DE102017002198A1 - Antriebesstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug - Google Patents
Antriebesstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug Download PDFInfo
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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 mit2 erkennbar ist, weist der Antriebsstrang 10 wenigstens eine elektrische Maschine12 auf, welche einen Stator14 und einen Rotor 16 umfasst. Der Rotor16 ist dabei um eine Drehachse18 relativ zu dem Stator14 drehbar. Wie aus2 erkennbar ist, ist die elektrische Maschine12 als Außenläufermaschine ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Rotor16 als Außenläufer ausgebildet ist und somit zumindest teilweise in radialer Richtung außerhalb des Stators 14 angeordnet ist und den Stator14 außenumfangsseitig zumindest teilweise umgibt beziehungsweise umschließt. Alternativ ist es denkbar, dass die elektrische Maschine12 als Innenläufermaschine ausgebildet ist, sodass dann der Rotor16 als Innenläufer ausgebildet ist. - Die elektrische Maschine
12 weist dabei ein Gehäuse20 auf, welches beispielsweise mit dem Stator14 verbunden ist und den Stator14 und den Rotor16 jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umgibt. Besonders gut aus1 ist erkennbar, dass der Stator14 mit Haltekonsolen22 verbunden ist, über welche der Stator14 an einem in den Fig. nicht dargestellten Rahmen des Nutzfahrzeugs befestigbar ist. Dadurch ist beispielsweise der Rotor16 über den Stator14 und die Haltekonsolen22 drehbar an dem Rahmen gehalten. - Besonders gut aus
2 ist erkennbar, dass der Rotor16 , welcher von dem Stator14 antreibbar ist, wenigstens eine Rotorwelle24 aufweist, welche um die Drehachse18 relativ zu dem Stator14 drehbar ist. Dabei ist der Rotor16 über die Rotorwelle24 sowie über beispielsweise als Wälzlager ausgebildete Lager26 drehbar an dem Stator14 gelagert. Der Antriebsstrang10 weist außerdem wenigstens eine Gelenkwelle28 auf, welche beispielsweise als Kardanwelle ausgebildet ist. Die Gelenkwelle28 weist, insbesondere an ihrem ersten Ende30 , ein erstes Gelenk32 und, insbesondere an ihrem dem ersten Ende30 gegenüberliegenden zweiten Ende34 , ein zweites Gelenk36 auf. Bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das jeweilige Gelenk32 beziehungsweise36 als Kreuzgelenk ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, dass das jeweilige Gelenk32 beziehungsweise36 als Gleichlaufgelenk ausgebildet ist. In axialer Richtung der Gelenkwelle28 ist zwischen den Gelenken32 und36 ein Wellenrohr38 vorgesehen, über welches die Gelenke32 und36 miteinander verbunden sind. Die Gelenkwelle28 ist dabei über das Gelenk32 gelenkig und drehfest mit der Rotorwelle24 und somit mit dem Rotor16 insgesamt verbunden, sodass die Gelenkwelle28 über das Gelenk32 und die Rotorwelle24 von dem Rotor16 und somit von der elektrischen Maschine12 antreibbar ist. - Der Antriebsstrang
10 umfasst ferner eine bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Starrachse40 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 Starrachse40 weist jeweilige, in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Achszapfen42 auf, mit welchen die Räder drehfest verbindbar sind. Dabei sind die Achszapfen42 von der Gelenkwelle28 und somit über diese von dem Rotor16 beziehungsweise von der elektrischen Maschine12 insgesamt antreibbar, sodass die in den Fig. nicht dargestellten Räder der Starrachse40 über die Achszapfen42 und die Gelenkwelle28 von der elektrischen Maschine12 , insbesondere dem Rotor16 , antreibbar sind. Hierdurch ist beispielsweise das Kraftfahrzeug insgesamt mittels der elektrischen Maschine12 antreibbar, sodass das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Die elektrische Maschine12 ist beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. In dem Motorbetrieb wird der Rotor16 von dem Stator14 angetrieben, wodurch die Räder über die Gelenkwelle28 von der elektrischen Maschine12 angetrieben werden. - Die Starrachse
40 weist ferner ein Differentialgehäuse44 auf, in welchem ein in den Fig. nicht erkennbares Achsgetriebe angeordnet ist. Das Achsgetriebe wird auch als Differential oder Differentialgetriebe bezeichnet, wobei die Achszapfen42 beziehungsweise die Räder über das Achsgetriebe von der Gelenkwelle28 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 Starrachse40 von der Gelenkwelle28 und über diese von der elektrischen Maschine12 , insbesondere vom Rotor16 , antreibbar ist. Dabei ist beispielsweise die Gelenkwelle28 über das Gelenk36 mit einem in den Fig. nicht erkennbaren und insbesondere in dem Differentialgehäuse44 angeordneten Ritzel drehfest verbunden, welches mit einem beispielsweise in dem Differentialgehäuse44 angeordneten Tellerrad des Achsgetriebes kämmt. Dadurch ist das Achsgetriebe über das Tellerrad von dem Ritzel und somit von der Gelenkwelle28 antreibbar. Dabei ist das Gelenk32 zumindest im Wesentlichen direkt mit der Rotorwelle24 beziehungsweise mit dem Rotor16 verbunden, wodurch die elektrische Maschine12 , insbesondere in ihrem Motorbetrieb, die Gelenkwelle28 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 Gelenk32 aufweisender Längenbereich46 der Gelenkwelle28 in dem Rotor16 angeordnet und zumindest in Umfangsrichtung der Gelenkwelle28 beziehungsweise des Rotors16 oder des Stators14 von dem Rotor16 umgeben beziehungsweise umschlossen. Aus2 ist dabei erkennbar, dass der in dem Rotor16 angeordnete und von dem Rotor16 umgebene beziehungsweise umschlossene Längenbereich46 auch ein Teil des Wellenrohrs38 umfasst. - Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass - da die elektrische Maschine
12 als Außenläufermaschine ausgebildet ist - der Längenbereich46 auch in dem Stator14 angeordnet und zumindest in Umfangsrichtung die Gelenkwelle28 von dem Stator14 umgeben beziehungsweise umschlossen ist. Somit sind der Rotor16 und der Stator14 in ihren jeweiligen Durchmessern so groß dimensioniert, dass der Längenbereich46 von dem Rotor16 und von dem Stator14 umschlossen ist. Dabei verläuft der Stator14 beispielsweise nur teilweise koaxial zur Gelenkwelle28 . Durch diese zumindest teilweise Anordnung der Gelenkwelle28 in dem Rotor16 kann beispielsweise die Starrachse40 in axialer Richtung der elektrischen Maschine12 beziehungsweise des Antriebsstrangs10 insgesamt nahe an der elektrischen Maschine12 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 (4)
- 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 oder2 , 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.
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