is accomplished by a spur gear. This spur gear preferably forms a transmission gear to increase the voltage applied to the propeller shaft Input torque. This spur gear is preferably formed as a helical spur gear.

Die Getriebeeinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese eine zur Radnabenachse koaxial angeordnete erste Planetengetriebestufe umfasst durch welche das seitens der Stirnradstufe erhöhte Drehmoment weiter erhöht wird. Die kinematische Einbindung dieser ersten Planetenstufe in das Gesamtsystem erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass das Sonnenrad der ersten Planetengetriebestufe den Leistungseingang darstellt und der Planetenträger den Leistungsausgang darstellt. Es ist auch möglich, diese erste Planetengetriebestufe über deren Hohlrad anzutreiben. Die Übersetzungswirkung ist in diesem Falle zwar geringer als bei einem Antrieb über das Sonnenrad, jedoch kann in vorteilhafter Wiese das Hohlrad der ersten Planetenstufe einstückig mit dem Stirnrad der Stirnradstufe realisiert werden.The transmission device is preferably designed in such a way that it comprises a first planetary gear stage arranged coaxially with the hub axle, by means of which the torque increased by the spur gear stage is further increased. The kinematic integration of this first planetary stage in the overall system is preferably carried out such that the sun gear of the first planetary gear stage represents the power input and the planet carrier represents the power output. It is also possible to drive this first planetary gear stage via the ring gear. Although the translation effect is less in this case than in a drive via the sun gear, however, the ring gear of the first planetary stage can be realized in one piece with the spur gear of the spur gear in an advantageous manner.

Eine besonders hohe Übersetzungswirkung der Getriebeeinrichtung kann erreicht werden, indem das Umlaufrädergetriebe eine erste Planetengetriebestufe und eine zweite Planetengetriebestufe umfasst wobei dann wiederum die erste Planetengetriebestufe über eine vorgelagerte Stirnradstufe angetrieben wird, wobei über diese Stirnradstufe der besagte Radialversatz zwischen der Radnabenachse und dem Anbindungspunkt der Gelenkwelle an das Getriebe realisiert wird.A particularly high translation effect of the transmission device can be achieved by the epicyclic gear comprises a first planetary gear stage and a second planetary gear stage in turn then the first planetary gear stage is driven via an upstream spur gear, said about this spur gear said radial offset between the hub axle and the connection point of the propeller shaft the gear is realized.

Die erfindungsgemäße Einzelradantriebseinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Getriebeeinrichtung ein Getriebegehäuse umfasst, und dass das Getriebegehäuse als Radnabenträger fungiert, oder an diesen angebunden ist.The individual wheel drive device according to the invention is preferably designed such that the transmission device comprises a transmission housing, and that the transmission housing acts as a wheel hub carrier, or is connected thereto.

Die Lenkereinrichtung der Radführungsmechanik ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Längs- oder Verbundlenker ausgeführt, und der getriebeseitige Anbindungsbereich der Gelenkwelle gegenüber der Radnabenachse in ist Richtung zum einem in Fahrzeughauptbetriebsrichtung vorne liegenden Lenkeranbindungsbereich hin versetzt. Bei dieser Variante ergibt sich ein gegenüber dem Radhub reduzierter vertikaler Verlagerungsweg des Anbindungsbereiches der Gelenkwelle und damit ein reduzierter Beitrag der Gelenkwelle zur ungefederten Masse.The steering device of the Radführungsmechanik is designed according to a particularly preferred embodiment of the invention as a longitudinal or torsion beam, and the transmission-side connection region of the propeller shaft relative to the hub axis in direction is offset to a front in vehicle main operating direction armbar connection area. In this variant, a comparison with the Radhub reduced vertical displacement path of the connection region of the propeller shaft and thus a reduced contribution of the propeller shaft results in unsprung mass.

Insgesamt ist die erfindungsgemäße Einzelradantriebseinrichtung vorzugsweise so aufgebaut, dass die Gelenkwelle im wesentlichen parallel, oder schwach geneigt zur Radnabenachse ausgerichtet verläuft. Vorzugsweise ist dann der Elektromotor auch noch vertikal derart weit nach oben versetzt, dass dessen Rotorachse über dem Vertikalniveau der Radnabenachse verläuft. Der Elektromotor kann an eine Komponente der Radaufhängung fest oder gelenkig angebunden sein und mit dieser Radaufhängung zu einer Baugruppe zusammengefasst werden. Es ist auch möglich, den für das jeweilige Fahrzeugrad, insbesondere Hinterrad vorgesehenen Motor an der Fahrzeugkarosserie starr oder gelenkig zu befestigen.Overall, the Einzelradantriebseinrichtung invention is preferably constructed so that the propeller shaft is aligned substantially parallel, or slightly inclined to the hub axis. Preferably, then the electric motor is also vertically offset so far up that its rotor axis is above the vertical level of the hub axle. The electric motor can be connected to a component of the suspension fixed or articulated and combined with this suspension to form an assembly. It is also possible to rigidly or flexibly fix the motor provided for the respective vehicle wheel, in particular the rear wheel, to the vehicle body.

Der Längs- oder Verbundlenker kann so ausgebildet sein, dass dieser eine Fahrwerksfederaufstandspfanne bildet, die derart angeordnet ist, dass die Radnabenachse durch einen von der Fahrwerksfeder definierten Federaufnahmebereich hindurch verläuft. Durch das erfindungsgemäße Konzept der Gelenkwellenanbindung ergibt sich in sofern eine besonders vorteilhafte Bauraumsituation zur Anordnung der Fahrwerksfeder.The longitudinal or torsion beam may be formed so that it forms a Fahrwerksfederaufstandspfanne, which is arranged such that the hub axle passes through a defined by the suspension spring spring receiving area. The inventive concept of Gelenkwellenanbindung results in so far a particularly advantageous space situation for the arrangement of the suspension spring.

Der Elektromotor der erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass dessen Motorachse im wesentlichen parallel zur Radnabenachse ausgerichtet ist. Weiterhin ist der Elektromotor vorzugsweise gelenkig an den Längs- oder Verbundlenker, oder den Fahrzeugaufbau angebunden und über die Fahrwerksfederung vertikal gefedert.The electric motor of the individual wheel drive device according to the invention is preferably arranged such that its motor axis is aligned substantially parallel to the hub axis. Furthermore, the electric motor is preferably hingedly connected to the longitudinal or torsion beam, or the vehicle body and sprung vertically on the suspension suspension.

Die Fahrwerksfedereinrichtung kann so ausgebildet werden, dass diese in einen oberen Federabschnitt und in einen unteren Federabschnitt untergliedert ist, wobei 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. The suspension spring device can be formed so that it is subdivided into an upper spring portion and a lower spring portion, wherein the electric motor is connected in an intermediate region between the upper and the lower spring portion of the spring means such that this over the lower spring portion opposite the Radically vibrating components of the wheel guide mechanism resiliently supported.

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 so zu führen, dass dessen vertikale Verlagerung im wesentlichen dem halben vertikalen Radverlagerungsweg entspricht.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the Einzelradantriebseinrichtung is designed such that the upper spring portion and the lower spring portion have substantially the same spring constant. This makes it possible in an advantageous manner to guide the electric motor so that its vertical displacement corresponds substantially to half the vertical Radverlagerungsweg.

Vorzugsweise wird die Hauptfeder zwischen Karosserie und Verbundlenker axial etwa in der Mitte aufgeteilt und der E-Motor über einen Koppellenkerabschnitt an die „Federmitte“ angekoppelt. Der Abstützpunkt des E-Motors befindet sich dann etwa in der Mitte der Haupt-Fahrwerksfeder, also dem Punkt der bei der Einfederung etwa den halben Weg des Rades in senkrechter Richtung macht. Preferably, the main spring between the body and torsion beam is divided axially approximately in the middle and the electric motor coupled via a coupler link to the "spring center". The support point of the electric motor is then located approximately in the middle of the main suspension spring, ie the point that makes about half the distance of the wheel in the vertical direction during the deflection.

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,
– einem radseitigen Getriebe zur Erhöhung des motorseitig generierten Antriebsmomentes, und
– einer Gelenkwelle zur Übertragung des Antriebsmomentes des Elektromotors zu dem radseitigen Getriebe, wobei
– die Lenkereinrichtung einen Längslenker umfasst der über ein erstes Lenkergelenk an den Fahrzeugaufbau angebunden ist,
– das radseitige Getriebe an diesem Längslenker befestigt ist und
– der Längslenker ein Motoraufhängungsgelenk trägt und der Elektromotor über dieses Motoraufhängungsgelenk mit dem Längslenker gekoppelt ist.

According to a further aspect of the present invention, the object mentioned above is also achieved by a Single wheel drive device for a multi-lane motor vehicle, with:

A wheel guide mechanism comprising a wheel hub carrier, a wheel hub mounted therein, rotating about a wheel axle, and a link device,
An electric motor for applying a drive torque,
- A wheel-side gearbox to increase the drive side generated torque, and
- A propeller shaft for transmitting the drive torque of the electric motor to the wheel-side gearbox, wherein
- The link device comprises a trailing arm which is connected via a first link joint to the vehicle body,
- The wheel-side gear is attached to this trailing arm and
- The trailing arm carries a motor suspension joint and the electric motor is coupled via this engine suspension joint with the trailing arm.

Hierdurch wird es ebenfalls auf vorteilhafte Weise möglich, den Beitrag des Elektromotors und eines ggf. motorseitig angeschlossenen Vorstufengetriebes zur ungefederten Masse zu reduzieren.This also makes it possible in an advantageous manner to reduce the contribution of the electric motor and possibly connected on the motor side preamp gear to unsprung mass.

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 getriebeseitigen Anbindungsbereich der Gelenkwelle. 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.Preferably, the Einzelradantriebseinrichtung is formed such that the engine suspension joint defines a motor joint axis and measured in the horizontal direction distance of the motor joint axis of the fixed pivot axis in the steering joint is smaller than the also measured in the horizontal direction distance of the wheel axle of the transmission-side connection region of the propeller shaft. The distance of the motor joint axis of the link joint can be particularly matched to the distance of the wheel axle of the link joint, that during compression of the trailing arm of the vertical displacement path of the electric motor corresponds approximately to half Einfederungsweg the wheel axle.

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 Achse der Gelenkwelle, 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.The joint devices for connecting the trailing arm to the vehicle body and also for connecting the electric motor to the trailing arm in a pivotally movable manner are preferably designed as elastomer joints, which allow a certain change in the orientation of the respective pivot axis during a pivoting movement and compensate static overdeterminations. The axis of the propeller shaft, the engine pivot axis and the trailing arm pivot axis are preferably substantially parallel, i. at least parallel so that corresponding misalignment over the joint bushings can be compensated. The trailing arm can also be designed as a composite link in this variant.

Das erfindungsgemäße Konzept bietet zahlreiche Vorteile, z.B. einen geringen Bauraumbedarf, es erfordert gegenüber etablierten Bauformen des Verbundlenkers nur wenig Änderungen („Add-On“ Lösung für OEM), die E-Maschine Masse ist nicht direkt am Rad eingesetzt und erhöht damit gegenüber bisherigen Bauformen nicht die ungefederte Masse. The inventive concept offers numerous advantages, e.g. a small space requirement, it requires compared to established designs of the torsion beam only little changes ("add-on" solution for OEM), the e-machine mass is not used directly on the wheel and thus does not increase compared to previous designs unsprung mass.

Das Getriebe kann als ein- oder mehrstufiges Planetengetriebe (je nach Übersetzungsbedarf) ausgeführt sein. Eine Planetengetriebe stufe kann sich auch direkt am Motor befinden. Der Motor kann am Fahrwerk fest angebracht sein. Der Motor kann auch am Chassis (Fahrzeugaufbau) fest angebracht sein. Die Fahrwerkfedern können in zwei Federsegmente geteilt werden, und die E-Maschine wird auf einer Seite zwischen den beiden Federsegmenten abgestützt oder aufgehängt und auf der andere Seite auf dem Verbundlenker oder am Fahrzeugaufbau drehbar gelagert. Damit werden die ungefederte Masse und der Beugungswinkel der Antriebswelle reduziert. („Die E-Maschine macht dann gegenüber dem Rad weniger Weg“)The gear can be designed as a single or multi-stage planetary gear (depending on the translation). A planetary gear stage can also be located directly on the engine. The engine can be fixed to the chassis. The engine can also be firmly attached to the chassis (vehicle body). The suspension springs can be divided into two spring segments, and the electric motor is supported or suspended on one side between the two spring segments and rotatably mounted on the other side on the composite link or on the vehicle body. This reduces the unsprung mass and the diffraction angle of the drive shaft. ("The electric motor then makes less of a way compared to the wheel")

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:

1 eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung in Form eines Verbundlenker-Radantriebs; 1 a schematic representation for explaining the structure of an inventive Einzelradantriebseinrichtung in the form of a torsion beam wheel drive;

2 eine Seitenansicht zur weiteren Veranschaulichung des Aufbaus der Einzelradantriebseinrichtung nach 1. 2 a side view for further illustrating the structure of the Einzelradantriebseinrichtung after 1 ,

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 um eine Radnabenachse X drehbare Radnabe 2, eine Lenkereinrichtung 3 und eine Federeinrichtung 4 zur Aufbringung einer den Radnabenträger 1 vertikal stützenden Aufhängungsstützkraft aufweist. In 1 is shown in the form of a schematic representation of an inventive electromechanical Einzelradantriebseinrichtung for a motor vehicle. The Einzelradantriebseinrichtung comprises a Radführungsmechanik the a Radnabenträger 1 , a wheel hub rotatable about a hub axle X. 2 , a handlebar device 3 and a spring device 4 for applying a wheel hub carrier 1 having vertically supporting suspension support force.

Die Einzelradantriebseinrichtung umfasst weiterhin einen Elektromotor 5 zur Generierung eines Antriebsmomentes und eine Gelenkwelle 6. Die erfindungsgemäße Einzelradantriebseinrichtung umfasst weiterhin eine Getriebeeinrichtung 7 zur Generierung eines gegenüber dem Antriebsmoment des Elektromotors 5 erhöhten Radantriebsmomentes. Die Gelenkwelle 6 dient der Übertragung eines Drehmomentes zwischen dem Elektromotor 5 und der Getriebeeinrichtung 7. Die erfindungsgemäße Einzelradantriebseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Getriebeeinrichtung 7 und der Elektromotor 5 gegeneinander vertikal verlagerbar sind, wobei zudem die Getriebeeinrichtung 7 derart ausgebildet ist, dass der getriebeseitige Anbindungsbereich der Gelenkwelle gegenüber der Radnabenachse X radial versetzt ist.The Einzelradantriebseinrichtung further comprises an electric motor 5 for generating a drive torque and a propeller shaft 6 , The individual-wheel drive device according to the invention furthermore comprises a transmission device 7 for generating a relation to the drive torque of the electric motor 5 increased wheel drive torque. The PTO shaft 6 serves to transmit a torque between the electric motor 5 and the transmission device 7 , The individual wheel drive device according to the invention is characterized in that the transmission device 7 and the electric motor 5 are vertically displaceable against each other, wherein also the transmission device 7 is formed such that the transmission-side connection region of the propeller shaft relative to the hub axle X is radially offset.

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Radialversatz durch eine Stirnradstufe 8 bewerkstelligt. Die Stirnradstufe 8 umfasst ein Antriebsritzel 9 und ein Abtriebsstirnrad 10. Das Antriebsritzel 9 wir über die Gelenkwelle 6 angetrieben. Das Antriebsritzel 9 ist über eine Wälzlagerung 11 drehbar in einem Getriebegehäuse 12 gelagert. Die Lagerung des Antriebsritzels 9 ist hier derart bewerkstelligt, dass die Rotationsachse Y des Antriebsritzels 9 parallel zur Radnabenachse X und von dieser beabstandet verläuft. Die Stirnradstufe 8 fungiert als Reduktionsgetriebe durch welches ein gegenüber dem am Antriebsritzel 9 anliegenden Antriebsmoment noch weiter erhöhtes Drehmoment generiert wird. Dieses erhöhte Drehmoment wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf eine erste Planetengetriebestufe G1 geführt. Die Leistungszufuhr zu dieser ersten Planetengetriebestufe G1 erfolgt hier indem ein erstes Sonnenrad S1 derselben drehfest mit dem Abtriebsstirnrad 10 der Stirnradstufe 8 gekoppelt wird. Dieses Sonnenrad S1 kämmt mit ersten Planeten P1 der ersten Planetengetriebestufe G1. Die ersten Planeten P1 sitzen auf einem ersten Planetenträger C1 und wälzen zudem in einem ersten Hohlrad H1 das drehfest in dem Getriebegehäuse 12 festgelegt ist.In the embodiment shown here, the radial offset by a spur gear 8th accomplished. The spur gear stage 8th includes a drive pinion 9 and a driven spur gear 10 , The drive pinion 9 we about the propeller shaft 6 driven. The drive pinion 9 is about a rolling bearing 11 rotatable in a transmission housing 12 stored. The bearing of the drive pinion 9 is here accomplished such that the axis of rotation Y of the drive pinion 9 extends parallel to the hub axis X and spaced therefrom. The spur gear stage 8th acts as a reduction gear through which one with respect to the drive pinion 9 applied torque even further increased torque is generated. This increased torque is performed in the embodiment shown on a first planetary gear G1. The power supply to this first planetary gear G1 takes place here by a first sun S1 of the same rotationally fixed to the output spur gear 10 the spur gear stage 8th is coupled. This sun gear S1 meshes with first planetary P1 of the first planetary gear stage G1. The first planet P1 sit on a first planet carrier C1 and also roll in a first ring gear H1 rotatably in the gear housing 12 is fixed.

Das Umlaufrädergetriebe umfasst weiterhin eine zweite Planetengetriebestufe G2 die wiederum ein zweites Sonnerad S2, zweite Planeten P2 und ein zweites Hohlrad H2 umfasst. Das zweite Hohlrad H2 ist drehfest in dem Getriebegehäuse 12 festgelegt. Die zweiten Planeten P2 sitzen drehbar auf dem zweiten Planetenträger C2. Dieser zweite Planetenträger C2 ist drehfest mit der drehbar im Getriebegehäuse 12 gelagerten Radnabe 2 gekoppelt und treibt diese damit an. Der zweite Planetenträger C2 wird hierbei über die Radnabenlagerung 2a gelagert.The planetary gear transmission further comprises a second planetary gear stage G2 which in turn comprises a second sun gear S2, second planet P2 and a second ring gear H2. The second ring gear H2 is rotationally fixed in the transmission housing 12 established. The second planetary P2 sit rotatably on the second planet carrier C2. This second planet carrier C2 is rotatably with the rotatable in the transmission housing 12 mounted wheel hub 2 coupled and drives it with it. The second planetary carrier C2 is in this case via the wheel hub bearing 2a stored.

Bei der erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung wird über die Stirnradstufe 8 ein Radialversatz D zwischen der Radnabenachse X und einem Anbindungspunkt J1 der Gelenkwelle 6 realisiert. Dieser Radialversatz D ermöglicht es, auf einer der Radfelge 13 abgewandten Seite der Getriebeeinrichtung 7 den dort verbleibenden Bauraum in an sich bekannter und bewährter Weise zur Aufnahme der Fahrwerksfeder 4 zu nutzen und die Gelenkwelle 6 an der Fahrwerksfeder 4 vorbei zu führen. In the individual wheel drive device according to the invention is via the spur gear 8th a radial displacement D between the hub axle X and a connection point J1 of the propeller shaft 6 realized. This radial offset D allows it on one of the wheel rim 13 opposite side of the transmission device 7 the space remaining there in a known and proven way to accommodate the suspension spring 4 to use and the PTO shaft 6 on the suspension spring 4 to pass by.

Die Getriebeeinrichtung 7 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass das Getriebegehäuse 12 eine Strukturfestigkeit aufweist die es erlaubt, das Getriebegehäuse direkt als Radnabenträger zu verwenden. Das Getriebegehäuse 12 bildet hierbei eine Aufnahme für die Radlagerung 2a und die Komponenten der beiden Planetengetriebestufen G1, G2, sowie auch der Stirnradstufe 8. The transmission device 7 is designed in the embodiment shown here so that the transmission housing 12 has a structural strength which allows to use the gearbox directly as Radnabenträger. The gearbox 12 This forms a receptacle for the wheel bearing 2a and the components of the two planetary gear stages G1, G2, as well as the spur gear 8th ,

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lenkereinrichtung 3 der Radführungsmechanik als Längs- oder Verbundlenker ausgeführt. Wie erkennbar ist der getriebeseitige Anbindungsbereich J1 der Gelenkwelle 6 gegenüber der Radnabenachse X in Richtung zum einem in Fahrzeughauptbetriebsrichtung vorne liegenden Lenkeranbindungsgelenk 15 hin versetzt ist. Durch diesen Ansatz ergibt sich im Rahmen der vertikalen Verlagerung des Rades 16 eine Reduktion der Vertikalamplitude des Anbindungspunktes J1 gegenüber der Vertikalamplitude der Radnabenachse X.In the embodiment shown here, the link device 3 the Radführungsmechanik designed as a longitudinal or torsion beam. How recognizable is the transmission-side connection region J1 of the propeller shaft 6 opposite to the hub axle X in the direction of a front in vehicle main operating direction arm linkage joint 15 is offset. This approach results in the context of the vertical displacement of the wheel 16 a reduction of the vertical amplitude of the connection point J1 with respect to the vertical amplitude of the hub axis X.

Bei der hier gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung verläuft die Gelenkwelle 6 im wesentlichen parallel, oder schwach geneigt zur Radnabenachse X. Der Elektromotor 5 befindet sich in Bezug auf die Längsrichtung des Fahrzeuges in einem Zwischenbereich zwischen dem vorderen Lenkeranbindungsgelenk 15 und der Fahrwerksfeder 4. Der Elektromotor 5 ist derart angeordnet, dass dessen Motorachse Z im wesentlichen parallel zur Radnabenachse X ausgerichtet ist. Der Elektromotor 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über ein nachfolgend in Verbindung mit 2 noch näher beschriebenes Gelenk mit der Lenkereinrichtung gekoppelt und damit sowohl gegenüber der Getriebeeinrichtung 7, als auch gegenüber der Lenkereinrichtung 3 vertikal um eine hinreichende Bewegungsstrecke verlagerbar. In the embodiment of the single-wheel drive device according to the invention shown here, the propeller shaft extends 6 substantially parallel, or slightly inclined to the hub axis X. The electric motor 5 is located in an intermediate region between the front link connecting joint with respect to the longitudinal direction of the vehicle 15 and the suspension spring 4 , The electric motor 5 is arranged such that its motor axis Z is aligned substantially parallel to the hub axis X. The electric motor 5 is in this embodiment via a below in connection with 2 Joint described in more detail coupled to the link device and thus both with respect to the transmission device 7 , as well as towards the handlebar device 3 vertically displaceable by a sufficient range of movement.

Der Längs- oder Verbundlenker kann als Blechumformteil, oder als Schmiede oder Gussbauteil, oder als geschweißtes Verbundbauteil ausgeführt sein und bildet bei diesem Ausführungsbeispiel eine Fahrwerksfederaufstandspfanne 3a die derart angeordnet ist, dass die Radnabenachse durch einen von der Fahrwerksfeder 4 definierten Federaufnahmebereich hindurch verläuft. Durch diesen Ansatz ergibt sich ein hoher Kompatibilitätsgrad zu etablierten Bodengruppenbauformen.The longitudinal or torsion beam may be designed as a sheet metal forming part, or as a forge or cast component, or as a welded composite component and forms in this embodiment, a Fahrwerksfederaufstandspfanne 3a which is arranged such that the hub axle by one of the suspension spring 4 defined spring receiving area extends therethrough. This approach results in a high degree of compatibility with established soil group types.

Die Darstellung nach 2 zeigt in Form einer stark vereinfachten Seitenansicht den Grundaufbau der Einzelradantriebseinrichtung nach 1. Wie in dieser Darstellung nunmehr erkennbar, ist der Elektromotor 5 über ein Motoraufhängungsgelenk 14 gelenkig an den Längs- oder Verbundlenker 3 angebunden. Der Elektromotor 5 weist ein Motorgehäuse 5a auf, das einen Federarm 5b bildet. Dieser Federarm 5b ist in besonderer Weise mit der Fahrwerksfeder 4 gekoppelt, so dass das Motorgehäuse 5a einseitig direkt über die Fahrwerksfederung 4 vertikal gefedert wird. Die Fahrwerksfederung 4 ist jene Federung die als solche die Federkraft aufbringt, welche den Fahrzeugaufbau trägt, also den Fahrzeugaufbau 17 („das Chassis“) gegenüber dem Radnabenträger 1 (vgl. 1) stützt. Die Anbindungsstelle des Federarms 5b an die Fahrwerksfeder 4 ist so gewählt, dass der Federarm 5b beim Einfedern der Fahrwerksfeder 4 in etwa die halbe vertikale Wegstrecke zurücklegt wie die Radnabenachse X. Dies wird hier erreicht, indem der Federarm 5b im wesentlichen mittig an die Fahrwerksfeder 4 angebunden ist. Die Fahrwerksfeder kann hierbei in einen unteren Federabschnitt 4a und einen oberen Federabschnitt 4b geteilt werden. Es ist auch möglich, die Feder 4 durchgängig auszubilden und den Federarm 5b über geeignete Eingriffs- oder Koppelstrukturen mit der Fahrwerksfeder 4 zu koppeln. Anstelle einer direkten Anbindung des Federarms 5b an die Fahrwerksfeder 4, ist es auch möglich eine entsprechende, zur hinreichenden vertikalen Verlagerung des Motors 5 geeignete Zwangssynchronisierung von Motor 5 und Lenker 3 durch entsprechende Gelenkmechaniken zu bewirken. Es ist auch möglich, den Elektromotor entweder fest oder schwenkbar an den Fahrzeugaufbau anzubinden.The representation after 2 shows in the form of a highly simplified side view of the basic structure of the Einzelradantriebseinrichtung after 1 , As can now be seen in this illustration, the electric motor 5 via a motor suspension joint 14 articulated to the longitudinal or torsion beam 3 tethered. The electric motor 5 has a motor housing 5a on, that's a spring arm 5b forms. This spring arm 5b is in a special way with the suspension spring 4 coupled so that the motor housing 5a one-sided directly over the chassis suspension 4 is sprung vertically. The suspension suspension 4 is that suspension that as such applies the spring force that carries the vehicle body, so the vehicle body 17 ("The chassis") opposite the wheel hub carrier 1 (see. 1 ). The connection point of the spring arm 5b to the suspension spring 4 is chosen so that the spring arm 5b during compression of the suspension spring 4 in about half the vertical distance covered as the hub axle X. This is achieved here by the spring arm 5b essentially centered on the suspension spring 4 is connected. The suspension spring can here in a lower spring section 4a and an upper spring portion 4b to be shared. It is also possible the spring 4 consistently form and the spring arm 5b via suitable engagement or coupling structures with the suspension spring 4 to pair. Instead of a direct connection of the spring arm 5b to the suspension spring 4 , It is also possible a corresponding, sufficient vertical displacement of the engine 5 appropriate forced synchronization of motor 5 and handlebars 3 to effect by appropriate joint mechanics. It is also possible to connect the electric motor either fixed or pivotable to the vehicle body.

Der Längs- oder Verbundlenker 3 wird in seinem, dem Lenkeranbindungsgelenk 15 abgewandten Endbereich durch einen Fahrwerksdämpfer 18 mit dem Fahrzeugaufbau 17 gekoppelt. Der Elektromotor 5 kann erforderlichenfalls ebenfalls durch weitere, vorzugsweise speziell auf die Masse, die Verlagerungsbahn, die Schwerpunktlage und die Federcharakteristik der Motoraufhängung abgestimmte Dämpfereinrichtungen mit dem Lenker 3 und/oder dem Fahrzeugaufbau gekoppelt werden um die Schwingung des Motors 3 gegenüber dem Lenker 3 und ggf. dem Aufbau zu dämpfen.The longitudinal or torsion beam 3 becomes in his, the handlebar connection joint 15 turned away end by a suspension damper 18 with the vehicle body 17 coupled. The electric motor 5 If necessary, can also by other, preferably specially adapted to the mass, the displacement track, the center of gravity and the spring characteristic of the engine suspension damper devices with the handlebar 3 and / or the vehicle body are coupled to the vibration of the engine 3 opposite the handlebar 3 and possibly to dampen the structure.

Weiterhin ist es in vorteilhafter Weise möglich, im Bereich des Lenkers 3, des Motors 5 und/oder des Aufbaus elastische Endanschlagsstrukturen z.B. „Anschlaggummis“ vorzusehen die bei Erreichen entsprechender Nährungszustände einen direkten Anschlag starrer Bauteile aneinander verhindern und die Annäherung bremsen und dämpfen. Und sicherstellen, dass keine unzulässigen übermäßigen Verlagerungen zwischen den Bauteilen erfolgen. Furthermore, it is possible in an advantageous manner, in the area of the handlebar 3 , of the motor 5 and / or the construction elastic Endanschlagsstrukturen eg "stop rubbers" to provide the prevent when reaching appropriate nutritional states a direct attack of rigid components together and slow down the approach and dampen. And make sure that there are no undue excessive shifts between the components.

Der Elektromotor 5 befindet sich in einem Zwischenbereich zwischen der Radnabenachse X und dem vorderen Lenkeranbindungsgelenk 15. Dieses Lenkeranbindungsgelenk 15 befindet sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf einem Höhenniveau das über dem Höhenniveau des Motoraufhängungsgelenkes 14, also jenem Gelenk über welches der Motor 5 gelenkig mit dem Lenker 3 gekoppelt ist, liegt. Der Motor 5 ist im wesentlichen mittig zwischen diesem Motoraufhängungsgelenk 14 und der Radnabenachse X angeordnet. Der Motor 5 ist hier derart angeordnet, dass sich dessen Motorachse Z, d.h. die Achse seines Rotors im wesentlichen auf der Höhe der Radnabenachse X befindet.The electric motor 5 is located in an intermediate region between the hub axle X and the front link connecting joint 15 , This handlebar connection joint 15 is in the embodiment shown at a height level above the height level of the engine suspension joint 14 So that joint over which the engine 5 articulated with the handlebar 3 coupled is located. The motor 5 is essentially centered between this engine mount hinge 14 and the hub axle X arranged. The motor 5 is here arranged such that its motor axis Z, ie the axis of its rotor is substantially at the height of the hub axis X.

Die Funktionsweise der in den 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Einzelradantriebseinrichtung ist wie folgt: Der Lenker 3 ist über das Lenkeranbindungsgelenk 15 schwenkbar an den Fahrzeugaufbau 17 angebunden. Dieser Fahrzeugaufbau 17 stützt sich über die Fahrwerksfeder 4 auf dem Lenker 3 ab. Der Lenker 3 trägt ein Getriebegehäuse 12 das eine erste und eine zweite Planentengetriebestufe G1, G2, eine Stirnradstufe 8 und eine Radlagerung 2a trägt. In der Radlagerung 2a ist eine Radnabe 2 drehbar gelagert. Diese Radnabe 2 trägt eine Felge 13 und diese wiederum einen Reifen 16. Die Radnabe 2 ist mit dem Planetenträger C2 der zweiten Planetenstufe G2 gekoppelt. Die zweite Planetenstufe G2 wird über die erste Planetenstufe G1 angetrieben, indem das Sonnenrad S2 der zweiten Planetenstufe G2 mit dem ersten Planetenträger C1 der ersten Planetenstufe G1 gekoppelt wird. Die erste Planetenstufe G1 wird erfindungsgemäß über die Stirnradstufe 8 angetrieben. Hierzu ist das Abtriebsstirnrad 10 der Stirnradstufe 8 mit dem ersten Sonnenrad der ersten Getriebestufe G1 gekoppelt. Die Stirnradstufe 8 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass deren Antriebsritzel 9 gegenüber der Umlaufachse X der Radnabe radial versetzt ist. Der Versatz ist so gewählt, dass sich die Rotationsachse Y des Antriebsritzels 9 in einem Mittenbereich zwischen der Radnabenachse X und der Achse des Lenkeranbindungsgelenkes 15 befindet. Das Antriebsritzel 9 wird über die Gelenkwelle 6 und diese wiederum durch den Motor 5 angetrieben. Der getriebeseitige Anbindungspunkt J1 der Gelenkwelle 6 an die Getriebeeinrichtung 7 befindet sich damit an einer in Fahrzeuglängsrichtung von der Radnabenachse X horizontal zum karosserieseitigen Anbindungsgelenk 15 hin versetzten geometrischen Ort.The functioning of the in the 1 and 2 illustrated Einzelradantriebseinrichtung invention is as follows: The handlebar 3 is over the handlebar connection joint 15 swiveling to the vehicle body 17 tethered. This vehicle construction 17 is supported by the suspension spring 4 on the handlebars 3 from. The driver 3 carries a gearbox 12 the first and second Planentengetriebestufe G1, G2, a spur gear 8th and a wheel bearing 2a wearing. In the wheel bearing 2a is a wheel hub 2 rotatably mounted. This wheel hub 2 carries a rim 13 and these in turn a tire 16 , The wheel hub 2 is coupled to the planet carrier C2 of the second planetary stage G2. The second planetary stage G2 is driven via the first planetary stage G1 by coupling the sun gear S2 of the second planetary stage G2 to the first planetary carrier C1 of the first planetary stage G1. The first planetary stage G1 is inventively on the spur gear 8th driven. This is the output spur gear 10 the spur gear stage 8th coupled to the first sun gear of the first gear G1. The spur gear stage 8th is formed and arranged such that its drive pinion 9 is offset radially relative to the revolving axis X of the wheel hub. The offset is chosen so that the axis of rotation Y of the drive pinion 9 in a central region between the hub axle X and the axis of the link connecting joint 15 located. The drive pinion 9 is about the propeller shaft 6 and this in turn by the engine 5 driven. The transmission-side connection point J1 of the PTO shaft 6 to the transmission device 7 is thus located at a vehicle in the longitudinal direction of the hub axle X horizontal to the body-side connection joint 15 staggered geometric location.

Der Elektromotor 5 ist über eine einstückig durch dessen Gehäuse 5a gebildete Lenkerstruktur schwenkbewegbar an den Lenker 3 angebunden. Diese Lenkerstruktur stützt sich auf ihrer dem Motoraufhängungsgelenk 14 abgewandten Seite elastisch in der Fahrwerksfeder 4 ab.The electric motor 5 is in one piece through its housing 5a formed handlebar structure pivotally mounted on the handlebars 3 tethered. This handlebar structure is based on its the engine mount joint 14 opposite side elastic in the suspension spring 4 from.

Im Rahmen einer Radfederbewegung kann sich der Lenker 3 gegenüber dem Aufbau 17 verlagern. Der Motor 5 wiederum kann sich gegenüber dem Lenker 3 und dem an diesem starr fixierten Getriebegehäuse 12 verlagern. Die Gelenkwelle 6 die vorzugsweise auch einen Längenausgleich ermöglicht ist so ausgeführt dass diese eine entsprechende Relativbewegung zwischen dem Motor 5 und dem Getriebegehäuse 12 zulässt. As part of a Radfederbewegung the driver can 3 opposite the construction 17 relocate. The motor 5 turn, can face the handlebar 3 and at this rigidly fixed gear housing 12 relocate. The PTO shaft 6 which preferably also allows a length compensation is designed so that this is a corresponding relative movement between the engine 5 and the transmission housing 12 allows.

Der Elektromotor 5 ist vorzugsweise als Drehfeldmotor ausgebildet und wird über eine Leistungsstufe mit Spannung versorgt und erzeugt ein auf die momentane Fahrsituation abgestimmtes Drehmoment. Der Elektromotor 5 kann temporär auch im Schubbetrieb „Rekuperationsmodus“ betrieben werden und hierbei frei werdende Energie an ein Akkusystem zurückgeben. Bei der hier gezeigten Radantriebseinrichtung handelt es sich um eine Antriebseinrichtung für ein linkes Fahrzeughinterrad. Bei einer entsprechenden Hinterachskonstruktion befindet sich eine Antriebseinrichtung mit entsprechendem Aufbau auch auf der rechten Seite. Aus zwei derartigen Antriebseinrichtungen kann ein Verbundlenker-Hinterachsmodul gefertigt werden das als weitgehend vorgefertigte Baugruppe bei einem entsprechenden Kraftfahrzeug montiert werden kann. Das hier vorgestellte Konzept mit radial versetztem Eingang am Radgetriebe eignet sich in besonderem Maße für nicht-gelenkte Achsen, insbesondere Hinterachsen. Über den erfindungsgemäß realisierten Radialversatz des Radgetriebeeingangs gegenüber der Radnabenachse X wird es in vorteilhafter Weise möglich, die Fahrwerksfeder auf dem Horizontalniveau der Radnabenachse X anzuordnen und die Gelenkwelle 6 nach vorne versetzt an dieser Fahrwerksfeder in einer im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Ausrichtung vorbeizuführen. Da der Motor 5 gegenüber dem Radnabenträger 12 bewegbar ist ergibt sich eine Reduktion der ungefederten Masse. The electric motor 5 is preferably designed as a rotating field motor and is powered by a power level with voltage and generates a tuned to the current driving situation torque. The electric motor 5 can also be operated temporarily in overrun mode "recuperation mode" be and return this energy released to a battery system. The wheel drive device shown here is a drive device for a left-hand vehicle rear wheel. In a corresponding Hinterachskonstruktion is a drive device with a corresponding structure on the right side. From two such drive means, a torsion beam rear axle module can be manufactured which can be mounted as a largely prefabricated assembly in a corresponding motor vehicle. The concept presented here with a radially offset input on the wheel gear is particularly suitable for non-steered axles, in particular rear axles. By means of the radial offset of the wheel gear input realized according to the invention relative to the wheel hub axis X, it is advantageously possible to arrange the suspension spring on the horizontal level of the wheel hub axle X and the propeller shaft 6 offset forward displaced on this suspension spring in an essentially transverse to the vehicle longitudinal direction alignment. Because the engine 5 opposite the wheel hub carrier 12 moveable results in a reduction of the unsprung mass.

Wie bereits vorangehend mehrfach als alternative Ausgestaltung angesprochen ist es möglich, den Motor 5 auch am Fahrzeugaufbau fest oder schwenkbar verlagerbar anzubringen. Bei der Realisierung eines elektromechanischen Hinterradantriebsmoduls ist vorzugsweise dem linken Hinterrad ein linker Elektromotor und dem rechten Hinterrad ein rechter Elektromotor zugeordnet, wobei beide Elektromotoren jeweils für sich elektrisch angesteuert werden können. Es ist jedoch auch möglich, diese beiden Elektromotoren mechanisch beispielsweise über ein Differentialgetriebe zu koppeln, so dass Leistungsbeiträge des rechten Elektromotors in bestimmten Fahrzuständen anteilig auch dem linken Fahrzeugrad zukommen. Gleiches gilt dann umgekehrt auch für das den linken Elektromotor bzw. das rechte Hinterrad. Die beiden Elektromotoren können dann auch in einer gemeinsamen Motorgehäuseeinheit untergebracht sein. Diese Motorgehäuseeinheit wiederum kann dann ggf. auch weitgehend starr am Fahrzeugaufbau fixiert werden. As already mentioned several times as an alternative embodiment, it is possible to use the engine 5 also fixed to the vehicle body or pivotally displaceable attach. In the realization of an electromechanical rear-wheel drive module, a left-hand electric motor is preferably associated with the left-hand rear wheel, and a right-hand electric motor is associated with the right-hand rear wheel, wherein both electric motors can be electrically controlled in each case. However, it is also possible to mechanically couple these two electric motors, for example, via a differential gear, so that power contributions of the right-hand electric motor in certain driving conditions also proportionally come to the left-hand vehicle wheel. The same applies vice versa for the left electric motor or the right rear wheel. The two electric motors can then also be accommodated in a common motor housing unit. This motor housing unit, in turn, can then possibly be fixed to the vehicle body largely rigidly.

Weiterhin ist es möglich, bereits unmittelbar am Ausgang des jeweiligen Elektromotors eine Drehzahlreduktion/Drehmomenterhöhung durch ein direkt am Motor sitzendes Getriebe vorzunehmen und dann die Motorleitung bei reduzierter Wellendrehzahl über die Gelenkwelle zu dem radseitigen, den Radialversatz generierenden Getriebe zu übertragen. Insbesondere ist es möglich, das radseitige Getriebe als Stirnradstufe mit moderater Drehzahlreduktion zu realisieren die konstruktiv so ausgelegt ist, dass die Anbindungsstelle der Gelenkwelle an das radseitige Reduktionsgetriebe derart weit radial zur Radnabenachse in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne versetzt ist, dass die Gelenkwelle in Hauptbetriebsrichtung des Fahrzeuges vor der Fahrwerksfeder an dieser quer zur Fahrzeuglängsrichtung vorbeigeführt werden kann. Furthermore, it is possible already directly at the output of the respective electric motor to make a speed reduction / torque increase by a seated directly on the engine gearbox and then to transmit the motor line at a reduced shaft speed via the propeller shaft to the wheel side, the radial offset generating gear. In particular, it is possible to realize the wheel-side gear as a spur gear with moderate speed reduction which is constructively designed so that the connection point of the propeller shaft is offset to the wheel-side reduction gear so far radially to the hub axle in the vehicle longitudinal direction forward, that the propeller shaft in the main operating direction of the vehicle before the suspension spring can be moved past this transversely to the vehicle longitudinal direction.

Bei Einsatz eines motorseitig angebundenen Vorstufengetriebes ist es auch möglich, dieses so auszubilden, dass dieses eine Stirnradstufe umfasst die einen Radialversatz des motorseitigen Gelenkwellenanbindungsbereiches gegenüber der Motorwelle bewirkt. Über diese motorseitige Vorstufe wird dann vorzugsweise ein Versatz in Richtung zur Radnabe hin bewerkstelligt. Von dem radseitigen Getriebe wird dann ein Radialversatz von der Radnabenachse in Richtung zum Motor hin und über die Gelenkwelle eine kinematische Koppelung der beiden versetzten Gelenkwellenanbindungszonen erreicht. When using a motor-side connected pre-stage transmission, it is also possible to form this so that this includes a spur gear which causes a radial offset of the motor side Gelenkwellenanbindungsbereiches against the motor shaft. Preferably, an offset in the direction of the wheel hub is accomplished via this engine-side precursor. From the wheel-side gearbox, a radial offset is then achieved from the wheel hub axis in the direction of the engine and via the propeller shaft, a kinematic coupling of the two offset propeller shaft connecting zones.

Das jeweilige, dem linken bzw. dem rechten Fahrzeughinterrad zugeordnete Radgetriebe kann über einen eigenen Schmierkreis geschmiert werden. Vorzugsweise wird über diesen Schmierkreis auch die Radlagerung geschmiert. The respective, the left and the right vehicle rear wheel associated wheel gear can be lubricated by a separate lubrication circuit. Preferably, the wheel bearing is lubricated by this lubrication circuit.

Die Radantriebseinrichtung kann auch mit einem Bremssystem ausgestattet sein, das beispielsweise eine Scheibenbremse, oder eine Trommelbremse und vorzugsweise auch eine Parksperre, also ein formschlüssig sperrendes Sperrorgan umfasst. Die stationären Komponenten jenes Bremssystems, insbesondere die Bremszangen oder im Falle einer Trommelbremse die Bremszylinder können über Anbindungsstrukturen in die Baugruppe eingebunden werde die durch den Radnabenträger und/oder das radseitige Getriebegehäuse bereit gestellt werden. Die Bremsscheiben oder Bremstrommeln können gleichachsig zur Radnabenachse angeordnet werden. Es ist jedoch auch möglich über den erfindungsgemäß gestalteten Antriebsstrang ein innenliegendes Bremssystem zu realisieren dessen Bremsmoment dann über diesen Radantriebsstrang übertragen wird. Da bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem über entsprechende Ansteuerung des jeweiligen Elektromotors hohe Bremsmomente im Rekuperationsmodus generiert werden können ergibt sich für das radseitige Bremssystem eine Absenkung des Leitungsvermögens und diesem reduzierten Leistungsvermögen kann dann durch ein innenliegendes Bremssystem entsprochen werden. The wheel drive device can also be equipped with a brake system, which includes, for example, a disc brake, or a drum brake and preferably also a parking brake, that is a form-locking blocking device. The stationary components of that brake system, in particular the brake calipers or, in the case of a drum brake, the brake cylinders can be integrated into the module via connection structures which are provided by the wheel hub carrier and / or the wheel-side transmission housing. The brake discs or brake drums can be arranged coaxially to the hub axle. However, it is also possible to use the inventively designed drive train to realize an internal brake system whose braking torque is then transmitted via this wheel drive train. Since high braking torques can be generated in the recuperation mode in the drive system according to the invention via appropriate control of the respective electric motor results in a lowering of the line capacity for the wheel-side brake system and this reduced performance can then be met by an internal brake system.

Soweit der Radnabenträger und das die radseitige Stirnradstufe aufnehmende Getriebegehäuse nicht als einstückige Struktur gefertigt werden ist es möglich, diese Bauteile über eine Flanschgeometrie aneinanderzusetzen, wobei die Flanschgeometrie vorzugsweise so gestaltet ist, dass diese in unmontiertem Zustand einen Öffnungsquerschnitt freigibt der ein Einsetzen der Innenkomponenten des radseitigen Getriebes ermöglicht. Das radseitige Getriebe wird dann durch Ansetzen der inneren Gehäusekomponente an den Radnaben- oder Radlagerträger geschlossen und die Ansetzstelle bildet die einzige Gehäusenahtstelle. Der Radnabenträger kann dann weiterhin insbesondere aus einem Stahlwerkstoff und das restliche radseitige Getriebegehäuse aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt werden. As far as the hub carrier and the wheel-side spur gear receiving gear housing are not manufactured as a one-piece structure, it is possible to put these components together via a flange geometry, wherein the flange geometry is preferably designed so that it releases an opening cross-section in the unmounted state of an insertion of the inner components of the wheel-side Transmission allows. The wheel side Gearbox is then closed by attaching the inner housing component to the hub or wheel bearing carrier and the Ansetzstelle forms the only Gehäusenahtstelle. The hub carrier can then continue to be made in particular of a steel material and the remaining wheel-side gear housing made of an aluminum material.

Die erfindungsgemäß zwischen dem radseitigen Getriebe und dem Elektromotor vorgesehene Gelenkwelle kann über Gelenke in Form von homokinetischen Gelenken, in Form von Kardan-Gelenken oder insbesondere auch in Form von elastischen Gelenken in das System eingebunden werden. Die Einbindung erfolgt vorzugsweise so, dass in einem Standard-Einfederungszustand, also einem Einfederungszustand bei statistisch häufig zu erwartender Einfederung, möglichst geringe Knickwinkel über die Gelenkwelle ausgeglichen werden müssen. Die Gelenkzonen können über eine Balg- oder Manschettenstruktur gegenüber der Umgebung abgeschottet werden. Insbesondere der an das radseitige Getriebe abgebundene Balg kann so ausgebildet sein, dass dieser nicht mitläuft, sondern stationär am radseitigen Getriebe fixiert ist und über eine integrale oder montierte Lippendichtung auf der Gelenkwelle sitzt und diese schleifend abdichtend umgreift. Die Gelenkwelle kann auch in einem Rohrgehäuse aufgenommen sein das sich zwischen dem radseitigen Getriebe und dem Elektromotor erstreckt und hierbei mit diesen Komponenten über Manschetten oder anderweitige hinreichend bewegliche Strukturen gelenkig verbunden ist.The inventively provided between the wheel-side gear and the electric motor cardan shaft can be integrated into the system via joints in the form of homokinetic joints, in the form of cardan joints or in particular in the form of elastic joints. The integration is preferably carried out in such a way that in a standard deflection state, that is to say a jounce state with statistically frequently expected deflection, the lowest possible bending angles must be compensated via the propeller shaft. The joint zones can be sealed off from the environment via a bellows or cuff structure. In particular, the tied to the wheel-side gear bellows can be designed so that it does not run, but is fixed stationary on the wheel-side gear and sitting on an integral or mounted lip seal on the propeller shaft and this gripping sealingly surrounds. The propeller shaft can also be accommodated in a tubular housing which extends between the wheel-side gear and the electric motor and in this case is articulated to these components via sleeves or other sufficiently movable structures.

Die erfindungsgemäße elektromechanische Einzelradantriebseinrichtung bildet vorzugsweise Bestandteil einer Hinterachsbaugruppe für einen elektrisch betriebenen Personenkraftwagen, wobei diese Baugruppe eben eine linke und eine rechte Einzelradantriebseinrichtung mit dem vorangehend beschriebenen Aufbau umfasst. Diese Hinterachsbaugruppe wird als weitgehend komplettierter Hinterachsantrieb im Rahmen der Fahrzeugmontage von unten her an die Fahrzeugkarosserie abgesetzt. Diese Hinterachsbaugruppe kann so gestaltet sein, dass diese insgesamt zu einer Standardgestaltung der Fahrzeugkarosserie kompatibel ist, welche die Montage auch anderer, insbesondere nicht elektrisch getriebener Hinterachsen erlaubt. The electromechanical Einzelradantriebseinrichtung invention preferably forms part of a Hinterachsbaugruppe for an electrically operated passenger car, said assembly just a left and a right Einzelradantriebseinrichtung comprising the structure described above. This Hinterachsbaugruppe is sold as largely completed rear axle in the context of vehicle assembly from below to the vehicle body. This rear axle assembly may be designed so that it is compatible to a standard overall design of the vehicle body, which allows the installation of other, especially not electrically driven rear axles.

Diese Hinterachsbaugruppe kann weiterhin auch so gestaltet sein, dass diese ein Aufnahmegehäuse für eine Akkuanordnung umfasst. Die Fahrwerksfederung kann sich dann vertikal zwischen dem Aufnahmegehäuse der Akkuanordnung und dem jeweiligen Längs- oder Verbundlenker abstützen. Da das erfindungsgemäße Konzept der Anordnung der Elektromotoren auch Bauraum zwischen den Fahrwerksfedern freigibt, kann dieser Bauraum vorteilhaft zur Aufnahme des Aufnahmegehäuses der Akkuanordnung herangezogen werden und der Schwerpunkt der Akkuanordnung befindet sich in etwa auf dem Horizontalniveau der hinteren Fahrwerksfedern und der Radnabenachsen.This rear-axle assembly can also be designed so that it comprises a receiving housing for a battery arrangement. The chassis suspension can then be supported vertically between the receiving housing of the battery arrangement and the respective longitudinal or composite link. Since the inventive concept of the arrangement of the electric motors also releases space between the suspension springs, this space can be used advantageously for receiving the receiving housing of the battery arrangement and the focus of the battery arrangement is located approximately at the horizontal level of the rear suspension springs and the hub axles.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Radnabenträger hub carrier
22: Radnabe wheel hub
2a 2a: Radnabenlagerung wheel hub bearing
33: Lenkereinrichtung link means
44: Federeinrichtung spring means
4a 4a: Federabschnitt spring section
4b 4b: Federabschnitt spring section
55: Elektromotor electric motor
5a 5a: Motorgehäuse motor housing
5b 5b: Federarm spring arm
66: Gelenkwelle propeller shaft
77: Getriebeeinrichtung transmission device
88th: Stirnradstufe spur gear
99: Antriebsritzel pinion
1010: Abtriebsstirnrad output spur gear
1111: Wälzlagerung roller bearing
1212: Getriebegehäuse gearbox
1313: Radfelge wheel rim
1414: Motoraufhängungsgelenk Motor suspension joint
1515: Lenkeranbindungsgelenk Handlebar connection joint
16 16: Rades wheel
1717: Fahrzeugaufbau vehicle body
1818: Fahrwerksdämpfer suspension damper
D D: RadialversatzEccentricity
C1C1: Planetenträger planet carrier
G1G1: Planetengetriebestufe Planetary gear stage
P1P1: Planeten planet
S1S1: Sonnenrad sun
H1H1: Hohlrad ring gear
G2G2: Planetengetriebestufe Planetary gear stage
C2C2: Planetenträger planet carrier
S2S2: Sonnerad sun gear
P2P2: Planeten planet
J1J1: Anbindungspunkt access point
H2H2: Hohlrad ring gear
XX: Radnabenachse hub axle
YY: Rotationsachse axis of rotation
ZZ: Motorachse motor axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011005626 A1 [0002]
DE 102009002440 A1 [0003]

Claims

Electromechanical single-wheel drive device, comprising: - a wheel guide mechanism which has a wheel hub carrier ( 1 ), a wheel hub ( 2 ), a steering device ( 3 ) and a spring device ( 4 ) for applying a vehicle body ( 17 ) vertically supporting support force comprises, - an electric motor ( 5 ), - a transmission device ( 7 ) for generating a relative to the drive torque of the electric motor ( 5 ) increased wheel drive torque, and - a propeller shaft ( 6 ) for transmitting a drive torque between the electric motor and the transmission device ( 7 ), wherein - the transmission device ( 7 ) and the electric motor ( 5 ) are vertically displaceable against each other and the transmission device ( 7 ) is formed such that the transmission-side connection of the propeller shaft relative to the hub axle (X) is radially offset.

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to claim 1, characterized in that the radial offset (D) by a spur gear stage ( 8th ) is accomplished.

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission device ( 7 ) comprises a first planetary gear stage (G1).

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the transmission device ( 7 ) comprises a first planetary gear stage (G1) and a second planetary gear stage (G2) and that the first planetary gear stage (G1) via a spur gear stage (G1) ( 8th ), whereby via this spur gear stage ( 8th ) the radial offset (D) between the connection point (J1) of the propeller shaft ( 6 ) and the hub axle (X) is realized.

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the transmission device ( 7 ) a transmission housing ( 12 ), and that the transmission housing ( 12 ) acts as wheel hub carrier.

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the link device ( 3 ) of the Radführungsmechanik is designed as a longitudinal or torsion beam, and that the transmission-side connection region (J1) of the propeller shaft ( 6 ) with respect to the hub axle (X) in the direction of a front in vehicle main operating direction of the handlebar connection area ( 15 ) is offset.

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the propeller shaft ( 6 ) is substantially parallel, or slightly inclined to the hub axis (X) aligned.

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the longitudinal or torsion beam ( 3 ) a Fahrwerksfederaufstandspfanne ( 3a ) which is arranged such that the hub axle (X) by one of the suspension spring ( 4 ) defined spring receiving area extends therethrough.

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the electric motor ( 5 ) is arranged such that its motor axis (Z) is aligned substantially parallel to the hub axis (X).

Electromechanical Einzelradantriebseinrichtung according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the electric motor ( 5 ) hinged to the longitudinal or torsion beam ( 3 ) or the vehicle body ( 17 ) and is connected via the suspension ( 4 ) is vertically sprung.