DE102017002198A1

DE102017002198A1 - Antriebesstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102017002198A1
Application number: DE102017002198.8A
Authority: DE
Inventors: Florian Vincon
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-09-13
Also published as: US20180257485A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer einen Stator (14) und einen relativ zum Stator (14) drehbaren Rotor (16) aufweisenden elektrischen Maschine (12), und mit wenigstens einer Gelenkwelle (28), über welche wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs von der elektrischen Maschine (12) antreibbar ist, wobei zumindest ein wenigstens ein Gelenk (32) aufweisender Längenbereich (46) der Gelenkwelle (28) in dem Rotor (16) angeordnet und zumindest in Umfangsrichtung der Gelenkwelle (28) von dem Rotor (16) umgeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solcher Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der DE 10 2005 025 357 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Antriebsstrang weist wenigstens eine elektrische Maschine auf, welche einen Stator und einen relativ zu dem Stator um eine Drehachse drehbaren Rotor umfasst. Außerdem ist wenigstens eine Gelenkwelle vorgesehen, über welche wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs von der elektrischen Maschine antreibbar ist. Insbesondere sind beispielsweise über die Gelenkwelle mehrere Räder des Kraftfahrzeugs von der elektrischen Maschine antreibbar, wodurch das Kraftfahrzeug insgesamt von der elektrischen Maschine angetrieben werden kann, oder die elektrische Maschine kann das Antreiben des Kraftfahrzeugs zumindest unterstützen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf des Antriebsstrangs besonders gering gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um einen Antriebsstrang der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterentwickeln, dass der, insbesondere axiale, Bauraumbedarf des Antriebsstrangs besonders gering gehalten werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest ein wenigstens ein Gelenk der Gelenkwelle aufweisender Längenbereich des Gelenkwelle in dem Rotor angeordnet und zumindest in Umfangsrichtung der Gelenkwelle von dem Rotor umgeben ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den Rotor der elektrischen Maschine hinsichtlich seines Durchmessers entsprechend groß und insbesondere so groß zu dimensionieren, dass zumindest ein Teil oder Teile der Gelenkwelle, das heißt zumindest der Längenbereich der Gelenkwelle in dem Rotor Platz findet und von dem Rotor, zumindest in Umfangsrichtung, umschlossen wird. Hierdurch kann die insbesondere in axialer Richtung der elektrischen Maschine beziehungsweise des Antriebsstrangs verlaufende Gesamtlänge des Antriebsstrangs besonders gering gehalten werden, wodurch beispielsweise zusätzlicher Bauraum für Komponenten wie Batterien und/oder andere Nebenaggregate des beispielsweise als Nutzfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs geschaffen werden kann.
Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere dann, wenn eine Achse wie beispielsweise eine Starrachse eines Kraftfahrzeugs und dabei insbesondere Räder der beispielsweise als Starrachse ausgebildeten Achse über wenigstens eine Gelenkwelle von einer elektrischen Maschine angetrieben werden sollen, die Gelenkwelle so dimensioniert sein muss, dass die Achse beziehungsweise ihre Räder in allen Fahrsituationen antreibbar bleibt. Daher kann die Gelenkwelle nicht beliebig kurz ausgeführt werden. Üblicherweise kann der Bauraum im Bereich der Gelenkwelle nur schlecht oder nicht für Batterien genutzt werden, sodass die Gelenkwelle als entscheidender Einflussfaktor auf mögliche verbaubare Batteriekapazität identifiziert wurde. Da es nun erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass zumindest der Längenbereich und somit das in dem Längenbereich angeordnete Gelenk in dem Rotor angeordnet sind, kann zusätzlicher Bauraum geschaffen werden, sodass im Bereich der Gelenkwelle Batterien und/oder andere Nebenaggregate beziehungsweise Komponenten angeordnet werden können. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass der Stator nur teilweise koaxial zur Gelenkwelle verläuft, um den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Perspektivansicht eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, wobei zumindest ein wenigstens ein Gelenk aufweisender Längenbereich einer Gelenkwelle in einem Rotor einer elektrischen Maschine angeordnet und zumindest in Umfangsrichtung der Gelenkwelle von dem Rotor umgeben ist; und
2 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht des Antriebsstrangs.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug. Wie besonders gut in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, weist der Antriebsstrang 10 wenigstens eine elektrische Maschine 12 auf, welche einen Stator 14 und einen Rotor 16 umfasst. Der Rotor 16 ist dabei um eine Drehachse 18 relativ zu dem Stator 14 drehbar. Wie aus 2 erkennbar ist, ist die elektrische Maschine 12 als Außenläufermaschine ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Rotor 16 als Außenläufer ausgebildet ist und somit zumindest teilweise in radialer Richtung außerhalb des Stators 14 angeordnet ist und den Stator 14 außenumfangsseitig zumindest teilweise umgibt beziehungsweise umschließt. Alternativ ist es denkbar, dass die elektrische Maschine 12 als Innenläufermaschine ausgebildet ist, sodass dann der Rotor 16 als Innenläufer ausgebildet ist.
Die elektrische Maschine 12 weist dabei ein Gehäuse 20 auf, welches beispielsweise mit dem Stator 14 verbunden ist und den Stator 14 und den Rotor 16 jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umgibt. Besonders gut aus 1 ist erkennbar, dass der Stator 14 mit Haltekonsolen 22 verbunden ist, über welche der Stator 14 an einem in den Fig. nicht dargestellten Rahmen des Nutzfahrzeugs befestigbar ist. Dadurch ist beispielsweise der Rotor 16 über den Stator 14 und die Haltekonsolen 22 drehbar an dem Rahmen gehalten.
Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass der Rotor 16, welcher von dem Stator 14 antreibbar ist, wenigstens eine Rotorwelle 24 aufweist, welche um die Drehachse 18 relativ zu dem Stator 14 drehbar ist. Dabei ist der Rotor 16 über die Rotorwelle 24 sowie über beispielsweise als Wälzlager ausgebildete Lager 26 drehbar an dem Stator 14 gelagert. Der Antriebsstrang 10 weist außerdem wenigstens eine Gelenkwelle 28 auf, welche beispielsweise als Kardanwelle ausgebildet ist. Die Gelenkwelle 28 weist, insbesondere an ihrem ersten Ende 30, ein erstes Gelenk 32 und, insbesondere an ihrem dem ersten Ende 30 gegenüberliegenden zweiten Ende 34, ein zweites Gelenk 36 auf. Bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das jeweilige Gelenk 32 beziehungsweise 36 als Kreuzgelenk ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, dass das jeweilige Gelenk 32 beziehungsweise 36 als Gleichlaufgelenk ausgebildet ist. In axialer Richtung der Gelenkwelle 28 ist zwischen den Gelenken 32 und 36 ein Wellenrohr 38 vorgesehen, über welches die Gelenke 32 und 36 miteinander verbunden sind. Die Gelenkwelle 28 ist dabei über das Gelenk 32 gelenkig und drehfest mit der Rotorwelle 24 und somit mit dem Rotor 16 insgesamt verbunden, sodass die Gelenkwelle 28 über das Gelenk 32 und die Rotorwelle 24 von dem Rotor 16 und somit von der elektrischen Maschine 12 antreibbar ist.
Der Antriebsstrang 10 umfasst ferner eine bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Starrachse 40 ausgebildete Achse, welche - insbesondere in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs - wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Räder aufweist, die in den Fig. nicht dargestellt sind. Die Starrachse 40 weist jeweilige, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Achszapfen 42 auf, mit welchen die Räder drehfest verbindbar sind. Dabei sind die Achszapfen 42 von der Gelenkwelle 28 und somit über diese von dem Rotor 16 beziehungsweise von der elektrischen Maschine 12 insgesamt antreibbar, sodass die in den Fig. nicht dargestellten Räder der Starrachse 40 über die Achszapfen 42 und die Gelenkwelle 28 von der elektrischen Maschine 12, insbesondere dem Rotor 16, antreibbar sind. Hierdurch ist beispielsweise das Kraftfahrzeug insgesamt mittels der elektrischen Maschine 12 antreibbar, sodass das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 12 ist beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. In dem Motorbetrieb wird der Rotor 16 von dem Stator 14 angetrieben, wodurch die Räder über die Gelenkwelle 28 von der elektrischen Maschine 12 angetrieben werden.
Die Starrachse 40 weist ferner ein Differentialgehäuse 44 auf, in welchem ein in den Fig. nicht erkennbares Achsgetriebe angeordnet ist. Das Achsgetriebe wird auch als Differential oder Differentialgetriebe bezeichnet, wobei die Achszapfen 42 beziehungsweise die Räder über das Achsgetriebe von der Gelenkwelle 28 antreibbar sind. Die Funktion eines solchen Differentialgetriebes ist hinlänglich bekannt, wobei das Differentialgetriebe insbesondere bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs einen Drehzahlausgleich zwischen den antreibbaren beziehungsweise angetriebenen Rädern zulässt, da sich das kurvenäußere Rad mit einer höheren Drehzahl als das kurveninnere Rad drehen kann. Beispielsweise ist das Achsgetriebe als Kegelraddifferential ausgebildet. Insgesamt ist erkennbar, dass die Starrachse 40 von der Gelenkwelle 28 und über diese von der elektrischen Maschine 12, insbesondere vom Rotor 16, antreibbar ist. Dabei ist beispielsweise die Gelenkwelle 28 über das Gelenk 36 mit einem in den Fig. nicht erkennbaren und insbesondere in dem Differentialgehäuse 44 angeordneten Ritzel drehfest verbunden, welches mit einem beispielsweise in dem Differentialgehäuse 44 angeordneten Tellerrad des Achsgetriebes kämmt. Dadurch ist das Achsgetriebe über das Tellerrad von dem Ritzel und somit von der Gelenkwelle 28 antreibbar. Dabei ist das Gelenk 32 zumindest im Wesentlichen direkt mit der Rotorwelle 24 beziehungsweise mit dem Rotor 16 verbunden, wodurch die elektrische Maschine 12, insbesondere in ihrem Motorbetrieb, die Gelenkwelle 28 direkt antreiben kann.
Um nun die insbesondere axiale Länge und somit den Bauraumbedarf des Antriebsstrangs 10 besonders gering halten zu können, ist zumindest ein das Gelenk 32 aufweisender Längenbereich 46 der Gelenkwelle 28 in dem Rotor 16 angeordnet und zumindest in Umfangsrichtung der Gelenkwelle 28 beziehungsweise des Rotors 16 oder des Stators 14 von dem Rotor 16 umgeben beziehungsweise umschlossen. Aus 2 ist dabei erkennbar, dass der in dem Rotor 16 angeordnete und von dem Rotor 16 umgebene beziehungsweise umschlossene Längenbereich 46 auch ein Teil des Wellenrohrs 38 umfasst.
Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass - da die elektrische Maschine 12 als Außenläufermaschine ausgebildet ist - der Längenbereich 46 auch in dem Stator 14 angeordnet und zumindest in Umfangsrichtung die Gelenkwelle 28 von dem Stator 14 umgeben beziehungsweise umschlossen ist. Somit sind der Rotor 16 und der Stator 14 in ihren jeweiligen Durchmessern so groß dimensioniert, dass der Längenbereich 46 von dem Rotor 16 und von dem Stator 14 umschlossen ist. Dabei verläuft der Stator 14 beispielsweise nur teilweise koaxial zur Gelenkwelle 28. Durch diese zumindest teilweise Anordnung der Gelenkwelle 28 in dem Rotor 16 kann beispielsweise die Starrachse 40 in axialer Richtung der elektrischen Maschine 12 beziehungsweise des Antriebsstrangs 10 insgesamt nahe an der elektrischen Maschine 12 angeordnet werden, sodass der Bauraumbedarf insbesondere in axialer Richtung besonders gering gehalten werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise zusätzlicher Bauraum für wenigstens eine Batterie und/oder wenigstens eine andere Komponente des Kraftfahrzeugs geschaffen werden.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsstrang
12: elektrische Maschine
14: Stator
16: Rotor
18: Drehachse
20: Gehäuse
22: Haltekonsole
24: Rotorwelle
26: Lager
28: Gelenkwelle
30: erstes Ende
32: Gelenk
34: zweites Ende
36: Gelenk
38: Wellenrohr
40: Starrachse
42: Achszapfen
44: Differentialgehäuse
46: Längenbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005025357 A1 [0002]

Claims

Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer einen Stator (14) und einen relativ zum Stator (14) drehbaren Rotor (16) aufweisenden elektrischen Maschine (12), und mit wenigstens einer Gelenkwelle (28), über welche wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs von der elektrischen Maschine (12) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein wenigstens ein Gelenk (32) aufweisender Längenbereich (46) der Gelenkwelle (28) in dem Rotor (16) angeordnet und zumindest in Umfangsrichtung der Gelenkwelle (28) von dem Rotor (16) umgeben ist.
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (12) als Außenläufermaschine ausgebildet ist.
Antriebsstrang (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk (32) als ein Kreuzgelenk oder Gleichlaufgelenk ausgebildet ist.
Antriebsstrang (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine über die Gelenkwelle (28) von der elektrischen Maschine (12) antreibbare Starrachse (40) vorgesehen ist.