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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Antrieb einer zwei Antriebsräder und ein Achsdifferenzial aufweisenden Achse eines Fahrzeuges durch einen der Achse zugeordneten Antriebsmotor.
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Durch die
DE 10 2014 213 146 B4 wurde eine Antriebsanordnung für eine Fahrzeugachse bekannt, wobei eine elektrische Maschine über ein wälzendes Differenzial zwei auf einer Radachse angeordnete Räder antreibt. In einer ersten Ausführungsform sind die Achse der elektrischen Maschine und die Getriebewellen des wälzendes Differenzials parallel zur Radachse angeordnet, wobei ein Achsversatz zwischen den beiden Abtriebswellen des wälzendes Differenzials vorliegt, welcher durch eine erste und eine zweite Gelenkwelle kompensiert wird. In einer zweiten Ausführungsform sind die Achsen der elektrischen Maschine und der Getriebewellen des wälzenden Differenzials schräg, d. h. in einem Drehwinkel von etwa 50 Grad zur die Räder verbindenden Radachse angeordnet. Die Komponenten der Antriebseinheit, welche aus der elektrischen Maschine und den Getriebewellen des wälzenden Differenzials besteht, sind somit beiderseits der Radachse angeordnet.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Antriebsanordnung der eingangs genannten Art die Antriebskomponenten Bauraum sparend im Fahrzeug anzuordnen.
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Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Antriebsmotor über eine Gelenkwelle mit dem Achsdifferenzial verbunden und dass die Gelenkwelle schräg zur Achse angeordnet ist. Die Längsachse der Gelenkwelle bildet somit einen spitzen Winkel mit der Radachse, wobei der Antriebsmotor so weit an die Achse „herangeschwenkt“ ist, dass sich der Antriebsmotor noch außerhalb des Umfanges des Antriebsrades befindet. Auf diese Weise wird der im Bereich der Achse vorhandene Bauraum weitestgehend ausgenutzt, wobei - bei heckseitiger Anordnung des Antriebsmotors - nur ein geringer heckseitiger Überhang erforderlich wird. Darüber hinaus ist die Anzahl der Antriebskomponenten, welche hier lediglich aus dem Antriebsmotor und der Gelenkwelle bestehen, im Vergleich zum Stand der Technik gering. Insbesondere wird - wie auch vielfach bei bekannten Antrieben mit quer eingebautem Motor üblich - kein Winkeltrieb benötigt, welcher den Leistungsfluss von der Motor- bzw. Getriebewelle auf das Differenzial um 90° umlenkt und überträgt. Die Gelenkwelle dient insbesondere dem Ausgleich von Relativbewegungen zwischen dem am Fahrzeugrahmen fest angeordneten Antriebsmotor und der federnd aufgehängten Fahrzeugachse. Hiefür ist eine Mindestlänge erforderlich, welche durch die schräge Anordnung der Gelenkwelle begünstigt wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Achse eine erste Drehachse, auch Radachse genannt, und die Gelenkwelle eine zweite Drehachse auf, wobei die beiden Drehachsen einen spitzen Winkel miteinander bilden, welcher - je nach den vorliegenden Einbaubedingungen, z. B. Spurweite und Außendurchmesser der Räder - in einem Bereich von etwa 5 bis 45 Grad liegt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Antriebsmotor mit seiner Achse und die Gelenkwelle koaxial zueinander angeordnet, d. h., es sind keine zusätzlichen Getriebeelemente erforderlich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Achsdifferenzial, welches vorzugsweise als Kegelraddifferenzial ausgebildet ist, zwei Differenzialausgänge auf, welche mit Achswellen zum Antrieb der Räder verbunden sind. Ferner weist das Achsdifferenzial einen Differenzialeingang auf, welcher über die Gelenkwelle mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Bei dem Achsdifferenzial handelt es sich somit um ein dreigliedriges Umlaufgetriebe mit drei Wellen, nämlich einer Eingangs- oder Antriebswelle und zwei Ausgangs- oder Abtriebswellen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Achsdifferenzial außermittig auf der Radachse angeordnet, d. h. so nah wie möglich im Bereich eines Antriebsrades. Damit wird eine größere Länge für die Gelenkwelle, d. h. ein größerer Abstand zwischen den beiden Gelenken der Gelenkwelle, ein geringerer Beugungswinkel und damit eine Verbesserung der Gleichförmigkeit der Drehmomentübertragung erreicht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Antriebsmotor und die Gelenkwelle, in Fahrtrichtung des Fahrzeuges gesehen, hinter der Radachse angeordnet - es handelt sich somit um eine heckseitige Antriebsanordnung, wie sie insbesondere bei mittelgroßen Bussen, so genannten Midibussen, verwendet werden kann. Dabei werden der Raum vor der Radachse für die Unterbringung der Fahrgastsitze und der Raum hinter der Radachse für die Anordnung des Antriebsaggregates genutzt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsmotor als Verbrennungsmotor ausgebildet, wobei die Kurbel- oder Abtriebswelle des Verbrennungsmotors schräg zur Fahrzeugachse angeordnet ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsmotor als elektrische Maschine ausgebildet, welche gegenüber dem Verbrennungsmotor Vorteile hinsichtlich Bauraum und Abgasausstoß aufweist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind dem Verbrennungsmotor oder auch der elektrischen Maschine spezielle, d. h. an Drehmoment und Drehzahl des Antriebsmotors angepasste und koaxial angeordnete Getriebe zugeordnet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Gelenkwelle mit dem Eingang des Achsdifferenzials über einen Kegelradtrieb oder einen Stirnradtrieb verbunden, wobei die Achsen der Kegelräder der ersten und der zweiten Drehachse entsprechen. Bei einem Stirnradantrieb werden vorzugsweise kegelige Stirnräder mit Beveloidverzahnung, kurz Beveloidräder, verwendet, welche einen Schrägwinkel im Bereich von etwa 5 bis 15 Grad zulassen. Die Drehachsen der Beveloidräder können sich dabei schneiden oder kreuzen, d. h. auch windschief zueinander angeordnet sein. Derartige Beveloidräder sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 10 2010 061 751 A1 der Anmelderin bekannt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
- 1 eine Antriebsanordnung für eine Fahrzeugachse mit einem Verbrennungsmotor als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
- 2 eine Antriebsanordnung für eine Fahrzeugachse mit einer elektrischen Maschine als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine Antriebsanordnung 1 für eine Achse 2 eines Fahrzeuges, kurz Fahrzeugachse 2, welche zwei Antriebsräder 3, 4, auch kurz Räder 3, 4 genannt, zwei Achswellen 5, 6, sowie ein Achsdifferenzial 7 umfasst. Die Fahrtrichtung des Fahrzeuges ist durch einen Pfeil X gekennzeichnet. Ein Antriebsmotor 8, ausgebildet als Verbrennungsmotor 8, ist mit einem Getriebe 9 verbunden, welches über eine Gelenkwelle 10 mit dem Achsdifferenzial 7 verbunden ist. Die beiden Achswellen 5, 6 weisen eine erste Drehachse a1, auch Radachse a1 genannt, auf, und die Gelenkwelle 10, welche koaxial zum Antriebsmotor 8 und zum Getriebe 9 angeordnet ist, weist eine zweite Drehachse a2 auf. Die erste und die zweite Drehachse a1, a2 sind schräg zueinander angeordnet und bilden in der Projektion auf die Zeichenebene einen Schrägwinkel a. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Antriebsmotor 8 oberhalb des linken Rades 3 und andererseits, in Fahrtrichtung X gesehen, hinter der Radachse a1 angeordnet, d. h. außerhalb des Umfanges des Rades 3. Das Achsdifferenzial 7 weist einen Differenzialeingang 7a und zwei Differenzialausgänge 7b, 7c auf, welche einerseits mit der linken Achswelle 5 und andererseits mit der rechten Achswelle 6 verbunden sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Achsdifferenzial 7 außermittig auf der Radachse a1, d. h. so nahe wie möglich im Bereich des rechten Rades 4 angeordnet. Der Antriebsmotor 8 und das Getriebe 9 sind, was nicht dargestellt ist, fest am Fahrzeugrahmen angeordnet, während die Fahrzeugachse 2 mit Rädern 3, 4 und Achswellen 5, 6 sowie Differenzial 7 federnd, d. h. beweglich gegenüber dem Fahrzeugrahmen aufgehängt ist. Insofern müssen zwischen dem Antriebsmotor 8 und dem Getriebe 9 einerseits und dem Achsdifferenzial 7 andererseits Relativbewegungen ausgeglichen werden. Dies erfolgt durch die Gelenkwelle 10, welche unter einem Schrägwinkel a beim Differenzialeingang 7a schräg in das Achsdifferenzial 7 eintreibt. Durch die außermittige Anordnung des Achsdifferenzials 7 kann eine größere Länge und damit ein geringerer Beugungswinkel der Gelenkwelle 10 erreicht werden, wodurch eine Verbesserung der Gleichförmigkeit der Drehbewegung der Gelenkwelle erreicht wird.
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Das Achsdifferenzial
7 ist vorzugsweise - was nicht dargestellt ist - als Kegelraddifferenzial mit einem Differenzialkorb ausgebildet, welcher beispielsweise über ein Tellerrad von der Gelenkwelle
10 angetrieben wird. Die Leistungsübertragung zwischen dem Tellerrad und der Gelenkwelle
10 kann durch einen Kegelradtrieb oder durch einen Stirnradtrieb dargestellt werden. Bei einem Stirnradtrieb können vorzugsweise kegelige Stirnräder mit Beveloidverzahnung, auch Beveloidräder genannt, verwendet werden. Beveloidräder und Beveloidverzahnungen sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 10 2010 061 751 A1 bekannt. In dieser Druckschrift sind in
1 einerseits kegelige Stirnräder
4,
5 mit Beveloidverzahnung sowie ein Achsdifferenzial
8 dargestellt. Mit einer Beveloidverzahnung können Schrägwinkel im Bereich von 5 bis 20 Grad dargestellt werden. Bei größerem Schrägwinkel kommen vorzugsweise Kegelräder zum Einsatz.
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2 zeigt eine weitere Antriebsanordnung 11 für eine Fahrzeugachse 2, welche identisch mit der Fahrzeugachse 2 gemäß 1 ausgebildet ist und somit ein außermittig angeordnetes Achsdifferenzial 7, Achswellen 5, 6 ungleicher Länge sowie Antriebsräder 3, 4 auf einer ersten Drehachse a1 aufweist. Der Antriebsmotor 12 ist hier als elektrische Maschine 12 ausgebildet, welche über eine Gelenkwelle 13 schräg, d. h. unter einem Schrägwinkel a in das Achsdifferenzial 7 eintreibt. Wie aus der Darstellung und einem Vergleich von 1 und 2 erkennbar, ist die Gelenkwelle 13 länger ausgebildet, was einer gleichförmigen Drehbewegung der Gelenkwelle 13 zu gute kommt.
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Bezogen auf die Fahrtrichtung X, sind die Antriebsmotoren 8, 12 in Verbindung mit den antreibenden Gelenkwellen 10, 13 jeweils hinter der Radachse 5 angeordnet, d. h. es handelt sich um einen Heckantrieb des Fahrzeuges, der nur einen relativ geringen heckseitigen Überhang des Fahrzeuges aufweist. Derartige Heckantriebe sind insbesondere für Nutzfahrzeuge mit Personenbeförderung, insbesondere so genannte Midibusse, die etwas kleiner als Standardbusse sind, von Vorteil.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Antriebsanordnung
- 2
- Fahrzeugachse
- 3
- linkes Antriebsrad/Rad
- 4
- rechtes Antriebsrad/Rad
- 5
- linke Achswelle
- 6
- rechte Achswelle
- 7
- Achsdifferenzial
- 7a
- Differenzialeingang
- 7b
- erster Differenzialausgang
- 7c
- zweiter Differenzialausgang
- 8
- Antriebsmotor/Verbrennungsmotor
- 9
- Getriebe
- 10
- Gelenkwelle
- 11
- zweite Antriebsanordnung
- 12
- Antriebsmotor/E-Maschine
- 13
- Gelenkwelle
- a1
- erste Drehachse/Radachse
- a2
- zweite Drehachse/Gelenkwelle
- X
- Fahrtrichtung
- a
- Schrägwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014213146 B4 [0002]
- DE 102010061751 A1 [0014, 0017]
