DE69820681T2

DE69820681T2 - Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Niederflurfahrzeug

Info

Publication number: DE69820681T2
Application number: DE69820681T
Authority: DE
Inventors: Malcolm F. Ruppert Jr.; Bradley A. Arnold
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Current assignee: Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: WO1998035848A2; EP0961705B1; DE69804773T2; EP1101644A3; DE69817407T2; EP1101645A3; DE69825917T2; EP1101643B1; DE69804773D1; WO1998035848A3; DE69817407D1; EP1101645A2; CN1248206A; CN1388022A; EP1101644B1; BR9807251A; EP1101643A3; DE69825917D1; EP1101644A2; EP1101643A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine einzigartige Antriebsanordnung, um die Räder eines Fahrzeugs in einer solchen Weise elektrisch anzutreiben, daß der Boden des Fahrzeugs tiefer liegen kann, als dies im Stand der Technik der Fall war.
Massentransportfahrzeuge wie zum Beispiel ein Bus oder ein Straßenbahnwagen haben normalerweise an den Längsseiten des Fahrzeugs aufgereihte Sitze, wobei längs des Fahrzeugs ein Mittelgang verläuft. Die Sitze befinden sich normalerweise in einer höheren vertikalen Lage als der Gang und bedecken somit die Räder. Es wäre wünschenswert, wenn der Gang relativ weit unten am Boden positioniert wäre. Dies würde mehr Raum für die Fahrgäste in der Karosserie des Fahrzeugs bereitstellen, und der Konstrukteur kann dadurch die Gesamthöhe des Massentransportfahrzeugs verringern. Weitere Vorteile einer tieferen Lage des Bodens umfassen einen besseren Zugang für Behinderte und ein bequemeres Ein- und Aussteigen der Fahrgäste.
Massentransportfahrzeuge haben normalerweise mehrere Achsen, die das Fahrzeug tragen und antreiben oder lenken. Wenn die Achse eine Antriebsachse ist, können Elektromotoren verwendet werden, um Drehmoment zum Antrieb der Räder zu erzeugen. In einer typischen Konfiguration treibt ein mittig angeordneter Elektromotor zwei einander gegenüberliegende Räder an den Seiten des Fahrzeugs über eine herkömmliche Achse an. Normalerweise erstrecken sich Getriebe oder Antriebswellen von dem mittigen Motor zu der Achse.
Im Stand der Technik gibt es relativ große Motor-, Getriebe- oder Achselemente direkt unter der Mitte des Fahrzeugs. Der Gang befindet sich normalerweise in der Mitte des Fahrzeugs und verläuft normalerweise über der Achse, so daß der Boden des Gangs relativ hoch liegen muß. Bei einem bekannten Bus wird der Boden durch Stufen über die Achse nach oben verlegt. Es ist jedoch Bus wird der Boden durch Stufen über die Achse nach oben verlegt. Es ist jedoch unerwünscht, daß die Fahrgäste Stufen steigen müssen, um den Gang und die Sitzbereiche zu erreichen.
Ein Beispiel für einen oben erwähnten Antrieb nach dem Stand der Technik findet sich in US-A-4,270,622.
Die GB-A-502,313, die als der relevanteste Stand der Technik gilt und die Grundlage für den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12 bildet, offenbart ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit unabhängig voneinander aufgehängten und getrennt angetriebenen Rädern, die jeweils von einem drehbar gelagerten Arm getragen werden, der von dem Gehäuse des Motors und des das Rad antreibenden Getriebezahnrades gebildet wird. Eine Feder ist zwischen dem Rahmen und dem Arm angeordnet. Der Arm ist an einem Querträger drehbar aufgehängt, der seitwärts aus einem sich in Längsrichtung erstreckenden Rahmen ragt. Die Motorwelle und das Getriebezahnrad befinden sich unter dem Niveau der Radachse.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheitsbaugruppe für eine Kraftfahrzeugaufhängung nach Anspruch 1 und 12 und ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Antriebsgetriebes nach Anspruch 18.
Diese Erfindung verbessert die Einbaumöglichkeiten und vergrößert den Fahrgastraum, indem die Elektromotoren zu den Seiten des Fahrzeugs hin verlagert werden. Damit kann der Boden im Inneren des Fahrzeugs zwischen den Motoren abgesenkt werden, was zu einer besseren Ausnutzung des Fahrgastraums führt. Außerdem führt die Flexibilität der Anbringung der Elektromotoren in verschiedenen Winkeln zur Drehachse der ersten und der zweiten Antriebsachse zu flexiblen Einbaumöglichkeiten für andere Fahrzeugkomponenten. Durch die Anbringung der Elektromotoren an bestehenden Strukturen auf der Achse kommt es außerdem zu einer Gewichtseinsparung, weil keine zusätzlichen Halterungen und Befestigungsvorrichtungen erforderlich sind. Durch Anbringen von Kegelrad und Motor auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse wird schließlich die Länge, über die sich der Motor und sein zugehöriges Getriebe erstrecken, minimiert, so daß sich der Boden nur nach oben erstrecken muß, um das Rad und den Motor auf einer minimalen Länge zu umgeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres ersichtlich, da diese anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Querschnittsansicht eines Fahrzeugs, das die vorliegende Erfindung enthält;
2A eine Querschnittsansicht längs der Linie 2-2 von 1, die eine erste Elektromotoranordnung zeigt;
2B eine Ansicht wie 2A, die aber eine alternative Elektromotoranordnung zeigt;
3 eine fragmentarische Ansicht der in 2 gezeigten linken Radnabe von innen, teilweise ausgeschnitten und im Querschnitt, die eine erste Ausführungsform einer Elektromotoranordnung zeigt;
4 eine Querschnittsansicht des in 3 gezeigten linken Rades von vorn, die die erste Ausführungsform einer Befestigungsanordnung für einen Elektromotor zeigt;
5 eine Ansicht wie 3, die aber eine alternative Befestigungsanordnung für einen Elektromotor zeigt;
6 eine Ansicht wie 4, die aber die alternative Befestigungsanordnung für einen Elektromotor zeigt;
7 eine Ansicht wie 3, die aber einen zusätzlichen Elektromotor zeigt;
8 eine Querschnittsansicht eines Getriebes, die eine alternative Ausführungsform mit einem Planetenradsatz zeigt;
9 ist ähnlich wie 2A, zeigt aber die Art der Befestigung der Elektromotoren an Aufhängungsholmen;
10A ist eine fragmentarische Ansicht der in 9 gezeigten linken Radnabe von innen, teilweise ausgeschnitten und im Querschnitt, die eine erste Ausführungsform einer flexiblen Kupplung zeigt;
10B ist eine Querschnittsansicht durch die Kupplung von 10A;
11 ist eine Ansicht ähnlich wie 10A, zeigt aber eine alternative flexible Kupplung;
12 zeigt eine alternative Kupplung; und
13 zeigt Einzelheiten der Befestigung der in 12 gezeigten Kupplung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Anhand der Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen, ist ein Kraftfahrzeug allgemein bei 10 dargestellt. Gemäß 1 umfaßt das Kraftfahrzeug 10 einen Fahrgastraum 12, der durch ein Dach 14, zwei Seitenwände 16 und einen Fahrzeugboden 18 begrenzt wird. Zwei Räder 19, 21 werden von einer bei 20 allgemein dargestellten Kraftfahrzeug-Antriebseinheitsbaugruppe angetrieben, die eine erste Einheit 22 und eine zweite Einheit 23 aufweist. Es versteht sich, daß das Fahrzeug 10 normalerweise mit zwei Antriebseinheiten und mehreren Paaren von Rädern versehen ist.
Gemäß 2A definieren die erste Einheit 22 und die zweite Einheit 23 eine Drehachse 26. Eine in 3 dargestellte erste Antriebsachswelle 24 treibt eine erste Radnabe 28 an, die sich um die Drehachse 26 für die erste Antriebsachswelle 24 dreht.
Ein angrenzend an das erste Rad 19 angeordneter erster Zahnradsatz 30 besteht aus einem Ritzel 32 und einem Hohlrad 34, die zusammen die erste Radnabe 28 antreiben. Ein erster Elektromotor 36, der eine Motordrehachse 38 definiert, ist in einem nichtparallelen Winkel zu der Drehachse 26 der ersten Antriebsachswelle 24 angebracht. Der erste Elektromotor 36 ist in einer horizontalen Lage angebracht, so daß die Motordrehachse 38 parallel zum Fahrzeugboden 18 verläuft und zu der Drehachse 26 der ersten Antriebsachswelle 24 senkrecht ist.
Gemäß 2A umfaßt die Antriebseinheitsbaugruppe 20 ferner eine zweite Einheit 23 mit einer zweiten Antriebsachswelle 24, einer zweiten Radnabe 28, einem zweiten Zahnradsatz 30 und einem zweiten Elektromotor 36. Es versteht sich, daß die zweite Einheit 23 ein Spiegelbild der ersten Einheit 22 ist. Ein Holm 58 stellt ein festes Gehäuse bereit, das sich zwischen der ersten Einheit 22 und der zweiten Einheit 23 erstreckt.
Der erste Elektromotor 36 und der zweite Elektromotor 36 können in vielen verschiedenen Positionen relativ zu einander angebracht sein. Gemäß 2A können der erste Elektromotor 36 und der zweite Elektromotor 36 in einer insgesamt horizontalen Lage angebracht sein, wobei sich beide Elektromotoren 36 von dem Holm 58 nach vorn erstrecken. Soweit es der Einbau erlaubt, können die Elektromotoren 36 auch so angebracht sein, daß sie sich beide von dem Holm 58 nach hinten erstrecken. Gemäß 2B können der erste Elektromotor 36 und der zweite Elektromotor 36 in einer insgesamt horizontalen Lage angebracht sein, wobei sich der erste Elektromotor 36 relativ zu dem Holm 58 nach vorn erstreckt, während sich der zweite Elektromotor 36 relativ zu dem Holm 58 nach hinten erstreckt. Wenn man die Konfiguration so anordnet, daß sich ein Elektromotor 36 nach vorn erstreckt, während sich der andere Elektromotor 36 nach hinten erstreckt, lassen sich Gleichgewichtsprobleme der Elektromotoren lösen, die auftreten, wenn sich beide Motoren von dem Holm 58 in die gleiche Richtung erstrecken.
Wie aus 3 und 4 hervorgeht, enthält ein erstes Getriebe 40 den ersten Zahnradsatz 30 und ist starr mit dem ersten Elektromotor 36 verbunden. Eine Motorantriebswelle 42 geht längs der Motordrehachse 38 von dem Elektromotor 36 aus und treibt das Ritzel 32 an. Das Ritzel 32 greift in das Hohlrad 34 ein, das sich um die Achse 26 der Antriebsachswelle 24 dreht. Wenn sich das Hohlrad 34 dreht, treibt es die Antriebsachswelle 24 an, die die Radnabe 28 dreht. Wie aus 4 hervorgeht, ist das Getriebe 40 an dem Holm 58 befestigt.
Ein bei 46 in 4 allgemein dargestellter Planetenradsatz kann verwendet werden, um eine größere Untersetzung insgesamt zu erreichen. Der Planetenradsatz 46 kann entweder angrenzend an die Radnabe 28 angeordnet sein oder kann in das Getriebe 40 eingebaut sein. Der in 4 dargestellte Planetenradsatz 46 ist angrenzend an die erste Radnabe 28 angeordnet und wird durch die erste Antriebsachswelle 24 angetrieben. Der in 8 dargestellte Planetenradsatz 46 ist in das Getriebe 40 eingebaut. Unabhängig von seiner Lage umfaßt der Planetenradsatz 46 ein Sonnenrad 48, Planetenräder 50 und eine Hohlradnabe 52. Jedes Planetenrad 50 ist durch einen entsprechenden Planetenradstift 51 an einem einzelnen Planetenradstern 53 befestigt, so daß eine Planetenradbaugruppe gebildet wird, wie in 8 in der vergrößerten Ansicht des Planetenradsatzes 46 dargestellt. Die Planetenradbaugruppe wird so in die Hohlradnabe 52 eingesetzt, daß die Zähne der Planetenräder 50 in die Zähne der Hohlradnabe 52 eingreifen.
In einer typischen Konfiguration gibt es in einer Planetenradbaugruppe drei Planetenräder 50, doch selbstverständlich kann auch eine andere Zahl von Planetenrädern 50 verwendet werden. Wenn der Planetenradsatz 46 angrenzend an die Radnabe 28 angeordnet ist, wie in 4 gezeigt, ist das Sonnenrad 48 an der ersten Antriebsachswelle 24 befestigt und wird von dieser angetrieben. Wenn sich das Sonnenrad 48 dreht, greift es gleichzeitig in jedes der Planetenräder 50 in der Planetenradbaugruppe ein. Die Planetenräder 50 greifen in die Hohlradnabe 52 ein, was dazu führt, daß sich die erste Radnabe 28 dreht. In 4 ist der gesamte Planetenradsatz 46 in einer angrenzend an die erste Radnabe 28 angeordneten Planetenradnabe 54 untergebracht. Es versteht sich, daß die Antriebseinheitsbaugruppe 20 zu ihrem Betrieb keinen Planetenradsatz 46 braucht. Der Planetenradsatz 46 ist ein optionales Merkmal der Antriebseinheitsbaugruppe 20.
Gemäß 8 kann der Planetenradsatz 46 auch in das Getriebe 40 eingebaut sein, anstatt angrenzend an die Radnabe 28 angeordnet zu sein. Der Einbau des Planetenradsatzes 46 in das Getriebe 40 ist eine einzigartige Lage für den Planetenradsatz 46. Normalerweise nimmt diesen Platz ein Differential ein, das ein Hohlrad und ein Ritzel umfaßt, die Antriebswellen antreiben, die wiederum die Räder antreiben. Bei voneinander unabhängigen Elektromotoren 36 wird kein Differential oder eine direkte mechanische Verbindung zwischen einander gegenüberliegenden Rädern gebraucht. Durch den Einbau des Planetenradsatzes 46 in das Getriebe 40 wird eine Planetenradnabe 54 überflüssig, was das Fahrzeuggewicht senkt, eine breitere Auswahl an Radkomponenten und Merkmalen des Radendes ermöglicht und die Gesamtkosten reduziert.
5 und 6 zeigen eine alternative Ausführungsform der Befestigungsanordnung für den ersten Elektromotor 36. Der erste Elektromotor 36 ist in einer vertikalen Lage angebracht, so daß die Motordrehachse 38 senkrecht ist zum Fahrzeugboden 18 und senkrecht zur Drehachse 26 der ersten Antriebsachswelle 24. In einer typischen Konfiguration ist der erste Elektromotor 36 entweder in einer horizontalen oder in einer vertikalen Lage angebracht. Der Elektromotor 36 kann jedoch in jedem beliebigen Winkel zum Fahrzeugboden 18 und zur Drehachse 26 der ersten Antriebsachswelle 24 angebracht sein.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Antriebseinheitsbaugruppe 20, bei der die erste Einheit 22 einen dritten Elektromotor 56 umfaßt, der in einer parallelen Antriebsbeziehung mit dem ersten Elektromotor 36 steht. Der dritte Elektromotor 56 wird auch zum Antrieb des ersten Zahnradsatzes 30 verwendet. Die zweite Einheit 23 ist ein Spiegelbild der ersten Einheit 22 und umfaßt einen vierten Elektromotor 56, der in einer parallelen Antriebsbeziehung mit dem zweiten Elektromotor 36 steht. Der vierte Elektromotor 56 wird zum Antrieb des zweiten Zahnradsatzes 30 verwendet. Die Verwendung eines dritten Elektromotors 56 und eines vierten Elektromotors 56 erlaubt, soweit Einbauraum zur Verfügung steht, die Verwendung kleinerer Zahnräder und Motoren, so daß die notwendige Größe für das System verringert wird.
Mit der vorliegenden Erfindung werden die insbesondere in 1 gezeigten Vorteile erreicht. Durch Anbringen der Motoren an den Seiten des Fahrzeugs kann die Mitte des Fahrzeugbodens im Vergleich zum Stand der Technik signifikant abgesenkt werden. Da die Motoren selbst außerdem so verbunden sind, daß sie die Räder in einen nichtparallelen Winkel treiben, erstrecken sie sich nicht übermäßig vom Rad zur Mitte des Fahrzeugs. Der tiefere Boden kann also in einer seitlich äußeren Position beginnen. Würden sich die Motoren auf einer zur Achse des Rades parallelen Achse erstrecken, würde der Motor über einen größeren Teil der seitlichen Breite des Fahrzeugs einen höheren Boden erfordern.
Eine bevorzugte Art der Befestigung der Motoren 36 an dem Fahrzeug ist in 9 dargestellt. Die erste und die zweite Antriebseinheitsbaugruppe 22, 23 für eine Fahrzeugaufhängung treiben die Räder 19, 21 um die Drehachse 26 herum an. Gemäß 10A ist die Achse 26 parallel zur Antriebsachswelle 24 für das Rad 19 und erstreckt sich durch die Mitte der Antriebsachswelle 24. Die Antriebsachswelle 24 treibt eine erste Radnabe 28 an, die sich um die Achse 26 der Antriebsachswelle 24 dreht.
Ein erster Aufhängungsholm 29 erstreckt sich quer zu der Achse 26 der Antriebsachswelle 24 und angrenzend an die erste Radnabe 28. Bekanntlich werden Aufhängungsholme zum Verbinden einer festen Baugruppe aus Radachsengehäuse und Bremse mit Aufhängungselementen wie zum Beispiel Luftfedern verwendet. Der erste Aufhängungsholm 29 trägt den Elektromotor 36, der das Drehmoment zum Antrieb der Antriebsachswelle 24 erzeugt. Gemäß 9 definiert der Elektromotor 36 die Motordrehachse 38, die quer zur Drehachse 26 der Antriebsachswelle 24 verläuft.
Ein Zahnradkasten oder Zahnradgehäuse 40 verbindet den Elektromotor 36 und die Antriebsachswelle 24 und umfaßt ein Ritzel 32 und ein Hohlrad 34, wie in 10A gezeigt. Die Motorantriebswelle 42 erstreckt sich von dem Elektromotor 36 längs der durch den Elektromotor 36 definierten Achse 38 und ist mit einer koaxialen Ritzelwelle 44 verbunden, die das Ritzel 32 antreibt. Das Ritzel 32 greift in das Hohlrad 34 ein, das sich um die Achse 26 der Antriebsachswelle 24 dreht. Wenn sich das Hohlrad 34 dreht, treibt es die Antriebsachswelle 24 an, die die Radnabe 28 dreht.
Die Motorantriebswelle 42 ist mit der Ritzelwelle 44 durch eine flexible Kupplung verbunden. Wenn auf das Fahrzeug 10 die Straßenkräfte einwirken, wird sich der Aufhängungsholm 29 bewegen und biegen. Die flexible Kupplung kann einen flexiblen Rohrabschnitt 45 umfassen, der aus bekannten Materialien besteht.
Gemäß 10A kann die flexible Kupplung auch ein Kugelgelenk 102 sein. Das Kugelgelenk 102 umfaßt einen inneren Abschnitt 55 und einen äußeren Abschnitt 57. Der innere Abschnitt 55 hat einen inneren Flansch 59, und der äußere Abschnitt 57 hat einen äußeren Flansch 60. Der innere Flansch 59 ist mit einem Getriebeflansch 62 verbunden, und der äußere Flansch 60 ist mit einem Elektromotorflansch 64 verbunden. Der innere Abschnitt 55 des Kugelgelenks 102 hat eine konkave Fläche 66, die drehbar in eine konvexe Fläche 68 des äußeren Abschnitts 57 eingreift. Der an dem äußeren Abschnitt 57 des Kugelgelenks 102 befestigte Elektromotor 36 kann sich daher in bezug auf das Getriebe 40 drehen, das an dem inneren Abschnitt 55 des Kugelgelenks 102 befestigt ist. Die Mitte des Kugelgelenks 102 fällt mit der Mitte der flexiblen Kupplung zusammen.
Gemäß 10B erstrecken sich der innere Abschnitt 55 und der äußere Abschnitt 57 des Kugelgelenks 102 nicht um 360 Grad um eine Mittelachse. Statt dessen sind von jedem der Elemente Ränder abgeschnitten, wie bei 66E und 68E dargestellt. Auf diese Weise können die Elemente leicht zusammengebaut werden. Wenn der innere Abschnitt 55 in den äußeren Abschnitt 57 bewegt wird, wird der äußere Abschnitt 57 in die bei 69 gestrichelt dargestellte Position gebracht. Der äußere Abschnitt wird dann gedreht, um die in 10A dargestellte zusammengebaute Position zu erreichen.
Die flexible Kupplung könnte alternativ ein Universalgelenk oder Oldham-Gelenk 104 sein, wie in 4 als schwarzer Kasten dargestellt, um die Figur insgesamt zu vereinfachen. Es versteht sich, daß bekannte Universalgelenkkupplungen zwei Joche umfassen, die angetrieben werden, um sich miteinander zu drehen, die sich aber um drei Achsen relativ zueinander drehen können, was bei dieser Ausführungsform vorzugsweise verwendet werden würde.
Bei beiden Ausführungsformen verbindet eine bewegliche Verbindung 70 den Elektromotor 36 mit dem ersten Aufhängungsholm 29 an einer Stelle, die von der flexiblen Kupplung, die die Motorantriebswelle 42 und die Ritzelwelle 44 miteinander verbindet, beabstandet ist. Die Verbindung 70 kann außerdem verschiedene Formen haben. Eine bevorzugte Verbindung 70 umfaßt eine Elektromotorhalterung 72 und eine Aufhängungsholmhalterung 74, die durch einen Drehzapfen 76 drehbar verbunden sind. Wenn sich der erste Aufhängungsholm 29 in Reaktion auf die von der Straße einwirkenden Kräfte auf und ab bewegt, dreht sich die Achse 38 des Elektromotors 36 relativ zu dem ersten Aufhängungsholm 29.
Wie in 9 und 10A gezeigt, bildet der Aufhängungsholm 29 einen C-förmigen Fortsatz 78, der ein erstes Ende 80 und ein zweites Ende 82 hat. Die Aufhängungsholmhalterung 74, die mit der Motorhalterung 72 verbunden ist, um die Verbindung 70 zu bilden, ist angrenzend an das Ende 80 und in der Nähe des C-förmigen Fortsatzes 78 angebracht. Ein sich von dem ersten Aufhängungsholm 29 in die entgegengesetzte Richtung erstreckender zweiter Aufhängungsholm 86 bildet ebenfalls einen C-förmigen Fortsatz 88 mit einem ersten Ende 90 und einem zweiten Ende 92. Ein Gegengewicht 94 ist in der Nähe des ersten Endes 90 des zweiten Aufhängungsholms 86 angeordnet. Das Gegengewicht 94 kompensiert das Ungleichgewicht, das darauf zurückzuführen ist, daß der Elektromotor 36 an einer zu einer Seite der Achse 26 der Antriebsachswelle 24 hin verlagerten Stelle auf dem ersten Aufhängungsholm 29 gelagert ist. Ohne Gegengewicht 94 könnte das Ungleichgewicht bemerkbar werden, wenn das Fahrzeug 10 infolge von Straßenunebenheiten, Eisenbahnschienen etc. vertikale Beschleunigungen erfährt. Das Gegengewicht 94 kann konzentriert oder über die Länge des zweiten Aufhängungsholms 86 verteilt sein, und es kann vor Ort gegossen werden, später hinzugefügt werden durch Anbringen eines Gewichts oder durch Gießen von geschmolzenem Blei in einen Hohlraum (nicht dargestellt) in dem zweiten Aufhängungsholm 86. In der Nähe der zweiten Enden 82, 92 der C-förmigen Fortsätze 78, 88 befinden sich kreisrunde Blöcke 84 zum Anbringen elastischer Aufhängungseinrichtungen (nicht dargestellt) zwischen dem Fahrzeug 10 und dem ersten Aufhängungsholm 29 und dem zweiten Aufhängungsholm 86. Normalerweise sind Luftfedern an den Blöcken 84 angebracht.
Die bei 23 allgemein dargestellte zweite Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe, die aus den gleichen oder ähnlichen Komponenten besteht wie die erste Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe 22, ist durch den Tragholm 58 mit der ersten Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe 22 verbunden. Die zweite Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe 23 treibt eine zweite Radnabe 100 an, die sich gegenüber der ersten Radnabe 28 befindet, sich aber ebenfalls um die Achse 26 der Antriebsachswelle 24 dreht. Vorteile hinsichtlich des Einbaus bestehen dann, wenn sich die Elektromotoren 36 der ersten und der zweiten Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe 22, 23 von dem Tragholm 58 in dieselbe Richtung erstrecken.
Eine weitere An der Befestigung ist in 12 dargestellt. Der Motor 36 zum Antrieb des Rades 19 ist mit dem Zahnradkasten oder -gehäuse 40 verbunden. Das Zahnradgehäuse 40 kann ein Abschnitt des Achsgehäuses für das Rad 19 sein. Das Hohlrad oder Kegelrad 34 ist zum Antrieb des Rades 19 dargestellt. Das Hohlrad 34 gehört vorzugsweise zu einem entsprechenden Getriebe zum Antrieb des Rades 19.
Wie gezeigt, umfaßt das Zahnradgehäuse 40 ein offenes Ende 106. Das offene Ende 106 wird durch Anbringen des Motors 36 geschlossen. Wie gezeigt, ist der Zahnradgehäuseflansch 62 durch Bolzen 108 an dem Elektromotorflansch 64 befestigt. Außerdem greift das Antriebsritzel 32 in das Hohlrad 34 ein und treibt dieses an. Die Ritzelwelle 44 für das Ritzel 32 wird durch die Motorabtriebswelle 42 in Antriebsdrehung versetzt. Die Wellen 42, 44 sind durch eine flexible Kupplung 43 miteinander verbunden.
Wie gezeigt, umfaßt das Zahnradgehäuse 40 einen gegenüberliegenden Befestigungsabschnitt 110 auf einer Seite einer mittigen Antriebsdrehachse X, die der Halterung des Motors 36 gegenüberliegt. Wie in 13 näher dargestellt, umfaßt der Befestigungsabschnitt 110 eine erste Lagerbaugruppe 112, die einen Wellenabschnitt 114 für das Ritzel 32 trägt, und eine zweite Lagerbaugruppe 116, die die Ritzelwelle 44 für das Ritzel 32 trägt. Es versteht sich, daß die erste Lagerbaugruppe 112 und die zweite Lagerbaugruppe 116 mindestens ein Lager umfassen, doch kann auch eine größere Anzahl von Lagern verwendet werden. Wie in 12 und 13 dargestellt, umfaßt die erste Lagerbaugruppe 112 drei Schrägkugellager, und die zweite Lagerbaugruppe 116 umfaßt ein einziges Lager. Das Ritzel 32 muß auf Lagern entsprechend gelagert sein, damit es in der Lage ist, genügend Drehmoment zu übertragen, um das Rad 19 in Drehung zu versetzen.
Bei dieser Ausführungsform führt die Positionierung von Lagern auf einer dem Motor 36 gegenüberliegenden Seite der Achse X dazu, daß für das gesamte in 12 dargestellte System eine kleinere Ummantelung insgesamt erforderlich ist. Wie gezeigt sind die Lager 112 in einem Lagergehäuse 118 mit Lagertragabschnitten 120 angebracht. Das Lagergehäuse 118 umschließt ein offenes Ende 122 des Zahnradgehäuses 40.
Um den gegenüberliegenden Befestigungsabschnitt 110 in das Zahnradgehäuse 40 einzubauen, wird das Lagergehäuse 118 so in das offene Ende 122 des Zahnradgehäuses 40 eingesetzt, daß die Zähne des Ritzels 32 und die Zähne des Hohlrads 34 nicht ineinandergreifen. Nachdem zunächst der gegenüberliegende Befestigungsabschnitt 110 positioniert wurde, wird das Lagergehäuse 118 horizontal bewegt, so daß ein Flanschabschnitt 124 des Lagergehäuses 118 das offene Ende 122 des Zahnradgehäuses 40 umschließt, was dazu führt, daß die Zähne des Ritzels 32 in die Zähne des Hohlrads 34 eingreifen.
Bei dieser Ausführungsform ist der Elektromotor 36 auf einer Seite des Zahnradgehäuses 40 angebracht und treibt das Ritzel 32 an, das auf einer Seite der Achse X angebracht ist. Die Positionierung der Lager 112 auf der dem Motor 36 gegenüberliegenden Seite der Achse X führt zu einer Ummantelung Y, die sich nicht weit über die für das Rad 19 erforderliche Größe hinaus erstreckt. Der Boden 18 des Fahrzeugs 10 muß angehoben werden, um das Rad 19 unterzubringen, und muß sich auch in Längsrichtung etwas vor und hinter das Rad 19 erstrecken. Durch Positionieren eines Großteils der Lager etc. für die Zahnräder und Motoren 36 innerhalb der langgestreckten Ummantelung des Rades 19 muß bei dieser Ausführungsform der Boden 8 nicht nach oben verlegt werden, um den Motor 36 und das Getriebe um einen signifikanten Betrag in Längsrichtung zu bedecken.
Außerdem versteht es sich, daß eine ähnliche Kupplung an der gegenüberliegenden Längsseite des Fahrzeugs 10 angebracht ist und ihr eigenes Rad 21 anzutreiben pflegt.
Die Erfindung wurde veranschaulichend beschrieben, und es versteht sich, daß die verwendete Terminologie im Sinne einer Beschreibung und nicht als Einschränkung zu verstehen ist.
Offensichtlich sind angesichts der obigen Lehre viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, daß, soweit die Bezugszeichen lediglich der Bequemlichkeit dienen und in keiner Weise einschränkend sein sollen, die Erfindung auch anders als speziell beschrieben praktiziert werden kann, vorausgesetzt, dies fällt in den Rahmen der beigefügten Ansprüche.

Claims

Antriebseinheitsbaugruppe (22) für eine Kraftfahrzeugaufhängung, die folgendes umfaßt: eine Antriebsachswelle (24), die eine Drehachse (26) definiert; eine Radnabe (28), die um die Achse (26) herum angetrieben wird; einen Elektromotor (36) zum Antrieb der Antriebsachswelle (24); einen ersten Aufhängungsholm (29), der sich quer zu der Achse (26) und angrenzend an die Radnabe (28) erstreckt, wobei sich der Holm (29) unter dem Elektromotor (36) erstreckt, um den Elektromotor (36) abzustützen; gekennzeichnet durch eine unter dem Elektromotor (36) befindliche bewegliche Verbindung (70) zum Verbinden des Elektromotors (36) mit dem Aufhängungsholm (29), um eine Drehbewegung zwischen dem Elektromotor (36) und dem Aufhängungsholm (29) zu erlauben.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (36) eine Motordrehachse (38) aufweist, die quer zur Drehachse (26) der Antriebsachswelle (24) verläuft.
Baugruppe nach Anspruch 2 mit einem Getriebe (40), das den Elektromotor (36) mit der Antriebsachswelle (24) verbindet.
Baugruppe nach Anspruch 3 mit einer flexiblen Kupplung, die den Elektromotor (36) mit dem Getriebe (40) verbindet, damit sich die Motordrehachse (38) relativ zu dem Getriebe (40) drehen kann.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei die Verbindung (70) einen Drehzapfen (76) umfaßt, damit sich die Motordrehachse (38) relativ zu dem Aufhängungsholm (29) drehen kann.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei die flexible Kupplung ein Universalgelenk (104) umfaßt.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei die flexible Kupplung eine rohrförmige Verbindung (45) zwischen einer von dem Motor (36) ausgehenden Antriebswelle (42) und einer Eingangswelle (44) zum Antrieb des Getriebes (40) umfaßt.
Baugruppe nach Anspruch 4, wobei die flexible Kupplung innere (55) und äußere (57) Gehäuseelemente umfaßt, wobei eines von den inneren (55) und äußeren (57) Gehäuseelementen zu dem Elektromotor (36) gehört und das andere von den inneren (55) und äußeren (57) Gehäuseelementen zu dem Getriebe (40) gehört, wobei das innere Gehäuseelement (55) eine erste gekrümmte Fläche (66) aufweist und das äußere Gehäuseelement (57) eine zweite gekrümmte Fläche (68) aufweist, die drehbar an der ersten gekrümmten Fläche (66) angreift.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die erste gekrümmte Fläche (66) eine konvexe Fläche mit einem ersten Rand (66e) ist und die zweite gekrümmte Fläche (68) eine konkave Fläche mit einem zweiten Rand (68e) ist, wobei die konvexe und die konkave Fläche über 360 Grad diskontinuierlich sind, so daß mindestens eine der konvexen oder konkaven Flächen am ersten Rand (66e) oder am zweiten Rand (68e) Zwischenräume aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 1 mit einem zweiten Aufhängungsholm (86), der sich von dem ersten Aufhängungsholm (29) in die entgegengesetzte Richtung erstreckt, und mit einem an dem zweiten Aufhängungsholm (86) angeordneten Gegengewicht (94).
Baugruppe nach Anspruch 1 mit einer zweiten Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe (96), die an einer der ersten Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe (22) seitlich gegenüberliegenden Stelle angebracht ist, wobei ein Tragholm (98) die Baugruppen (22, 96) miteinander verbindet.
Antriebseinheitsbaugruppe für eine Fahrzeugaufhängung, die folgendes umfaßt: zwei seitlich voneinander beabstandete Räder, wobei zu jedem Rad eine Radnabe (28) und eine Antriebsachswelle (24) gehört, wobei die Antriebsachswellen (24) koaxial sind und eine Drehachse (26) definieren, um die sich die Radnaben (28) drehen; Getriebe (40), die mit jeder der Antriebsachswellen (24) verbunden sind; Aufhängungsholme (29, 86), die sich angrenzend an jedes Rad quer zu der Achse (26) der Antriebsachswelle (24) erstrecken und ein erstes Ende (80, 90) und ein zweites Ende (82, 92) aufweisen; Elektromotoren (36), die an dem ersten Ende (80, 90) oben auf jedem der Aufhängungsholme (29, 86) angebracht sind und funktionsmäßig verbunden sind, um die Radnaben (28) anzutreiben; gekennzeichnet durch eine unter jedem der Elektromotoren (36) befindliche bewegliche Verbindung (70), die eine Relativbewegung zwischen dem Elektromotor (36) und dem Aufhängungsholm (29) erlaubt; ferner gekennzeichnet durch ein Gegengewicht (94), das am zweiten Ende (82, 92) auf jedem der Aufhängungsholme (29, 86) ausgebildet ist, um dem durch die Elektromotoren (36) den ersten Enden (80, 90) hinzugefügten zusätzlichen Gewicht entgegenzuwirken; und gekennzeichnet durch eine flexible Verbindung zwischen den Elektromotoren (36) und den Radnaben (28), damit sich eine durch die Elektromotoren (36) gebildete Motordrehachse (38) relativ zu dem jeweiligen Getriebe (40) bewegen kann.
Baugruppe nach Anspruch 12, wobei die bewegliche Verbindung (70) einen Drehzapfen (76) umfaßt, der ein Drehlager zwischen den Elektromotoren (36) und den Aufhängungsholmen (29, 86) bereitstellt.
Baugruppe nach Anspruch 12, wobei die flexible Verbindung innere (55) und äußere (57) Gehäuseelemente umfaßt, wobei eines von den inneren (55) und äußeren (57) Gehäuseelementen zu dem Elektromotor (36) gehört und das andere von den inneren (55) und äußeren (57) Gehäuseelementen zu dem Getriebe (40) gehört, wobei das innere Gehäuseelement (55) eine erste gekrümmte Fläche (66) aufweist und das äußere Gehäuseelement (56) eine zweite gekrümmte Fläche (68) aufweist, um an der ersten gekrümmten Fläche (66) drehbar anzugreifen.
Baugruppe nach Anspruch 14, wobei die erste gekrümmte Fläche (66) eine konvexe Fläche mit einem ersten Rand (66e) ist und die zweite gekrümmte Fläche (68) eine konkave Fläche mit einem zweiten Rand (68e) ist, wobei die konvexen und konkaven Flächen über 360 Grad diskontinuierlich sind, so daß mindestens eine von den konvexen oder konkaven Flächen am ersten Rand (66e) oder am zweiten Rand (68e) Zwischenräume aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 12, wobei die flexible Verbindung ein Universalgelenk (104) umfaßt.
Baugruppe nach Anspruch 12, wobei die flexible Verbindung eine rohrförmige Kupplung (45) umfaßt.
Verfahren zum Zusammenbauen eines Antriebsgetriebes, das die folgenden Schritte umfaßt: (a) es wird ein Motor (36) mit einem ersten Gehäuseabschnitt und ein Getriebe (40) mit einem zweiten Gehäuseabschnitt bereitgestellt, wobei einer von den ersten und zweiten Gehäuseabschnitten in dem anderen montiert ist, wobei die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte einen inneren Gehäuseabschnitt (55) und einen äußeren Gehäuseabschnitt (57) umfassen, wobei der innere Gehäuseabschnitt (55) eine gekrümmte Fläche (66) aufweist und der äußere Gehäuseabschnitt (57) eine entsprechende gekrümmte Fläche (68) aufweist, wobei bei wenigstens einem von den ersten und zweiten Gehäuseelementen die jeweilige Fläche über 360 Grad diskontinuierlich ist, so daß es an den Rändern (66e, 68e) der Flächen Zwischenräume gibt; (b) das innere Gehäuseelement (55) und das äußere Gehäuseelement (57) werden auf die gekrümmten Flächen (66, 68) ausgerichtet, die auf die Zwischenräume und nicht auf die gekrümmten Flächen ausgerichtet sind; und (c) eines der Gehäuseelemente (55, 57) wird relativ zu dem anderen gedreht, so daß sich die gekrümmten Flächen (66, 68) aus diesen Zwischenräumen heraus und in Anlage an die gekrümmte Fläche (66, 68) des anderen der Gehäuseelemente (55, 57) bewegen; und (d) der Motor (36) wird auf dem Aufhängungsholm (29) gelagert, wobei eine bewegliche Verbindung (70) eine Relativbewegung zwischen dem Elektromotor (36) und dem Aufhängungsholm (29) erlaubt.
Verfahren nach Anspruch 18 mit dem Schritt der Ausbildung der ersten gekrümmten Fläche (66) als konvexe Fläche und der Ausbildung der zweiten gekrümmten Fläche (68) als konkave Fläche.