DE3135490A1

DE3135490A1 - Batteriegetriebenes elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE3135490A1
Application number: DE19813135490
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 8020 Graz Mühlbacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-30
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1982-07-15
Also published as: CH652665A5; DE3135490C2; US4433744A; ATA489280A; AT372342B; SE8105633L

Description

P 3991 - 3 -

Anmelder; Herr

Dipl.-Ing. Karl Mühlbacher Fischerhofweg 12 A- 8020 Graz

Batteriebetriebenes Elektrofahrzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein batteriegetriebenes Elektrofahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen sowie mit einem Elektromotor, dessen Welle über ein Getriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis mit einem Differentialgetriebe verbunden ist, wobei das Differentialgetriebe zum Antrieb der Achse der Antriebsräder des Elektrofahrzeuges dient und wobei die Motorwelle sowie sämtliche Getriebewellen parallel zur Achse der Antriebsräder liegen.

In der DE-OS 27 20 354 ist ein batteriegetriebenes Elektrofahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen soweie mit einem Elektromotor beschrieben, dessen Welle über einen Ketten- oder Riementrieb oder ein Zahnradvorgelege mit einem Differentialgetriebe verbunden war. Dieses Fahrzeug war in seinem Antrieb insofern kompliziert und außerdem auch sperrig aufgebaut, als auch die Abtriebswellen des Differentialgetriebes über je ein Getriebe, das wiederum aus einem Ketten-, Riemen- oder Zahnradvorlegesystem bestand, mit den Wellenstummeln der Hinterräder gekuppelt waren.

Es ist auch bekannt, das Antriebssystem zwischen Motor und Antriebsrädern mittels eines mechanischen Getriebes mit stufenlos veränderlicher Übersetzung so zu gestalten, daß bei

niederer Fahrgeschwindigkeit eine größere Übersetzung zur Verfügung steht, sodaß die Motordrehzahl in einen sowohl von der Stromaufnahme als auch vom Wirkungsgrad des Motors selbst günstigeren Bereich zu liegen kommt. Gleichzeitig ist damit auch beim Betrieb des Elektrofahrzeuges auf ebenen Strecken oder ohne Last eine höhere Endgeschwindigkeit erzielbar. Den bekannten derartigen Elektrofahrzeugen haftet jedoch der Nachteil an, daß aufgrund der konstruktiven Ausbildung des Antriebssystems die mechanischen Y/irkungsgrade desselben nicht optimal sind und es somit zu einer Schmälerung der über das stufenlose Getriebe erzielbaren Vorteile kommt.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die angeführten Machteile der bekannten Ausführungen zu beseitigen und ein Elektrofahrzeug der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das über eine einfache und kompakte Bauweise der Antriebseinrichtung verfügt und bei dem sich infolgedessen die Antriebseinrichtung verhältnismäßig kostengünstig herstellen läßt. Außerdem sollen leistungsverzehrende Antriebselemente, wie zusätzliche Getriebe, Kardan- und Gelenkwellen usw_o, vermieden werden und ein optimaler Wirkungsgrad des Antriebes erreicht werden. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung vor allem dadurch gelöst, daß der Elektromotor und das in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbare Getriebe sowie gegebenenfalls auch ein zwischen dem letzteren und dem Differentialgetriebe angeordnetes Untersetzungsgetriebe auf einem Hilfsrahmen angeordnet sind, der auf einer Seite mit dem Achsgehäuse der als Starrachse ausgebildeten Achse der Antriebsräder verbunden ist, auf der anderen Seite hingegen, auf der der Elektromotor gelagert ist, mittels einer kardanischen Aufhängung am Fahrzeugrahmen abgestützt ist, wobei gegebenenfalls das Achsgehäuse mittels eines an einem Ende gelenkig am Fahrzeugrahmen und am anderen Ende gelenkig am Achsgehäuse selbst gelagerten Querlenkers senkrecht zur Fahrtrichtung geführt ist.

Aufgrund der Anordnung des Antriebsmotors zusammen mit dem stufenlosen Getriebe und gegebenenfalls den Vorgelegestufen

auf dem mit der Starrachse verbundenen Hilfsrahmen kann auf Kardan- und Gelenkwellen im Antriebssystem völlig verzichtet werden, womit insgesamt der mechanische Wirkungsgrad des batteriebetriebenen Antriebssystems wesentlich zunimmt. Damit wird die üblicherweise ziemlich begrenzte Batteriekapazität eines derartigen Elektrofahrzeuge besser ausgenutzt und die Konkurrenzfähigkeit des Fahrzeugs erhöht.

Der Hilfsrahmen ist an der Seite des gewichtigen und relativ stoßempfindlichen Antriebsmotors über ein kardanisch bewegliches Lager am Fahrzeugrahmen aufgehängt, wodurch die vertikalen Bewegungen des Antriebsmotors beim Durchfedern der Starrachse entsprechend dem Abstand vom Lager verringert werden. Durch die kardanische Aufhängung kann die Starrachse beim gleichmäßigen Durchfedern beider Räder um eine horizontale Achse parallel zur Antriebsachse, und wenn die Räder einzeln über Hindernisse fahren, auch um eine Längsachse schwingen.

Die kardanisehe Aufhängung überträgt sowohl die Schubkräfte des Antriebs als auch das Rückdrehmoment desselben auf den Fahrzeugrahmen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die kardanische Aufhängung aus einem Bolzen, auf dem zwei Blöcke aus Gummi od. dgl. angeordnet sind, die zwischen sich einen Ansatz des Fahrzeugrahmens aufnehmen. Damit werden sowohl die Schubkräfte als auch das Reaktionsmoment stoßfrei und körperschallgedämmt übertragen.

Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in das Untersetzungsgetriebe ein Freilauf eingebaut ist, dem zu seiner Sperre eine mechanische Kupplung, welche auf elektrische Weise betätigbar ist, zugeordnet ist. Damit wird das Ausrollen des Fahrzeuges ohne Stromaufnahme des Antriebsmotors und ohne Überwindung der mechanischen Getriebeverluste und der Bürstenreibung des Motors ermöglicht, was gleichzeitig auch nach Abschalten des Stromes ein Überholen des Motor-Getriebeteiles durch den Radantrieb erlaubt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeich-

nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Pig. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Möglichkeiten für den Kraftfluß vom Antriebsmotor zu den Antriebsrädern bei einem erfindungsgemäßen Elektrofahrzeug, die

Fig. 3 und 4 geben eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs wieder und die

Fig. 5 und 6 veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele einer kardanischen Aufhängung zur Abstützung des Hilfsrahmens am Fahrzeugrahmen. Gemäß Fig. 1 ist ein als Gleichstrommotor ausgeführter Antriebsmotor 1 mit der Antriebsscheibe 2 eines stufenlosen Getriebes 3 verbunden. Das stufenlose Getriebe 3 ist als Breitkeilriemengetriebe ausgeführt und weist an der Antriebsscheibe 2 einen Fliehgewichtssatz 4 auf, über welchen die durch die Lage des Keilriemens 5 auf der Antriebsscheibe 2 und der Antriebsscheibe 6 gegebene Übersetzung des Getriebes 3 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors 1 stufenlos. veränderbar ist. Die mit einer Spannfeder 7 für den Keilriemen 5 belastete Abtriebsscheibe 6 sitzt unmittelbar auf einer ersten Vorgelegewelle 8, deren Lagerung nur schematisch angedeutet ist und die an der der Abtriebsscheibe 6 gegenüberliegenden Seite ein Stirnrad 9 aufweist. Über das Stirnrad 9 und ein mit diesem in Eingriff stehendes weiteres Stirnrad 10 auf einer zweiten Vorgelegewelle 11 wicd die über das Getriebe 3 reduzierte Drehzahl des Antriebsmotors 1 weiter herabgesetzt und über ein an dem Stirnrad 10 gegenüberliegenden Ende der zweiten Vorgelegewelle 11 sitzendes weiteres Stirnrad 12 auf das Differentialgetriebe 13 der als Starrachse 14 ausgebildeten Achse der Antriebsräder 15 übertragen. Im wesentlichen ist dieses Antriebsschema bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführung realisiert und wird dort auch ausführlich besprochen, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen werden

— ν —

Das Antriebsschema nach Pig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 lediglich durch einige zusätzliche Elemente; so ist zwischen dem Antriebsmotor 1 und dem stufenlosen Getriebe 3 eine elastische Kupplung 16 eingeschaltet, welche Schwankungen im übertragenen Drehmoment vergleichmäßigt und auch kleinere Relativbewegungen zwischen der Welle des Antriebsmotors und der Welle der Antriebsscheibe 2 des Getriebes 3 zuläßt. Das stufenlose Getriebe 3 ist hier als Kettengetriebe ausgeführt, wobei die für die Steuerung erforderliche Servoeinrichtung nicht dargestellt ist. Vom Getriebe 3 wird das Drehmoment über zwei Zahnriemenscheiben 17, 18 und einen Zahnriemen 19 wiederum auf die erste Vorgelegewelle 8 und von dort über Stirnräder 9, 10, die zweite Vorgelegewelle 11 und das Stirnrad 12 auf das Differentialgetriebe 13 der Starrachse 14 der Antriebsräder 15 übertragen. Obwohl der konstruktive Aufwand eines als Kettengetriebe ausgeführten stufenlosen Getriebes etwas höher ist als der einer Ausführung mit Keilriemen, bringt diese Ausbildung doch einige Vorteile hinsichtlich des besseren mechanischen Wirkungsgrades eines Kettengetriebes.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 befindet sich in der Nabe des Stirnrades 10 auf der zweiten Vorgelegewelle 11 ein Freilauf 20, der nur' in einer Richtung ein Drehmoment überträgt, u. zw. dann, wenn der Antriebsmotor 1 in der -^rehrichtung für die Vorwärtsfahrt geschaltet ist und das nicht weiter dargestellte Elektrofahrzeug antreibt. Wenn das Elektrofahrzeug schneller rollt als es der Drehzahl des Antriebsmotors 1 entspricht oder der Motor abgeschaltet wird, so unterbricht der Freilauf 20 automatisch die Drehmomentübertragung vom Antriebsmotor 1 auf die Antriebsräder 15. Um bei der Rückwärtsfahrt und beim elektrischen Bremsen mit dem Antriebsmotor 1 das entgegengesetzte Antriebsmoment übertragen zu können, ist es auch möglich, den Freilauf 20 sowohl beim Bremsen mit dem Antriebsmotor als auch im Retourlauf desselben über eine nicht darge-

stellte elektrische Überbrückungsschaltung mittels der schematisch eingezeichneten Kupplung 21, z.B. einer Lamellenkupplung, automatisch zu überbrücken. ·

Aus den I¹Ig. 3 und 4 ist zu ersehen, daß bei .dem nicht näher dargestellten Elekrofahrzeug nach der Erfindung der Antriebsmotor 1, das stufenlose Getriebe 3 und die Vorgelegestufen 30 auf einem Hilfsrahmen 31 angeordnet sind, der mit der als Starrachse 14 ausgebildeten Achse der Antriebsräder 15 verbunden ist. D_er Antriebsmotor 1 ist dabei an der der Starrachse 14 gegenüberliegenden Seite des Hilfsrahmens 31 so angeordnet, daß seine Welle, ebenso wie sämtliche Getriebewellen sowohl des stufenlosen Getriebes 3 als auch des Vorgeleges 30 parallel zur Starrachse 14 liegt. Durch die Anordnung des Antriebssystems auf dem mit der Starrachse verbundenen Hilfsrahmen 31 ist die Parallelität der Achsen und die Riemen- bzw. Kettenflucht des stufenlosen Getriebes 3 auch bei !Federungsbewegungen der Antriebsräder 15 bzw. der Starrachse 14 gewährleistet, ohne daß Kardan- bzw. Gelenkwellen, welche den mechanischen Wirkungsgrad des Antriebssystems verschlechtern, für die Drehmomentübertragung vom Antriebsmotor 1 auf die Antriebsräder 15 erforderlich wären.

Damit die ungefederten Massen der Starrachse 14 und des gesamten Antriebssystems möglichst gering bleiben, können das Vorgelege 30 und auch das Differentialgetriebe 13 Gehäuse in Leichtbauweise, vorzugsweise aus Leichtmetall, aufweisen.

Der trapezförmige Hilfsrahmen 31 ist in der Uähe des gewichtigen und relativ empfindlichen Antriebsmotors 1 mittels einer kardanischen Aufhängung 32 und in der Nähe der Starrachse 14j z.B. an den Angriffspunkten 33, durch nicht dargestellte Pederelemente am nicht weiter dargestellten Fahrzeugrahmen abgestützt. Dadurch werden die vertikalen Bewegungen des Antriebsmotors 1 beim Durchfedern der Antriebsräder 15 bzw. der Starrachse 14 entsprechend den jeweiligen Abständen der einzelnen Teile von der kardanischen Aufhängung 32 verringert. Die Starrachse 14 kann aufgrund der kardanischen Aufhängung 32

"beim gleichzeitigen Durchfedern beider Antriebsräder 15 um eine -horizontale Achse parallel zur Starrachse 14 und, wenn die Bäder einzeln über Hindernisse fahren, auch um eine Längsachse ■ pendeln. Über die kardanische Aufhängung 32 werden sowohl die Schubkräfte des Antriebs als auch das Rüekdrehmoment desselben auf den Fahrzeugrahmen übertragen.

In den Pig. 5 und 6 sind zwei -Ausführungsformen einer kardanlschen Aufhängung 32 des Hilfsrahmens 31 am Fahrzeugrahmen 34 dargestellt. Dabei -ist in Fig. 6 die Aufhängung 32 als sogenanntes elastisches Stiftenlager ausgebildet. Ein Bolzen 35 ist am Scheitel des Hilfsrahmens -31 angeschweißt und trägt zwei kegelstumpfförmige Gümmiblöcke 36, 37, die vor und hinter einer Trägerplatte 38 des Fahrzeugrahmens 34 montiert und über eine Scheibe 40 und eine -seIbBtsichernde Mutter 39 vorgespannt- sind. Mit dieser'Ausbildung der Aufhängung 32 können sowohl die Schubkräfte^ von Antriebs- und "Bremskräften axial übertragen, als auch das Drehmoment durch eine Radialkomponente aufgenommen werden. Die nachgiebigen Gummiblöcke 36, 37 ermöglichen zusammen mit der Drehfähigkeit um den Bolzen 35 die kardanische Beweglichkeit. ."...-..■:■ . --.:·,.

' Gemäß Fig. 5 ist die Aufhängung 32 als sogenannte Silent-Block-Lager ausgebildet, das die gleiche Funktion wie das in Fig. 6 "dargestellte Stiftenlager erfüllt. Das Schwenken des Hilfsrahmens 31 um die Längsachse des nicht weiter dargestellten Elektrofahrzeuges wird bei dieser Ausbildung durch Verschränken des Innenringes 41 gegenüber dem Außenring 42 des relativ kurzen Gummilagers mit großem Durchmesöer ermöglicht. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist die Starrachse •14 quer zur Fahrtrichtung des Elektrofahrzeuges durch einen Querlenker 43 in Form eines sogenannten Panhard-Stabes geführt, welcher an einem Ende über ein elastisches Gelenk 45 an einem Ende der Starrachse 14 und an seinem anderen Ende mit einem gleich ausgeführten Gelenk 45 am Fahrzeugrahmen 34 drehbar angelenkt ist«

Claims

P 3991

Patentansprüche

(1.jBatteriegetriebenes Elektrofahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen sowie mit einem Elektromotor, dessen Welle über ein Getriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis mit einem Differentialgetriebe verbunden ist, wobei das Differentialgetriebe zum Antrieb der Achse der Antriebsräder des Elektrofahrzeuges dient und wobei die Motorwelle sowie sämtliche GetriebeweIlen parallel zur Achse der Antriebsräder liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1) und das in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbare Getriebe sowie gegebenenfalls auch ein zwischen dem letzteren und dem Differentialgetriebe (13) angeordnetes Untersetzungsgetriebe (30) auf einem Hilfsrahmen (31) angeordnet sind, der auf einer Seite mit dem Achsgehäuse (14) der als Starrachse ausgebildeten Achse der Antriebsräder (15) verbunden ist, auf der anderen Seite hingegen, auf der der Elektromotor (1) gelagert ist, mittels einer kardanischen Aufhängung (32) am Fahrzeugrahmen (34) abgestützt ist, wobei gegebenenfalls das Achsgehäuse (14) mittels eines an einem Ende gelenkig am Fahrzeugrahmen (34) und am anderen Ende gelenkig am Achsgehäuse (14) selbst gelagerten Querlenkers (43) senkrecht zur Fahrtrichtung geführt ist.

Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanisch^ Aufhängung (32) aus einem Bolzen (35) besteht, auf dem zwei Blöcke (36, 37) aus Gummi od. dgl. angeordnet sind, die zwischen sich einen Ansatz (38) des Fahrzeugrahmens (34-) aufnehmen (Fig. 5 bzw. 6).

Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Untersetzungsgetriebe (30) ein Freilauf (20) eingebaut ist, dem zu seiner Sperre eine mechanische Kupplung (21), welche auf elektrische Weise betätigbar ist, zugeordnet ist. (Fig. 2).