DE4212324A1 - Antriebsvorrichtung fuer ein fahrzeug, beispielsweise eines stadtautos - Google Patents

Antriebsvorrichtung fuer ein fahrzeug, beispielsweise eines stadtautos

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor und einem Schaltgetriebe zum Antrieb eines Fahrzeugs. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisch angetriebenes Stadtauto. Durch die in den letzten Jahren ständig gestiegene Emissionsbelastung der Umwelt durch den Straßenverkehr, insbesondere in den Ballungsräumen, wird verstärkt an der Entwicklung elektrische Antriebe für Automobile gearbeitet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung unter Verwendung eines Elektromotors in möglichst einfacher und auch kostengünstiger Bauweise darzustellen.
Ausgehend von einer Antriebsvorrichtung mit mindestens zwei Geschwindigkeiten in Vorwärtsfahrtrichtung und mit Mitteln zur Rückwärtsfahrt wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fahrtrichtung ausschließlich durch die Drehrichtung des Elektromotors bestimmt wird. In Vorwärtsfahrtrichtung sind zwei Gangstufen vorgesehen. Jeder Gangstufe ist eine eigene Kupplung zugeordnet. Diese werden so geschaltet, daß jeweils eine der Kupplungen geöffnet und die andere geschlossen ist. Die Neutralstellung der Antriebsvorrichtung wird hierbei durch Abschalten des Elektromotors eingestellt. Die vorgeschlagene Lösung zeichnet sich insbesondere durch eine einfache und kostengünstige Bauweise aus. Da der Elektromotor ausschließlich die Fahrtrichtung bestimmt, kommt das Schaltgetriebe mit lediglich zwei Wellen, zwei Kupplungen und zwei Zahnradpaarungen aus. Da jeder Gangstufe eine Kupplung zugeordnet ist, ist neben der Rückwärtsfahrt auch eine Energierückgewinnung möglich. Das Schaltgetriebe kann Stirnräder aufweisen, was neben einer preisgünstigen Bauweise einen guten Wirkungsgrad garantiert.
Wenn die Kupplungen der Gangstufen in vorteilhafter Weise zwischen Zahnrädern auf einer Abtriebswelle spiegelbildlich zueinander angeordnet sind, läßt sich der bauliche Aufwand besonders gering halten. Zur Betätigung beider Kupplungen sind gemeinsame Bedienungselemente vorhanden. Die axiale Baulänge des Schaltgetriebes wird auf ein Mindestmaß reduziert, was eine kompakte Bauweise fördert.
Neben einer spiegelbildlichen Anordnung der Kupplungen ist es vorteilhaft, die Kupplungen als Lamellenkupplungen auszubilden. Es ist dann möglich, die Innenlamellen auf einem gemeinsamen Lamellenträger zu lagern. Der Lamellenträger ist - axial gesichert - mit der Abtriebswelle drehfest verbunden.
Eine einfache Bauweise läßt sich dann erzielen, wenn auf dem Träger der Innenlamellen der Kupplungen eine in zwei Schaltpositionen überführbare Schiebemuffe angeordnet ist. Die Schiebemuffe kann über einfache Verriegelungselemente in jeweils einer Schaltposition arretiert werden. Die Betätigung der Kupplungen erfolgt derart, daß jeweils eine der Kupplungen geschlossen und die jeweils gegenüberliegende Kupplung geöffnet ist. Dies bedeutet, daß die Schiebemuffe keine Neutralstellung aufweist.
Neben einer einfachen, leichten Bauweise des Schaltgetriebes ist ein leichtes Schalten der Gangstufen dadurch möglich, daß die Lamellenkupplungen gegen die Kraft jeweils einer Tellerfeder in ihre Schließstellung überführt werden. Ziel ist eine Auslegung der Kupplungsbetätigung derart, daß die Kupplungen über Handkraft geschaltet werden können.
Die Tellerfedern liegen im geöffneten Zustand der Kupplungen stirnseitig am Träger der Innenlamellen an. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Öffnen der Kupplungen gewährleistet.
Anstelle des Schaltens der Kupplungen durch Handkraft ist es selbstverständlich möglich, die Kupplungen durch einen elektrischen Stelltrieb zu schalten. Diese Art der Kupplungsbetätigung ist ebenfalls einfach realisierbar, da durch die ohnehin vorhandene elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs der erforderliche zusätzliche Aufwand auf den elektrischen Stelltrieb beschränkt bleibt.
Ein einfach aufgebautes Schaltgetriebe weist eine erste Gangstufe, gebildet aus einem ersten Zahnrad einer Antriebswelle und einem ersten Losrad einer Abtriebswelle, und eine zweite Gangstufe auf, die aus einem zweiten Zahnrad der Antriebswelle und einem zweiten Losrad der Abtriebswelle gebildet werden.
Wenn das auf der Abtriebswelle gelagerte Losrad der ersten Gangstufe über einen Freilauf auf dieser Abtriebswelle gelagert ist, läßt sich ein sehr guter Schaltkomfort erreichen. Bei Anordnung eines Freilaufs parallel zur Kupplung der ersten Gangstufe können die Kupplungen beider Gangstufen als Freilaufschaltungen unter Last geschaltet werden. Demzufolge tritt keine Zugkraftunterbrechung auf.
Auf der Abtriebswelle ist ein weiteres Zahnrad vorgesehen, das mit einem Eingangsrad eines Achsgetriebes in treibender Verbindung steht. Dieses Achsgetriebe kann beispielsweise als Ausgleichsgetriebe ausgebildet sein, mit dem die Achshalbwellen, beispielsweise der Vorderräder, angetrieben werden.
Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung und die daraus resultierenden Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung zu entnehmen.
Die in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellte Antriebsvorrichtung zum Antrieb eines Stadtautos arbeitet mit einem Elektromotor 1, der eine Antriebswelle 2 eines Schaltgetriebes 3 antreibt.
Die Antriebswelle 2 verfügt über ein erstes Zahnrad 4 und ein zweites Zahnrad 5. Die Antriebswelle 2 und die Zahnräder 4 und 5 sind vorzugsweise einstückig hergestellt.
Parallel zur Antriebswelle 2 verläuft eine Abtriebswelle 6 des Schaltgetriebes 3. Eine erste Gangstufe wird aus dem ersten Zahnrad 4 der Antriebswelle 2 und einem ersten Losrad 7 der Abtriebswelle 6 gebildet.
Eine zweite Gangstufe des Schaltgetriebes 3 wird aus dem zweiten Zahnrad 5 der Antriebswelle 2 und einem zweiten Losrad 8 der Abtriebswelle 6 gebildet. In dem Bauraum zwischen den Losrädern 7 und 8 der ersten und zweiten Gangstufe sind Kupplungen 9 und 10 angeordnet. Hierbei ist die Kupplung 9 der ersten Gangstufe und die Kupplung 10 der zweiten Gangstufe zugeordnet. Die Kupplungen 9 und 10 sind bevorzugt als Lamellenkupplungen ausgebildet, deren baugleiche Innenlamellen 11 auf einem gemeinsamen Lamellenträger 12 gehaltert sind.
Der Lamellenträger 12 ist mit der Abtriebswelle 6 drehfest und axial unverschieblich verbunden.
Die Kupplungen 9 und 10 werden durch Außenlamellen 13 vervollständigt, die in Lamellenträgern 14 und 15 gelagert sind. Der Lamellenträger 14 ist hierbei Bestandteil des Losrades 7, während der Lamellenträger 15 - als gesondertes Bauteil - drehfest mit dem Losrad 8 verbunden ist.
Zum Öffnen bzw. Schließen jeweils einer der Kupplungen 9 und 10 dient eine Schiebemuffe 16. Diese Schiebemuffe 16 ist in zwei Schaltpositionen überführbar und wird in jeder dieser Schaltpositionen verriegelt. Die Abbildung gibt die Schiebemuffe 16 in ihrer rechten Schaltposition wieder, in der die Kupplung 10 geschlossen und die Kupplung 9 geöffnet ist.
Auf der Abtriebswelle 6 sind baugleich ausgebildete Tellerfedern 17 in der Weise gelagert, daß die Kupplungen 9 und 10 gegen die Kraft dieser Tellerfedern geschlossen werden. Im geöffneten Zustand der Kupplungen 9 und 10 liegen diese Tellerfedern 17 stirnseitig am Lamellenträger 12 der Innenlamellen an, wie dies bei der im Öffnungszustand befindlichen Kupplung 9 ohne weiteres erkennbar ist.
Das Losrad 7 ist über einen Freilauf 18 auf der Abtriebswelle 6 gelagert. Demnach ist der Freilauf 18 parallel zur Kupplung 9 geschaltet.
Durch Schließen der Kupplung 9 ist die erste Gangstufe wirksam, während die zweite Gangstufe durch Schließen der Kupplung 10 geschaltet wird. Da die Schiebemuffe 16 keine Neutralstellung aufweist, ist eine der Kupplungen ständig geschlossen, während die jeweils gegenüberliegende Kupplung ständig geöffnet ist. Die Neutralstellung der Antriebsvorrichtung wird geschaltet, indem der Elektromotor 1 momentenlos gestellt wird. Die Anordnung des Freilaufs 18 parallel zur Kupplung 9 hat den Vorteil, daß zwischen den Kupplungen 9 und 10 Lastschaltungen als Freilaufschaltungen durchgeführt werden können. Demzufolge tritt keinerlei Zugkraftunterbrechung auf.
Auf der Abtriebswelle 6 ist schließlich ein weiteres Zahnrad 19 vorgesehen, das mit einem Zahnrad 20 eines Achsgetriebes 21 in treibender Verbindung steht. Das Achsgetriebe 21 treibt in herkömmlicher Weise über ein Ausgleichsgetriebe die Achshalbwellen der selbst nicht dargestellten Vorderräder des Stadtautos an.
Das abgebildete Schaltgetriebe 3 kann mit kleinen Handkräften geschaltet werden. Selbstverständlich ist eine Steigerung des Bedienungskomforts dadurch möglich, daß anstelle handgeschalteter Kupplungen ein elektromotorischer Stelltrieb Verwendung finden kann.
Bezugszeichen
 1 Elektromotor
 2 Antriebswelle
 3 Schaltgetriebe
 4 Zahnrad
 5 Zahnrad
 6 Abtriebswelle
 7 Losrad
 8 Losrad
 9 Kupplung
10 Kupplung
11 Innenlamellen
12 Lamellenträger
13 Außenlamellen
14 Lamellenträger
15 Lamellenträger
16 Schiebemuffe
17 Tellerfeder
18 Freilauf
19 Zahnrad
20 Eingangsrad
21 Achsgetriebe

Claims (11)

1. Antriebsvorrichtung mit einem Elektromotor (1) und einem Schaltgetriebe (3) zum Antrieb eines Fahrzeugs, wie z. B. eines Stadtautos, mit mindestens zwei Geschwindigkeiten in Vorwärtsfahrtrichtung und Mitteln zur Rückwärtsfahrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrtrichtung ausschließlich durch die Drehrichtung des Elektromotors (1) bestimmt wird, daß in Vorwärtsfahrtrichtung zwei Gangstufen (4, 7 bzw. 5, 8) vorgesehen sind, wobei jeder Gangstufe eine Kupplung (9, 10) zugeordnet ist, von denen jeweils eine geöffnet und die andere geschlossen ist, und daß die Neutralstellung der Antriebsvorrichtung durch Abschalten des Elektromotors (1) eingestellt wird.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (9, 10) der Gangstufen (4, 7 bzw. 5, 8) zwischen Zahnrädern (7, 8) auf einer Abtriebswelle (6) spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (9, 10) als Lamellenkupplungen ausgebildet sind, deren Innenlamellen (11) auf einem gemeinsamen Lamellenträger (12) der Abtriebswelle (6) gelagert sind.
4. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Lamellenträger (12) der Innenlamellen (11) der Kupplungen (9, 10) eine in zwei Schaltpositionen überführbare Schiebemuffe (16) angeordnet ist, wobei in beiden Schaltpositionen eine der Kupplungen (9 oder 10) geschlossen und die jeweils gegenüberliegende Kupplung (9 oder 10) geöffnet ist.
5. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenkupplungen (9, 10) gegen die Kraft jeweils einer auf der Abtriebswelle (6) angeordneten Tellerfeder (17) in ihre Schließstellung überführt wird.
6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfedern (17) im geöffneten Zustand der Kupplungen (9, 10) stirnseitig am Lamellenträger (12) der Innenlamellen (11) anliegen.
7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Tellerfedern (17) derartig bemessen ist, daß ein Schalten der Kupplungen (9, 10) durch Handkraft möglich ist.
8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (9, 10) durch einen elektrischen Stelltrieb geschaltet werden.
9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gangstufe aus einem ersten Zahnrad (4) einer Antriebswelle (2) und einem ersten Losrad (7) der Abtriebswelle (6) und die zweite Gangstufe aus einem zweiten Zahnrad (5) der Antriebswelle (2) und einem zweiten Losrad (8) der Abtriebswelle (6) gebildet werden.
10. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Abtriebswelle (6) gelagerte Losrad (7) der ersten Gangstufe über einen Freilauf (18) auf der Abtriebswelle (6) gelagert ist.
11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Zahnrad (19) der Abtriebswelle (6) mit einem Eingangsrad (20) eines Achsgetriebes (21) in treibender Verbindung steht.
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