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Die Erfindung betrifft eine Antriebsachsanordnung eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe ferner ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug mit einer derartigen Antriebsachsanordnung.
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In der jüngeren Vergangenheit werden aufgrund des ständig knapper werdenden Angebotes an Kraftstoffen für den verbrennungsmotorischen Antrieb von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, große Anstrengungen unternommen, alternative Antriebsarten zur Verfügung zu stellen. Zunehmend an Bedeutung gewinnt dabei der elektromotorische Antrieb, der aus einem oder mehreren elektrochemischen Speichern, wie Batterien bzw. Akkumulatoren, mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Fahrzeug kann dabei als Elektrofahrzeug ausschließlich mittels eines oder mehrerer elektromotorischer Antriebe betrieben werden oder als sogenanntes Hybrid- oder Plug-in-Hybrid-Fahrzeug zum Antrieb sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen.
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Aus der
DE 10 2017 103 400 A1 ist eine Achsantriebseinheit für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug bekannt, das wenigstens eine Antriebsachse aufweist. Die Achsantriebseinheit weist wenigstens einen Elektromotor zur Erzeugung eines Antriebsmoments und wenigstens ein Getriebe zur Übertragung des Antriebsmoments auf die Antriebsachse auf. Der Elektromotor und das Getriebe bilden eine Baueinheit. Darüber hinaus sind eine Leistungselektronik und eine elektromechanische Lenkanlage in die Baueinheit integriert. Die Baueinheit weist ein gemeinsames Gehäuse auf. Über die Art und Weise der Anbringung und Abstützung des besagten gemeinsamen Gehäuses im oder am Kraftfahrzeug schweigt sich diese Druckschrift aus.
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Die
CN 2018 41 925 U beschreibt eine Vorderachse für ein Elektrofahrzeug mit einem Vorderachskörper, an dem ein Elektromotor mit einem Getriebe angeordnet ist. Der Elektromotor und das Getriebe bilden einen Grundkörper des Antriebssystems aus, welcher mittels Gummiblöcke an einem vorderen Brückenträger aufgehängt ist.
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Die
DE 10 2012 020 612 A1 beschreibt einen rahmenförmigen Achsträger für die Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, mit zwei Längsträgern, mit zwei dieselben untereinander verbindenden Querträgern, und mit einer Anbindungsstelle, an der eine Antriebskomponente, wie ein Hinterachsdifferential, angebunden ist. Die beiden Längsträger sind in Fahrzeuglängsrichtung gesehen nach hinten über den hinteren Querträger hinaus verlängert und an einem Karosserielängsträger angebunden. Nach vorne sind an den beiden Längsträgern Lenkerkonsolen zur Anbindung am Karosserielängsträger ausgebildet. Der rahmenförmige Achsträger kann auch für eine Vorderachse vorgesehen sein, wobei es sich in diesem Fall bei besagter Antriebskomponente um einen Elektromotor handeln kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsachsanordnung eines elektrisch angetriebenen oder antriebbaren Kraftfahrzeugs zu schaffen, welche Antriebsachsanordnung einfach in der Herstellung und Montage sowie kostengünstig ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug mit einer derartigen Antriebsachsanordnung zur Verfügung zu stellen.
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Ausgehend von einer Antriebsachsanordnung eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einem Achskörper, welcher integral zumindest einen Elektromotor aufweist, der über zumindest ein Getriebe und zugeordneter/n Antriebswelle/n mit Fahrzeugrädern des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der Achskörper mittels eines Achsträgers an Längsträgern des Kraftfahrzeugs abstützt ist, welcher Achsträger durch einen besagte Längsträger des Kraftfahrzeugs untereinander verbindenden Querträger gebildet ist, der eine Hohlwelle des zumindest einen Elektromotors durchsetzt.
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Hierdurch ist eine im Hinblick auf insbesondere robuste Kraftfahrzeuge besonders einfache und kostengünstige sowie minimierten Bauraum aufweisende Antriebsachsanordnung geschaffen.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach ist der Achskörper in Axialrichtung der Hohlwelle des zumindest einen Elektromotors gesehen beidenends desselben unter Vermittlung zumindest je eines Elastomerlagers auf dem Achsträger abgestützt. In Versuchen wurde gefunden, dass durch die Federrate der Elastomerlager vorteilhaft das Wankverhalten des Kraftfahrzeugs und demnach die Stabilisatorrate der Antriebsachsanordnung desselben beeinflussbar ist. Ein separater Stabilisator, wie er üblicherweise zur Anwendung kommt, ist hierdurch entbehrlich.
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Um die Antriebsachsanordnung weiter zu vereinfachen, ist/sind die Antriebswelle/n derselben über je ein Gleichlauffestgelenk, welches vorteilhaft die Funktion eines Antriebsgelenks und eines Führungsgelenks integral aufweist, mit je einem Fahrzeugrad wirkverbunden. Im Stand der Technik favorisierte separate Querlenker mit Führungsgelenk sind hierdurch entbehrlich.
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Gemäß einer praxisnahen, besonders einfachen Ausführung der Erfindung ist/sind besagte Antriebswelle/n bevorzugt achsparallel zur besagten Hohlwelle des zumindest einen Elektromotors angeordnet.
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Gemäß einer fertigungs- und montagetechnisch besonders einfachen Lösung eines Gleichlauffestgelenks umfasst dieses bevorzugt:
- - ein Gelenkaußenteil mit Kugellaufbahnen am Innenumfang,
- - welches Gelenkaußenteil eine Gelenkglocke mit einem außenseitigen Achszapfen ausbildet,
- - ein Gelenkinnenteil mit Kugellaufbahnen am Außenumfang,
- - wobei jeweils eine Kugellaufbahn am Gelenkaußenteil und jeweils eine Kugellaufbahn am Gelenkinnenteil ein Kugellaufbahnpaar bilden,
- - Kugeln, die jeweils mit den Kugellaufbahnen eines Kugellaufbahnpaares zur Drehmomentübertragung in Eingriff stehen, sowie
- - eine an das Gelenkinnenteil angeschlossene Antriebswelle.
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Hierbei ist das Gelenkaußenteil des betreffenden Gleichlauffestgelenks unter Vermittlung eines auf demselben drehgelagerten Schwenklagers sowie einer Spurstange mit einem Lenkgetriebe wirkverbunden.
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Um den Herstellungs-, Montage und demgemäß den Kostenaufwand noch weiter zu minimieren, ist weiter bevorzugt das Lenkgetriebe integraler Bestandteil des Achskörpers.
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Wie die Erfindung ferner vorsieht, ist das Gelenkaußenteil des Gleichlauffestgelenks über ein auf demselben drehgelagertes Schwenklager sowie über ein an dasselbe angeschlossenes Federbein an einem Fahrzeugaufbau abgestützt, welches Federbein demnach als Momentenstütze für den zumindest einen Elektromotor fungiert.
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Die erfindungsgemäße Antriebsachsanordnung kann vorteilhaft sowohl eine Vorderachse als auch eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs ausbilden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug mit einer Antriebsachsanordnung der vorbeschriebenen Art.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:
- 1 äußerst schematisch eine perspektivische Ansicht eines Vorderwagens eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs mit einer Antriebsachsanordnung der erfindungsgemäßen Art,
- 2 eine perspektivische Einzelansicht eines erfindungswesentlichen Achsträgers der Antriebsachsanordnung nach 1,
- 3 eine perspektivische Detaildarstellung der Antriebsachsanordnung samt eines an einer Antriebswelle der Antriebsachsanordnung zur Momentenübertragung auf ein Fahrzeugrad angebrachten Gelenkinnenteils eines Gleichlauffestgelenks, welches Gleichlauffestgelenk die Funktion eines Antriebsgelenks und eines Führungsgelenks integral aufweist,
- 4 die Antriebsachsanordnung nach 3 mit Blick auf ein Gelenkaußenteil des Gleichlauffestgelenks, welches das Gelenkinnenteil zum besagten Gleichlauffestgelenk komplettiert, und
- 5 eine Schnittdarstellung des besagten Gleichlauffestgelenks.
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1 zeigt beispielgebend einen Vorderwagen 1 eines Kraftfahrzeugs 2, mit vorderen Längsträgern 3, 4 und einer Antriebsachsanordnung 5 (Vorderachse). Die Antriebsachsanordnung 5 weist einen Achskörper 6 auf, welcher nach Art eines Gehäuses integral einen Elektromotor 7 als Traktionsantrieb sowie ein Lenkgetriebe 8 mit Zahnstange 8.1 aufweist. Der Elektromotor 7 ist über zumindest ein nicht zeichnerisch dargestelltes Getriebe sowie unter Vermittlung je einer in 3 und 5 ersichtlichen Antriebswelle 9 mit je einem Fahrzeugrad 10, 11 wirkverbunden.
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Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf besagten Vorderwagen 1 des Kraftfahrzeugs 2, sondern erfasst auch einen mit besagter Antriebsachsanordnung 5 (nunmehr Hinterachse), ausgestatteten Hinterwagen des/eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs 2 (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Der Achskörper 6 ist mittels eines Achsträgers 12 an besagten Längsträgern 3, 4 abgestützt. Gemäß 2 ist der Achsträger 12 durch einen die Längsträger 3, 4 untereinander verbindenden Querträger gebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist der Querträger einen rohrförmigen Querschnitt auf und ist beidenends mittels Schellen 13 an je einem Längsträger 3, 4 kraftschlüssig befestigt.
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Im Zusammenbau durchsetzt der Achsträger 12 eine nicht zeichnerisch dargestellte Hohlwelle des Elektromotors 7. Der Elektromotor 7 ist unter Vermittlung zweier beabstandet zueinander angeordneter Elastomerlager 14, beispielsweise Gummilager, auf dem Achsträger 12 gelagert. Die Elastomerlager 14 sind durch den Achsträger 12 umgebende Elastomerringe 15 gebildet, welche von korrespondierenden Ausnehmungen 16 des Achskörpers 4 formschlüssig aufgenommen sind (vgl. insbesondere 1 und 2).
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Eine Antriebswelle 9 für die Fahrzeugräder 10, 11 der Antriebsachsanordnung 5 ist achsparallel zur Hohlwelle des Elektromotors 7 angeordnet und zum einen mit dem Getriebe desselben wirkverbunden. Die freien Enden der Antriebswelle 9 sind jeweils unter Vermittlung eines Gleichlauffestgelenks 17 samt Radlager 18 mit dem jeweils zugeordneten Fahrzeugrad 10, 11 drehfest, jedoch schwenkbar verbunden.
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Gemäß den 3 bis 5 umfasst ein jedes Gleichlauffestgelenk 17 ein Gelenkaußenteil 19 mit Kugellaufbahnen 20 am Innenumfang sowie ein Gelenkinnenteil 21 mit Kugellaufbahnen 22 am Außenumfang, welches in dem Gelenkaußenteil 19 angeordnet ist. Dabei liegen sich Kugellaufbahnen 20 des Gelenkaußenteils 19 und Kugellaufbahnen 22 des Gelenkinnenteil 21 paarweise gegenüber. Jeweils ein solches Kugellaufbahnpaar 20/22 nimmt eine Kugel 23 auf. Über die Kugeln 23 erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen dem Gelenkaußenteil 19 und dem Gelenkinnenteil 21. Die Kugeln 23 sind durch einen Kugelkäfig 24 gehalten, welcher hierzu entsprechende Fenster 24.1 aufweist und zwischen dem Gelenkaußenteil 19 und dem Gelenkinnenteil 21 angeordnet ist.
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In der in 5 dargestellten gestreckten Stellung des Gleichlauffestgelenks 17 verlaufen die Drehachsen A und B des Gelenkaußenteils 19 und des Gelenkinnenteils 21 koaxial zueinander. Bei einem Abbeugen des Gleichlauffestgelenks 17 werden die Kugeln 23 und der Kugelkäfig 24 in eine Halbwinkelebene zwischen den dann zueinander angewinkelten Drehachsen A und B gesteuert.
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An das Gelenkinnenteil 21 schließt eine Antriebswelle 9 an, welche mit dem Gelenkinnenteil 21 drehfest verbunden ist und koaxial zur Drehachse B des Gelenkinnenteils 21 verläuft.
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Das Gelenkaußenteil 19 bildet gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Gelenkglocke 19.1 mit einem außenseitigen Achszapfen 19.2 aus. Der Achszapfen 19.2 weist eine Durchgangsöffnung 25 auf, welche sich axial durch den zur Drehachse A koaxialen Achszapfen 19.2 hindurch erstreckt und einen Zugang zu einem Innenraum 26 des Gleichlauffestgelenks 17 ermöglicht. Das Gelenkinnenteil 21 ist von der dem Achszapfen 19.2 gegenüberliegenden Öffnungsseite 27 vorzugsweise durch Einschwenken in das Gelenkaußenteil 19 montiert.
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Das Einschwenken kann zusammen mit dem gegebenenfalls vorhandenen Kugelkäfig 24 oder auch nacheinander erfolgen. Kann bei bestimmten Gelenktypen der Kugelkäfig 24 axial in das Gelenkaußenteil 19 montiert werden, ist es möglich, das Gelenkinnenteil 21 vorab im Kugelkäfig 24 zu montieren und gegebenenfalls bereits dann mit der Antriebswelle 9 zu koppeln.
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Zur Kopplung des Gelenkinnenteils 21 mit der Antriebswelle 9 bildet das Gelenkinnenteil 21 eine zentrale Durchgangsöffnung aus, in welcher eine nicht zeichnerisch dargestellte Verzahnungsstruktur, beispielsweise in Form einer Keilwelle oder dergleichen, ausgebildet ist. Die Antriebswelle 9 weist entsprechend einen Abschnitt mit einer nicht zeichnerisch dargestellten, korrespondierenden Verzahnungsstruktur auf, welche mit der Verzahnungsstruktur des Gelenkinnenteils 21 in Eingriff steht. Ferner kann an der Antriebswelle 9 ein Axialanschlag 28 in Form eines Wellenbunds oder dergleichen ausgebildet oder befestigt sein, gegen welchen sich das Gelenkinnenteil 21 axial abstützt.
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Zur Axialsicherung des Gelenkinnenteils 21 an der Antriebswelle 9 dient ein Befestigungsorgan 29, das von dem Innenraum 26 des Gleichlauffestgelenks 17 aus stirnseitig mit der Antriebswelle 9 verschraubt ist. Hiermit wird das Gelenkinnenteil 21 axial gegen die Antriebswelle 9, insbesondere deren Axialanschlag 28, verspannt und damit an der Antriebswelle 9 fixiert. Das Verschrauben erfolgt mittels eines geeigneten, nicht zeichnerisch dargestellten Werkzeugs, beispielsweise eines Schraubers. Das besagte Werkzeug wird dazu durch die Durchgangsöffnung 25 des Achszapfens 19.2 in den Innenraum 26 des Gleichlauffestgelenks 17 zwischen dem achszapfenseitigen Ende des Gelenkinnenteils 21 und einem Boden 30 der Gelenkglocke 19.1 eingeführt, um einen Kopf 29.1 des Befestigungsorgans 29 zum Fixieren der Antriebswelle 9 an dem Gelenkinnenteil 21 zu betätigen.
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Durch diese Verschraubung lassen sich große Axiallasten zwischen der Antriebswelle 9 und dem Gelenkinnenteil 21 übertragen. Dies ermöglicht wiederum die Verwendung eines Gleichlauffestgelenks 17 der vorstehend erläuterten Bauweise mit angeschlossener Antriebswelle 9 als Radführungslenker in der in Rede stehenden Antriebsachse 5. Durch die Funktionsintegration von Antriebswelle 9 und Radführungslenker ergibt sich ein erhebliches Potenzial zur Gewichtseinsparung.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsorgan 29 als Befestigungsschraube ausgebildet, welche in eine Gewindeöffnung 31 an der Stirnseite der Antriebswelle 9 eingeschraubt ist. Der Kopf 29.1 der Befestigungsschraube stützt sich dabei gegen eine gelenkinnenseitige Stirnwand 32 des Gelenkinnenteils 21 axial ab.
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In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann das Befestigungsorgan 29 auch als Befestigungsmutter ausgeführt sein, welche auf einen an der Stirnseite der Antriebswelle 9 vorgesehenen Gewindebolzen aufgeschraubt ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
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Wie insbesondere der 1 weiter zu entnehmen ist, ist auf dem Achszapfen 19.2 des Gelenkaußenteils 19 samt Radlager 18 ein Schwenklager 33 drehgelagert, welches unter Vermittlung einer Spurstange 34 mit der Zahnstange 8.1 des Lenkgetriebes 8 wirkverbunden ist. Darüber hinaus stützt sich ein Federbein 35 einenends am besagten Schwenklager 33 und anderenends am nicht zeichnerisch dargestellten Fahrzeugaufbau ab.
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Ferner sind in 1 je Fahrzeugrad 10, 11 eine Bremsvorrichtung 36 mit einer gemäß diesem Ausführungsbeispiel innenbelüfteten Bremsscheibe 36.1 sowie einem Bremssattel 36.2 gezeigt. Die Bremsscheibe 36.1 ist drehfest mit dem betreffenden Fahrzeugrad 10, 11 verbunden, wogegen der Bremssattel 36.2 am Schwenklager 33 abgestützt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorderwagen
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Längsträger
- 4
- Längsträger
- 5
- Antriebsachsanordnung
- 6
- Achskörper
- 7
- Elektromotor
- 8
- Lenkgetriebe
- 8.1
- Zahnstange
- 9
- Antriebswelle
- 10
- Fahrzeugrad
- 11
- Fahrzeugrad
- 12
- Achsträger
- 13
- Schelle
- 14
- Elastomerlager
- 15
- Elastomerring
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Gleichlauffestgelenk
- 18
- Radlager
- 19
- Gelenkaußenteil
- 19.1
- Gelenkglocke
- 19.2
- Achszapfen
- 20
- Kugellaufbahn
- 21
- Gelenkinnenteil
- 22
- Kugellaufbahn
- 23
- Kugel
- 24
- Kugelkäfig
- 24.1
- Fenster
- 25
- Durchgangsöffnung
- 26
- Innenraum
- 27
- Öffnungsseite
- 28
- Axialanschlag
- 29
- Befestigungsorgan
- 29.1
- Kopf
- 30
- Boden
- 31
- Gewindeöffnung
- 32
- Stirnwand
- 33
- Schwenklager
- 34
- Spurstange
- 35
- Federbein
- 36
- Bremsvorrichtung
- 36.1
- Bremsscheibe
- 36.2
- Bremssattel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017103400 A1 [0003]
- CN 201841925 U [0004]
- DE 102012020612 A1 [0005]
