DE102017005165A1

DE102017005165A1 - Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017005165A1
Application number: DE102017005165.8A
Authority: DE
Inventors: Sven Sakrzewski
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2017-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zumindest einem elektrischen Antrieb (2) zur Erzeugung einer Fahrzeuglängsbewegung, wobei der elektrische Antrieb (2) eine Antriebseinheit (2.1) umfasst, welche achsfest an einer zumindest einer eine Radträgeranordnung (6, 7) umfassenden Starrachse (3) angeordnet ist, die Starrachse (3) eine Schwinge (4) mit einer Querachse (5) umfasst, an welcher die zumindest eine Radträgeranordnung (6, 7) befestigt ist, die Schwinge (4) zumindest einen Schwingenarm (9, 10) umfasst, welcher an einem Ende an einem Drehpunkt (D) drehbar um eine Fahrzeugquerachse an einem Fahrzeugrahmen (11) befestigt ist und an einem diesem Ende gegenüberliegenden weiteren Ende mittels zumindest einem Federnelement (12, 13) mit den Fahrzeugrahmen (11) verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Antriebseinheit (2.1) am Drehpunkt (D) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind allgemein Fahrzeuge mit elektrischen Antrieben zur Erzeugung einer Fahrzeuglängsbewegung bekannt, wobei zwischen achsfesten und rahmenfesten Antrieben unterschieden wird. Die Antriebe umfassen jeweils eine Antriebseinheit und eine Leistungselektronik. Bei achsfesten Antrieben ist die Antriebseinheit achsfest, das heißt an einer zumindest eine Radaufhängung umfassenden Fahrzeugachse, angeordnet. Ein Antrieb von Rädern kann dabei sowohl mit einer Antriebseinheit zentral für mehrere Räder oder für jedes Rad mittels einer separaten Antriebseinheit erfolgen. Bei rahmenfesten Zentralantrieben ist zumindest eine Antriebseinheit rahmenfest, d. h. an einem Fahrzeugrahmen, angeordnet und zum Antrieb mehrerer Räder vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Fahrzeug gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Fahrzeug umfasst zumindest einen elektrischen Antrieb zur Erzeugung einer Fahrzeuglängsbewegung, wobei der elektrische Antrieb eine Antriebseinheit umfasst, welche achsfest an einer zumindest einer eine Radträgeranordnung umfassenden Starrachse angeordnet ist. Die Starrachse umfasst eine Schwinge mit einer Querachse, an welcher die zumindest eine Radträgeranordnung befestigt ist, wobei die Schwinge zumindest einen Schwingenarm umfasst, welcher an einem Ende an einem Drehpunkt drehbar um eine Fahrzeugquerachse an einem Fahrzeugrahmen befestigt ist und an einem diesem Ende gegenüberliegenden weiteren Ende mittels zumindest einem Federnelement mit den Fahrzeugrahmen verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Antriebseinheit am Drehpunkt angeordnet.
Aufgrund der Anordnung der Antriebseinheit am Drehpunkt kann ein elektrifizierter Antrieb von Fahrzeugen, beispielsweise Nutzfahrzeugen, mit geringen ungefederten Massen bei maximaler Raumausnutzung, d. h. besonders geringem Raumbedarf, realisiert werden. Insbesondere sind die ungefederten Massen gegenüber herkömmlichen achsfesten Antrieben signifikant verringert. Des Weiteren findet im Bereich des Drehpunktes lediglich eine sehr geringe Drehbewegung der Antriebseinheit statt, hohe Stoßbelastungen wie bei herkömmlichen achsfesten Antrieben werden dagegen vermieden oder zumindest signifikant reduziert. Somit kann im Gegensatz zu herkömmlichen achsfesten Antrieben auch auf eine separate Anordnung einer Leistungselektronik verzichtet werden. Daraus resultiert wiederum, dass die Leistungselektronik direkt und ohne zusätzliche Verbindungselemente, wie beispielsweise elektrische Verbindung oder Kühlmittelverbindungen, an der zugehörigen Antriebseinheit positioniert werden kann.
Aufgrund der Anordnung der Antriebseinheit am Drehpunkt kann gegenüber einer rahmenfesten Anordnung der Antriebseinheit mehr Raum im Fahrzeugrahmen zur Anordnung anderer Bauteile, beispielsweise elektrischer Energiespeicher, verwendet werden. Bei dieser Anordnung können mittels des Fahrzeugrahmens die anderen Bauteile einfach und sicher vor mechanischen und chemischen Einwirkungen geschützt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Seitenansicht einer Radaufhängung eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb und
2 schematisch eine Draufsicht auf die Radaufhängung und den elektrischen Antrieb gemäß 1.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Seitenansicht einer Radaufhängung 1 eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb 2 zur Erzeugung einer Fahrzeuglängsbewegung dargestellt. 2 zeigt die Radaufhängung 1 und den elektrischen Antrieb 2 in einer Seitenansicht.
Die Radaufhängung 1 umfasst eine Starrachse 3 mit einer Schwinge 4, welche eine Querachse 5 umfasst. An gegenüberliegenden Stirnseiten der Querachse 5 sind zwei Radträgeranordnungen 6, 7 angeordnet, welche jeweils eine Bremsscheibe und eine Radnabe zur Befestigung eines nicht näher dargestellten Rades aufweisen. Die Querachse 5 wird dabei vorliegend durch nicht näher dargestellte Ausgangswellen eines insbesondere als Differentialgetriebe ausgebildeten Verteilergetriebes 8 gebildet.
Weiterhin umfasst die Schwinge 4 zwei sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Schwingenarme 9, 10, auch als Schwerter bezeichnet, zur Kraftübertragung in Fahrzeuglängsrichtung zwischen Rad und Starrachse 3 sowie Fahrwerk. Die Schwingenarme 9, 10 sind dabei an einem Ende an einem Drehpunkt D drehbar um eine Fahrzeugquerachse an einem Fahrzeugrahmen 11 befestigt. An dem verbleibenden und diesem Ende gegenüberliegenden weiteren Ende sind die Schwingenarme 9, 10 jeweils mittels zumindest einem Federnelement 12, 13 mit den Fahrzeugrahmen 11 verbunden. Die Federelemente 12, 13 sind dabei vorliegend als Luftfederbälge ausgebildet, können jedoch in nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen auch abweichend, beispielsweise als Schraubenfedern oder Blattfedern, ausgebildet sein. Weiterhin sind die Schwingenarme 9, 10 mit der Querachse 5 insbesondere verschraubt.
Weiterhin umfasst die Starrachse 3 ein als so genannter Panhardstab ausgebildetes Fahrwerks-Führungselement 14 zu einer Seitenführung der Starrachse 3. Ferner sind die Schwingenarme 9, 10 mittels eines Torsionsrohrs 15 miteinander verbunden.
Am Drehpunkt D ist der Antrieb 2, welcher eine Antriebseinheit 2.1 und eine direkt mit dieser gekoppelte Leistungselektronik 2.2 umfasst, achsfest mit der Starrachse 3, insbesondere mit den Schwingenarmen 9, 10, gekoppelt. Eine mechanische Kopplung zwischen dem Antrieb 2 und dem Verteilergetriebe 8 zur Übertragung eines mittels des Antriebs 2 erzeugten Drehmoments auf die Radträgeranordnungen 6, 7 und somit auf die Räder erfolgt mittels einer Antriebswelle 16.
Aufgrund der Anordnung des Antriebs 2 am Drehpunkt D dreht sich der Antrieb 2 beim Ein- und Ausfedern der Starrachse 3 lediglich um wenige Grad um den Drehpunkt D mit. Hieraus resultieren besonders geringe mechanische Belastungen des Antriebs 2, was die direkte Anordnung und Kopplung der Leistungselektronik 2.2 an der Antriebseinheit 2.1 ermöglicht, so dass zusätzliche Verbindungselemente entfallen können. Somit ist es auch möglich, skalierbare elektrische Maschinen mit oder ohne Getriebe oder mehrere kleine elektrische Maschinen mit einem Summiergetriebe als Antriebseinheit 2.1 zu verwenden. Auch ist es möglich, eine Steuerung der Antriebseinheit 2.1 sehr einfach auszubilden, wobei eine Reduzierung einer Zugkraft bei Schlupf durch eine mechanische Differentialsperre des Verteilergetriebes 8 ausgeglichen werden kann.
Weiterhin ermöglichen die Anordnung des Antriebs 2 am Drehpunkt D und die daraus resultierende lediglich geringe Drehung des Antriebs 2, dass nur sehr geringe Relativbewegungen zwischen dem Antrieb 2 und dem Verteilergetriebe 8 auftreten. Somit kann in einer möglichen Ausgestaltung auf einen Längenausgleich und eine Ausbildung als Gelenkwelle verzichtet werden. Ein möglicher Fluchtfehler zwischen Antrieb 2 und Verteilergetriebe 8 kann in einer möglichen Ausgestaltung durch eine Kupplung ausgeglichen werden. Hierbei ist die Antriebswelle 16 beispielsweise mehrteilig ausgebildet, wobei Teile der Antriebswelle 16 mittels der Kupplung miteinander gekoppelt sind. Zu diesem Zweck umfasst die Kupplung zumindest eine Hardyscheibe, eine Segmentkupplung, eine Lamellenkupplung, eine Zahnkupplung, eine Elastomerkupplung und/oder eine Metallbalgkupplung.
In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Radaufhängung 1 alternativ zur Starrachse 3 eine lenkbare Fahrzeugachse, insbesondere eine lenkbare Vorderachse, umfassen, bei welcher die Querachse 5 und die Radträgeranordnungen 6, 7 derart ausgebildet sind, dass die Räder lenkbar sind.
In weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen können bzw. kann zusätzlich im Bereich der Antriebswelle 16 ein hydrodynamischer Retarder und/oder eine Wirbelstrombremse angeordnet sein.
Auch ist es gemäß weiterer nicht näher dargestellter Ausführungsbeispiele möglich, dass mehrere Antriebe 2 und/oder mehrere Radaufhängungen 1 mit Antrieben 2 hintereinander geschaltet sind und/oder für einen Mehrachsbetrieb oder Mehrachsantrieb verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Radaufhängung
2: Antrieb
2.1: Antriebseinheit
2.2: Leistungselektronik
3: Starrachse
4: Schwinge
5: Querachse
6: Radträgeranordnung
7: Radträgeranordnung
8: Verteilergetriebe
9: Schwingenarm
10: Schwingenarm
11: Fahrzeugrahmen
12: Federelement
13: Federelement
14: Fahrwerks-Führungselement
15: Torsionsrohr
16: Antriebswelle
D: Drehpunkt

Claims

Fahrzeug – mit zumindest einem elektrischen Antrieb (2) zur Erzeugung einer Fahrzeuglängsbewegung, wobei – der elektrische Antrieb (2) eine Antriebseinheit (2.1) umfasst, welche achsfest an einer zumindest eine Radträgeranordnung (6, 7) umfassenden Starrachse (3) angeordnet ist, – die Starrachse (3) eine Schwinge (4) mit einer Querachse (5) umfasst, an welcher die zumindest eine Radträgeranordnung (6, 7) befestigt ist, – die Schwinge (4) zumindest einen Schwingenarm (9, 10) umfasst, welcher an einem Ende an einem Drehpunkt (D) drehbar um eine Fahrzeugquerachse an einem Fahrzeugrahmen (11) befestigt ist und an einem diesem Ende gegenüberliegenden weiteren Ende mittels zumindest einem Federnelement (12, 13) mit den Fahrzeugrahmen (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (2.1) am Drehpunkt (D) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Antriebseinheit (2.1) mittels einer Antriebswelle (16) mit einem Verteilergetriebe (8) gekoppelt ist, – wobei das Verteilergetriebe (8) ein mittels der Antriebswelle (16) in dieses eingebrachtes Drehmoment auf mehrere Radträgeranordnungen (6, 7) überträgt.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Antriebswelle (16) mehrteilig ausgebildet ist, – wobei Teile der Antriebswelle (16) mittels einer Kupplung miteinander gekoppelt sind.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zumindest eine – Hardyscheibe, – Segmentkupplung, – Lamellenkupplung, – Zahnkupplung, – Elastomerkupplung und/oder – Metallbalgkupplung umfasst.