DE10356531A1

DE10356531A1 - Hinterachse eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10356531A1
Application number: DE2003156531
Authority: DE
Inventors: Hagen Dipl.-Ing. Behrends (Fh); Peter Dipl.-Ing. Wagner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-12-04
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Es wird eine Hinterachse für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit einem in Fahrtrichtung gebogenen Achsrohr (1), an dessen Enden je ein Rad gelagert ist. An den Achsrohrenden sind Tragfedern angeordnet, die das Achsrohr (1) am Aufbau federnd abstützen. Des Weiteren ist ein kardanisches Gelenk (2) vorgesehen, das das Achsrohr (1) mit dem Aufbau verbindet. Ein aus zwei Streben (7) bestehendes Seitenführungsgestänge verbindet jeweils die Achsrohrenden gelenkig mit einer Schwinge einer am Aufbau befestigten Koppeleinrichtung (16). DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in dem Bauraum zwischen dem Achsrohr (1) und dem Seitenführungsgestänge eine elektrische Maschine (13) zum Antreiben der Räder angeordnet ist. DOLLAR A Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung einer Hinterachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Patentschrift DE 4419221 C1 ist eine nicht angetriebene Hinterachse mit einem in sich steifen Achskörper bekannt. Der Achskörper weist ein sich quer zu Fahrtrichtung erstreckendes gebogenes Achsrohr auf, an dessen beiden Enden je ein Rad gelagert ist. Das Achsrohr ist in Fahrzeuglängsmittelebene kardanisch aufgehängt. Die Seitenführung erfolgt über ein Seitenführungsgestänge. Zwei Streben des Seitenführungsgestänges verbinden jeweils die Achsrohrenden gelenkig mit einer Schwinge einer Koppeleinrichtung, die am Fahrzeugaufbau befestigt ist. Die vorgeschlagene Hinterachse ermöglicht die Neigung eines Kraftfahrzeuges zum Übersteuern zu reduzieren.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Hinterachse mit den Vorteilen der eingangs genannten Art bereitzustellen, die darüber hinaus einen von einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuge unabhängigen Antrieb der an der Hinterachse angeordneten Räder ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Hinterachse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Hinterachse zeichnet sich durch eine elektrische Maschine zum Antrieb der Räder aus. Die elektrische Maschine ist im Bauraum zwischen einem Achsrohr und einem Seitenführungsgestänge angeordnet. Die Konstruktion der Hinterachse ermöglicht die Anordnung einer elektrischen Maschine. Der Elektromotor ist alleinig oder in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine im Kraftfahrzeug anordenbar. Beispielsweise ist die Vorderachse von der Brennkraftmaschine und die Hinterachse von der elektrischen Maschine antreibbar. Alternativ kann ausschließlich die Hinterachse angetrieben sein, wobei die elektrische Energie aus einer Batterie oder einem Kondensator entnehmbar ist. Die Batterie oder der Kondensator kann entweder von einem im Kraftfahrzeug angeordneten Verbrennungsmotor oder von einer externen Energiequelle gespeist sein. Die elektrische Maschine ist nah bei den Rädern positioniert, so dass mit wenig Aufwand eine Antriebsverbindung herstellbar ist. Die Hinterachse weist eine geringe Neigung zum Übersteuern unter Seitenkrafteinfluss auf und ist darüber hinaus über die elektrische Maschine antreibbar.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der elektrischen Maschine ein Getriebe zugeordnet. Das Getriebe ermöglicht die Drehzahlen und Drehmomente der elektrischen Maschine in einen elektromotorisch günstigen Arbeitsbereich zu legen. Das Getriebe kann falls erforderlich auch schaltbar ausgeführt sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform bildet das Getriebe mit der elektrischen Maschine eine Baueinheit.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Getriebe ein Planetengetriebe. Planetengetriebe weisen einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Baugröße auf. Eingangs- und Ausgangswelle des Planetengetriebes sind zueinander koaxial, so dass in vorteilhafter Weise eine aus elektrischer Maschine und Planetengetriebe gebildete kompakte Baueinheit darstellbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Räder über Gelenkwellen mit dem Getriebe verbunden. Die Gelenkwellen ermöglichen eine Relativbewegung der Räder bzw. der Radaufhängung gegenüber dem aufbaufesten Getriebe. Die Gelenkwellen übertragen das von dem Elektromotor erzeugte und vom Getriebe übersetzte Drehmomente an die Räder.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung verbinden Stoßdämpfer das Achsrohr mit dem Aufbau. Dabei können Einrohr- oder Zweirohrdämpfer eingesetzt sein, die darüber hinaus über eine Vorrichtung zur Variation der Dämpferkennlinie verfügen können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den Stoßdämpfern und den Tragfedern die Gelenkwellen hindurchgeführt. Um Bauraum für die Anordnung der die Räder und die elektrische Maschine verbindende Gelenkwelle zu schaffen, sind die Stoßdämpfer bezogen auf die Fahrtrichtung vor der Gelenkwelle und die Tagfedern hinter der Gelenkwelle am Achsrohr angebunden. Damit sind Knickwinkel der Gelenkwelle in vorteilhafter Weise klein gehalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Stabilisatorgestänge an dem Achsrohr angelenkt und am Aufbau bezogen auf die Fahrtrichtung vor dem kardanischen Gelenk gelagert. Diese Anordnung ermöglicht, den für die elektrische Maschine, das Getriebe, die Antriebswellen usw. vorgesehenen Bauraum zwischen dem gebogenen Achsrohr und dem Seitenführungsgestänge von dem Stabilisatorgestänge freizuhalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die elektrische Maschine und das Getriebe über eine Dreipunktlagerung mit dem Aufbau verbunden. In vorteilhafter Weise sind die Lager derart angeordnet, dass zwei Lager die Gewichtskraft tragen und das dritte Lager ausschließlich als Drehmomentabstützung genutzt ist. Damit sind die Lager optimal auf das jeweilige Belastungsprofil abstimmbar. Damit bietet die Dreipunktlagerung den Vorteil, Vibrationen und Schwingungen der elektrischen Maschine und des Getriebes wirksam vom Aufbau abkoppeln zu können.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie der Zeichnung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Hinterachse.
Die in der Figur gezeigte Hinterachse stellt die Verbindung zwischen einem nicht gezeigten Fahrzeugaufbau und Rädern her.
Die Hinterachse weist ein gebogenes Achsrohr 1 auf, das über ein kardanisches Gelenk 2 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist.
Das kardanische Gelenk 2 lässt eine Bewegung des Achsrohrs 1 um alle drei Bewegungsachsen im Raum zu.
Ein Stabilisatorgestänge 3 verbindet das Achsrohr 1 mit dem Aufbau. Das Stabilisatorgestänge 3 ist zur Verringerung von Seitenneigung des Fahrzeugaufbaus vorgesehen. Die am Aufbau angeordneten Lager 10 des Stabilisatorgestänges 3 sind in Fahrtrichtung vor dem Achsrohr 1 angeordnet. An am Achsrohr 1 vorgesehenen Anschraubpunkten 11 ist das Stabilisatorgestänge 3 gelenkig angebunden.
Nicht dargestellte Stoßdämpfer sind an weiteren Anschraubaugen 4 am Achsrohr 1 angeordnet. Zur Abfederung von an den Rädern auftretenden Stößen sind Schraubenfedern 6 vorgesehen, die zwischen am Achsrohr 1 angeordneten Abstützungen 12 und dem Fahrzeugaufbau angeordnet sind.
Ein Radträger 5 ist am Achsrohr 1 angeordnet. Der Radträger 5 umfasst eine Aufnahmevorrichtung einer nicht gezeigten Radnabe, an der ein Rad anschraubbar ist.
Die Seitenführung der Hinterachse erfolgt über Streben 7 eines Seitenführungsgestänges. Die Streben 7 verbinden die beiden Enden des Achsrohres 1 mit den Enden einer in einer aufbaufesten Koppeleinrichtung 16 angeordneten, nicht dargestellten Schwinge. Das Seitenführungsgestänge in Verbindung mit der Koppeleinrichtung 16 ermöglicht ein Eigenlenken der Hinterachse zu vermeiden.
Im Bauraum zwischen dem Achsrohr 1 und den Streben 7 des Seitenführungsgestänges ist ein elektromotorischer Antrieb 8 angeordnet. Gelenkwellen 9 verbinden den elektromotorischen Antrieb 8 mit den nicht gezeigten Radnaben. Die Gelenkwellen 9 sind zwischen den Stoßdämpfern und den Schraubenfedern 6 hindurchgeführt. Die Gelenkwellen 9 verfügen aufgrund der veränderlichen Knickwinkel beim Ein- oder Ausfedern über Gleichlaufgelenke.
Der elektromotorische Antrieb 8 weist eine elektrische Maschine 13, eine Reglereinheit 15 und ein Getriebe 14 auf, die zusammen eine Baueinheit bilden. Die elektrische Maschine 13 kann beispielsweise als eine Asynchronmaschine oder als Synchronmaschine ausgeführt sein. Das Getriebe 14 ist als ein oder mehrstufiges Zahnradgetriebe vorzugsweise als Planetengetriebe ausgeführt. Es sind aber auch Stufenlosgetriebe (CVT), hydrodynamische, hydrostatische oder sonstige Getriebebauformen einsetzbar. Der elektromotorische Antrieb 8 ist zur Drehmomentabstützung mit dem Fahrzeugaufbau verbunden.
Die Hinterachse ist so ausgelegt, dass der Abstand der Schwinge der Koppeleinrichtung 16 von der Raddrehachse nahezu gleich groß ist wie der Abstand des kardanischen Gelenkes 2 von der Raddrehachse. Es ist damit gewährleistet, dass auf die Räder wirkende Seitenkräfte im wesentlichen zu gleichen Teilen sowohl am kardanischen Gelenk 2 als auch an der Schwinge abgestützt sind. Durch die Abstützung der Querkräfte über die beiden Lagerpunkte ist das Eigenlenkverhalten der Hinterachse unter Seitenkrafteinwirkung vorteilhaft beeinflussbar.
Durch Anordnung eines elektrischen Antriebes 8 ist neben der Nutzung der Vorteile der Achskonstruktion ermöglicht, die Räder der Hinterachse über einen elektromotorischen Antrieb anzutreiben.
Der elektromotorische Antrieb 8 ist als alleiniger Antrieb einsetzbar. Der elektromotorische Antrieb 8 bezieht die Energie aus einem elektrischen Energiespeicher wie beispielsweise einer Batterie oder einem Kondensator. Ist in dem Kraftfahrzeug keine Brennkraftmaschine vorgesehen, so sind die elektrischen Energiespeicher mittels einer externen Ladevorrichtung aufzuladen. Die Kombination mit einer Brennkraftmaschine, ermöglicht die elektrische Energie zur Aufladung der Energiespeicher über einen von der Brennkraftmaschine angetriebenen Generator zu gewinnen.
Ist eine Brennkraftmaschine in dem Kraftfahrzeug vorhanden, so ist durch Antrieb der Vorderräder über die Brennkraftmaschine und Antrieb der Hinterräder über den elektromotorischen Antrieb 8 ein Fahrzeug mit Allradantrieb darstellbar. Der Allradantrieb ist wahlweise zuschaltbar, so dass bei einem derartigen Fahrzeug verschiedene Betriebszustände wählbar sind.
Für emissionslosen Betrieb ist das Fahrzeug ausschließlich von dem elektromotorischen Antrieb 8 der erfindungsgemäßen Hinterachse angetrieben. Bei Fahrt mit Antrieb durch die Brennkraftmaschine ist durch Zuschalten des elektromotorischen Antriebes 8 eine Boost Funktion darstellbar. Dabei addiert sich zur Antriebsleistung der Brennkraftmaschine die Antriebsleistung des elektromotorischen Antriebes 8. Bei rutschigem Untergrund ist durch Zuschalten des elektromotorischen Antriebes 8 und den damit verbundenen Allradantrieb die Traktion verbessert. Über den elektromotorischen Antrieb 8 ist zudem regeneratives Bremsen darstellbar, d.h. die Bremsenergie ist über die elektrische Maschine 13 in elektrische Energie umwandelbar, die zur Aufladung der Energiespeicher nutzbar ist.
Die erfindungsgemäße Hinterachse ist durch Entfall des elektromotorischen Antriebes 8 jederzeit in Fahrzeugen, die ausschließlich über Vorderradantrieb verfügen, einsetzbar. Damit sind ein Großteil der Achsteile universell, d.h. bei Hinterachsen mit oder ohne elektrischen Antrieb, einsetzbar. Durch die Gleichteile ist die Stückzahlen erhöhbar, dadurch sind Herstellungskosten positiv beeinflusst.

1: Achsrohr
2: Kardanisches Gelenk
3: Stabilisatorgestänge
4: Anschraubaugen Stoßdämpfer
5: Radträger
6: Schraubenfedern
7: Streben des Seitenführungsgestänges
8: Elektromotorischer Antrieb
9: Gelenkwellen
10: Lager Stabilisatorgestänge
11: Anschraubpunkte Stabilisatorgestänge
12: Abstützung Schraubenfedern
13: Elektrische Maschine
14: Getriebe
15: Reglereinheit
16: Koppeleinrichtung

Claims

Hinterachse für ein Kraftfahrzeug, mit – einem in Fahrtrichtung gebogenen Achsrohr (1), an dessen Enden je ein Rad gelagert ist, – an den Achsrohrenden angeordneten Tragfedern, die das Achsrohr (1) am Aufbau abstützen, – einem kardanischen Gelenk (2), das in der Mitte des Achsrohrs (1) angeordnet ist und dieses mit dem Aufbau verbindet, – einem aus zwei Streben (7) bestehenden Seitenführungsgestänge, die jeweils die Achsrohrenden mit einer Schwinge einer am Aufbau befestigten Koppeleinrichtung (16) gelenkig verbinden dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bauraum zwischen dem Achsrohr (1) und dem Seitenführungsgestänge eine elektrische Maschine (13) zum Antreiben der Räder angeordnet ist.
Aufhängung einer Hinterachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrischen Maschine ein Getriebe (14) zugeordnet ist.
Aufhängung einer Hinterachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (14) ein Planetengetriebe ist.
Aufhängung einer Hinterachse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder über Gelenkwellen (9) mit dem Getriebe (14) verbunden sind.
Aufhängung einer Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Stoßdämpfer das Achsrohr (1) mit dem Aufbau verbinden.
Aufhängung einer Hinterachse Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stoßdämpfern und den Tragfedern die Gelenkwellen (9) hindurchgeführt sind.
Aufhängung einer Hinterachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stabilisatorgestänge (3) an dem Achsrohr (1) angelenkt und am Aufbau bezogen auf die Fahrtrichtung vor dem kardanischen Gelenk (2) gelagert ist.
Aufhängung einer Hinterachse nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (13) und das Getriebe (14) über eine Dreipunktlagerung mit dem Aufbau verbunden sind.