WO2007110204A1

WO2007110204A1 - Antriebsstrang und herstell- und einbauverfahren

Info

Publication number: WO2007110204A1
Application number: PCT/EP2007/002589
Authority: WO
Inventors: Daniel Knoblauch; Ulrich Knoedel; Alexander Kreim
Original assignee: Getrag Innovations Gmbh
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2007-10-04
Also published as: DE102006014514A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer ersten angetriebenen Achse (14) und mit einer zweiten angetriebenen Achse (16), wobei wenigstens eine der angetriebenen Achsen zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Antriebseinheiten (34, 36) zum Antrieb eines linken bzw. eines rechten Rades aufweist. Dabei sind die Antriebseinheiten (34, 36) über einen Rahmen (32) miteinander verbunden und bilden mit diesem eine Achsbaugruppe (30), die anstelle einer herkömmlichen Achsbaugruppe einbaubar ist.

Description

Antriebsstrang und Herstell- und Einbauverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten angetriebenen Achse, die mittels eines ersten Antriebsmotors antreibbar ist, und mit einer zweiten angetriebenen Achse, wobei die zweite angetriebene Achse zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Antriebseinheiten zum Antrieb eines linken bzw. eines rechten Rades aufweist.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten angetriebenen Achse und mit einer zweiten angetriebenen Achse, wobei wenigstens eine der angetriebenen Achsen eine angetriebene Achsbaugruppe zum Antrieb eines linken bzw. eines rechten Rades aufweist. Allgemein geht es um ein Projekt mit der Bezeichnung „EHA" (Elektrische Hinterachse). Hierbei handelt es sich um eine Antriebskomponente für Hybridfahrzeugs mit folgendem Aufbau:

- Die Vorderachse wird von einem Verbrennungsmotor angetrieben.

- Der Antrieb der Hinterachse erfolgt elektrisch, mit der Möglichkeit des Rekuperie- rens.

Im speziellen Fall soll ein konventionelles Fahrzeug (mit einer angetriebenen Achse) oder ein Allradfahrzeug zum Hybridfahrzeug umgerüstet werden. Die Allradfunktionalität soll hierbei geschaffen bzw. erhalten bleiben, nur das eine wie oben beschriebene Aufteilung des Antriebsstrangs erfolgt.

Die besondere Schwierigkeit ergibt sich aus dem zur Verfügung stehendem Bauraum in Verbindung mit den Anforderungen an Leistung, Drehzahl und Drehmoment.

Für den elektrischen Antrieb, bestehend aus Motor (Motoren), Getriebe (Getrieben) und Differenzial steht im wesentlichen der Bauraum des ursprünglich verwendeten Hinterachsdifferenzials (Achsbaugruppe) zur Verfügung. Von diesem Bauraum soll nicht abgewichen werden, da sonst unerwünschte Änderungen der umliegenden Bauteile und Baugruppen erforderlich würden.

Aus dem Dokument DE 43 23 599 Cl ist eine elektrische Antriebseinheit für einen Fahrzeugantrieb bekannt, die als Tandemmotor ausgebildet ist. Die Antriebseinheit weist zwei mit ihren Gehäusen stirnseitig axial fluchtend aneinander angeflanschte elektrische Maschinen mit einem Innenstator und einem Außenrotor auf. Die Rotoren sind einander gegenüberliegend mit jeweiligen zentralen Abtriebswellen verbunden. Jede der Abtriebswellen ist mit dem Sonnenrad eines Planetenradsatzes verbunden, dessen Hohlrad mit der jeweils zugeordneten Antriebswelle zum Antrieb des linken bzw. rechten Rades verbunden ist. Ferner offenbart das Dokument WO 03/064198 einen ähnlichen Tandemmotor, bei dem zwei Elektromotoren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die Ausgangswellen der Elektromotoren sind jeweils mit einem Sonnenrad eines Planetenradsatzes verbunden. Eine Antriebswelle zum Antrieb eines jeweiligen Rades ist mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes verbunden. Ferner ist eine zweistufige Variante eines Planetenradsatzes offenbart, bei der die Planetenräder jeweils zwei Verzahnungsbereiche mit unterschiedlicher Zähnezahl aufweisen, von denen einer mit dem Sonnenrad in Eingriff steht und von denen der andere mit dem feststehenden Hohlrad in Eingriff steht.

Das Dokument DE 196 13 291 Al offenbart eine Antriebsvorrichtung für Nebenaggregate von Verbrennungsmotoren. Eine Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ist mit einem Sonnenrad eines Planetenradsatzes verbunden. Die Planeten träger des Planetenradsatzes sind mit einer Riemenscheibe verbunden. Das Hohlrad ist mittels einer Elektromagnetkupplung entweder freilaufend oder aber an einem Gehäuse festlegbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Antriebsstrang anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Antriebsstränge der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst.

Bei dem Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 ist es bevorzugt, wenn die Antriebseinheiten jeweils eine elektrische Maschine aufweisen.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die elektrischen Maschinen jeweils einen innenliegenden Stator und einen außenliegenden Rotor aufweisen.

Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn bei einer solchen Ausgestaltung der Rotor und der Stator in axialer Richtung einen Abschnitt mit größerem Durchmesser und einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser aufweisen. Dies ermöglicht eine ideale Anpassung an vorhandene Baureihen (bspw. regulär mit zentralem Mittendifferenzial).

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Abschnitt mit größerem Durchmesser zur Fahrzeugmitte hin angeordnet ist.

Es ist jedoch auch denkbar, dass Stator und Rotor einen in axialer Richtung einheitlichen Durchmesser aufweisen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Antriebseinheiten jeweils ein Getriebe zur Einrichtung von wenigstens zwei Übersetzungsgangstufen auf.

Dabei soll es möglich sein, zwischen den zwei Übersetzungsgangstufen zu wechseln, insbesondere mithilfe einer geeigneten Schaltkupplungsanordnung.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Schaltkupplungsanordnung eine Schaltmuffe aufweist, die dazu ausgelegt ist, in axialer Richtung versetzt zu werden, um so die eine oder die andere Übersetzungsstufe einzurichten.

Vorzugsweise umgibt die Schaltmuffe die zur Einrichtung der Übersetzungsstufen verwendete Radsatzanordnung, insbesondere in Form eines Planetenradsatzes.

Es ist nämlich besonders bevorzugt, wenn das Getriebe zur Einrichtung der wenigstens zwei Übersetzungsstufen wenigstens einen Planetenradsatz aufweist, und zwar insbesondere genau einen Planetenradsatz. Die Schaltmuffe ist dabei vorzugsweise um das Hohlrad des Planetenradsatzes herum angeordnet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Planetenträger des Planetenradsatzes mit einer Antriebswelle verbunden, wobei der Planetenträger ein Gehäuse eines Gleichlaufgelenkes der Antriebswelle bildet. Hierdurch kann eine axial kompakte Anordnung erzielt werden. Dabei kann das Gehäuse des Gleichlaufgelenkes einstückig mit dem Planetenträger ausgebildet sein, oder als separates Bauteil.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn ein Hohlrad des Planetenradsatzes mit einer Hohlwelle bzw. einem Hohlwellenabschnitt verbunden ist, innerhalb der eine Ausgangswelle der elektrischen Maschine drehbar gelagert ist. Hierdurch kann die Hohlwelle zum einen dazu verwendet werden, um eine Abtriebswelle eines Antriebsmotors durch die Hohlwelle hindurch mit einem Sonnenrad eines Planetenradsatzes zu verbinden. Ferner kann die Hohlwelle bzw. der Hohlwellenabschnitt dazu verwendet werden, zur Lagerung des Planetenradsatzes in Bezug auf ein Gehäuse beizutragen. Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Hohlwelle an ihrem Außenumfang drehbar an dem Stator gelagert ist.

Obgleich es bevorzugt ist, den Antriebsstrang mit zwei unabhängig voneinander ansteuerbaren elektrischen Maschinen auszustatten (um so eine Art elektronisches Differenzial einzurichten), ist es auch möglich, die Achsbaugruppe mit nur einer elektrischen Maschine auszustatten, gemäß Anspruch 5.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Achsbaugruppe ferner ein Differenzial aufweist, bspw. in Form eines herkömmlichen Kegelraddifferenzials oder in Form eines herkömmlichen Planetenraddifferenzials (oder mit zwei separaten Kupplungen). Ein Eingangsglied des Differenzials ist dann vorzugsweise mit der Abtriebswelle der elektrischen Maschine verbunden. Die Ausgangsglieder des Differenzials sind dann vorzugsweise mit der linken bzw. rechten Antriebswelle verbunden.

Bei Verwendung eines Planetenradsatzes zur Einrichtung von unterschiedlichen Übersetzungsstufen ist es bevorzugt, wenn ein Planetenträger des Planetenradsatzes mit einem Eingangsglied des Differenzials verbunden ist. Insgesamt ist es bei allen Ausführungsformen bevorzugt, wenn ein Planetenträger des Planetenradsatzes zur Einrichtung einer ersten Übersetzungsgangstufe mittels einer ersten Kupplung mit einem Hohlrad des Planetenradsatzes verbindbar ist.

Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn ein Hohlrad des Planetenradsatzes zur Einrichtung einer zweiten Übersetzungsgangstufe mittels einer zweiten Kupplung mit einem Gehäuse der Antriebseinheit verbindbar ist.

Die erste und die zweite Kupplung sind vorzugsweise nach der Art eines Kupplungspaketes miteinander verbunden bzw. miteinander integriert, so dass sie mittels eines gemeinsamen Schaltgliedes (bspw. einer Schaltmuffe) betätigbar sind.

Insgesamt ist es ferner bei allen Ausführungsformen bevorzugt, wenn der Rahmen ein Gehäuse zur Aufnahme eines Planetenradsatzes zur Übersetzungsänderung sowie ggf. eines Differenzials aufweist.

Das Gehäuse kann dabei Teil des Rahmens sein oder an dem separat ausgebildeten Rahmen festgelegt sein. Das Gehäuse kann mit Öl zur Schmierung des Planetenradsatzes gefüllt sein.

Von besonderem Vorteil ist es ferner, wenn der Rahmen die elektrische Maschine(n) umgibt, wobei der Rotor freiliegt.

Bei dieser Ausführungsform ist der Rotor vorzugsweise als Außenrotor ausgebildet und ist mittels wenigstens einer Wellendichtung gegenüber dem Rahmen bzw. dem Gehäuse abgedichtet. Auf diese Weise kann die elektrische Maschine vollständig in dem Rotor aufgenommen sein.

Bei Einbau im Kraftfahrzeug sind dann der freiliegende Rotor bzw. die freiliegenden Rotoren nicht durch ein separates Gehäuse abgedeckt und in der Regel an der Unterseite des Fahrzeugs frei zugänglich, ähnlich wie eine freiliegende Kardanwelle. Durch die Wellendichtung wird gewährleistet, dass die elektrische Maschine gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Rahmen im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Hierdurch kann eine vergleichsweise einfache Anbindung der Antriebseinheiten bzw. der Achsbaugruppe an das Chassis des Fahrzeugs erzielt werden. Zudem ist insbesondere bei Verwendung von mehreren Antriebseinheiten auf vergleichsweise einfache Weise eine Realisierung mit wenigen Bauteilen möglich.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Stator mittels einer Fluidversorgungseinrichtung fluidgekühlt ist.

Bei dieser Ausführungsform kann der Stator effizient gekühlt werden, so dass es hinreichend sein kann, den Rotor luftzukühlen, vorzugsweise allein durch den Fahrtwind.

Bei dieser letzteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Rotor bzw. liegen die Rotoren in der Regel an der Unterseite des Fahrzeugchassis frei, so dass die Luftkühlung mittels des Fahrtwindes relativ leicht erzielbar ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Konzept, das die geforderten Anforderungen erfüllen kann. Das Konzept stellt sich in einer bevorzugten Ausführungsform wie folgt dar, wobei erfindungsgemäß wenigstens eines der folgenden Merkmale realisiert wird:

- Der elektrische Antrieb besteht aus zwei (mechanisch) getrennten Systemen (Antrieben).

- Beide Antriebe sind baugleich und spiegelsymmetrisch zur Fahrzeuglängsachse angeordnet. - Durch die getrennte Bauweise wird das mechanische Differential durch das „Elektrische Differenzial" ersetzt und somit Bauraum für Motor und Getriebe gewonnen

- Durch die getrennte Bauweise sind ESP und Sperrdifferenzialfunktionalitäten darstellbar.

- Die Motoren sind für maximales Drehmoment und bestmögliche Ausnutzung des Bauraums als Synchronmaschinen in Außenläuferbauweise konzipiert.

- Die Motoren verfügen für maximales Drehmoment und optimale Ausnutzung des Bauraums über eine gestufte Stator und Rotorbauweise.

- Der Stator ist wassergekühlt.

- Der Rotor ist luftgekühlt, da er gleichzeitig das Motorgehäuse darstellt und somit frei in der Umgebungsluft bzw. im Fahrtwind rotiert.

- Jeder Antrieb verfügt über ein eigenes, schaltbares Planetengetriebe, das mindestens drei Schaltstufen ermöglicht, nämlich eine Schaltstufe abhängig von der gewählten Übersetzung der Planetenstufe oder -stufen (z.B. 2,5 < i < 7), eine Schaltstufe i = 1 und eine Neutralstufe.

- Das Sonnenrad des Planetengetriebes ist treibend (Motor), der Planetenträger stellt den Abtrieb dar.

- Für optimale Bauraumausnutzung sind die Planetenträger gleichzeitig die Gehäuse der getriebeseitigen Gleichlaufgelenke der Antriebswellen.

- Beide Antriebe werden von einem gemeinsamen Hilfsrahmen aufgenommen, so dass sich eine Einheit ergibt, die wiederum über die bereits vorhandenen Anbin- dungspunkte mit dem Fahrschemel des Fahrzeugs verbunden wird. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit zwei Antriebseinheiten;

Fig. 3 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Antriebseinheit eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;

Fig. 4 eine perspektivische Außenansicht einer Achsbaugruppe mit zwei

Antriebseinheiten, die über einen Rahmen miteinander verbunden sind, wobei die Antriebseinheiten jeweils gemäß Fig. 3 ausgebildet sein können;

Fig. 5 eine schematische Teilschnittansicht in Längsrichtung eines Antriebsstranges, bei dem an einem Rahmen eine elektrische Maschine sowie ein mechanisches Differenzial festgelegt sind; und

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht in Richtung der Ansicht "A" der Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug, bspw. in Form eines Personenkraftwagens, schematisch mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Antriebsstrang 12 mit einer ersten angetriebenen Achse 14 (z.B. Vorderachse) und einer zweiten angetriebenen Achse 16 (z.B. Hinterachse) auf.

Femer weist der Antriebsstrang 12 einen Verbrennungsmotor 18 und ein Getriebe 20 auf. Das Getriebe 20 kann bspw. ein Stufengetriebe (Wandlerautomat, ASG oder Doppelkupplungsgetriebe) oder auch ein stufenloses Getriebe sein.

Der Ausgang des Getriebes 20 ist mit einem Differenzial 22 verbunden, das ein mechanisches Differenzial (Kegelrad- oder Planetenraddifferenzial) sein kann. Das Differenzial 22 verteilt die Antriebskraft auf die zwei angetriebenen Räder VL, VR der ersten angetriebenen Achse 14.

Ein Chassis bzw. Fahrschemel des Kraftfahrzeuges 10 ist in Fig. 1 schematisch mit 24 bezeichnet.

Im Bereich der zweiten angetriebenen Achse 16 ist eine Achsbaugruppe 30 vorgesehen. Die Achsbaugruppe 30 ist mit der ersten angetriebenen Achse 14 nicht mechanisch verbunden, d.h. es gibt keine Kardanwelle oder ähnliches. Eine elektrische Verbindung (z.B. mit einem elektronischen System an der Vorderachse) ist jedoch denkbar, ja bevorzugt.

Die Achsbaugruppe 30 weist einen Träger 32 in Form bspw. eines Rahmens auf. Der Träger 32 ist an Befestigungspunkten 33 an dem Chassis 24 festgelegt.

Die Achsbaugruppe 30 weist eine erste Antriebseinheit 34 und eine zweite Antriebseinheit 36 auf. Die erste Antriebseinheit 34 treibt eine linke Antriebswelle 38 an, die mit dem Rad HL der zweiten angetriebenen Achse 16 verbunden ist. Die zweite Antriebseinheit 36 treibt eine rechte Antriebswelle 42 an, die mit dem anderen Rad HR der zweiten angetriebenen Achse 16 verbunden ist. Die Verbindung zwischen den Antriebseinheiten 34, 36 und den jeweiligen Antriebswellen 38, 42 erfolgt über jeweilige Gleichlaufgelenke 40, 44.

Eine Fahrzeugmittenachse ist in Fig. 1 schematisch mit 46 bezeichnet.

Eine Steuereinrichtung 48 dient dazu, die erste Antriebseinheit 34 und die zweite Antriebseinheit 36 im Wesentlichen unabhängig voneinander anzusteuern. Mittels der Steuereinrichtung 48 kann folglich ein elektronisches Differenzial realisiert werden.

Auch kann eine aktive Beeinflussung der Fahrdynamik möglich werden, indem bspw. einem kurvenäußeren Rad mehr Antriebskraft oder -moment zugeteilt wird als einem kurveninneren Rad.

In Fig. 2 ist beispielhaft eine der zwei im Wesentlichen identisch aufgebauten Antriebseinheiten 34, 36 dargestellt.

Die Antriebseinheit 34 weist ein Gehäuse 50 auf, das bspw. mit dem Träger bzw. Rahmen 32 verbunden sein kann.

Ferner weist die Antriebseinheit 34 eine elektrische Maschine 52 auf.

Ein Ausgang der elektrischen Maschine 52 ist über ein Getriebe 54, im dargestellten Fall in Form eines Planetenradsatzes 56, mit der zugeordneten Antriebswelle 38 verbunden.

Die elektrische Maschine 52 weist einen Stator 60 auf, der als innenliegender Stator ausgebildet ist und an dem Gehäuse 50 oder einem damit verbundenen Teil festgelegt ist. Der Stator 60 weist einen Hohlabschnitt 62 auf. Die elektrische Maschine 52 weist ferner einen Außenläufer-Rotor 64 auf. Der Außenläufer-Rotor 64 ist auf der dem Getriebe 54 abgewandten Seite mit einem Deckel 66 verbunden, der wiederum mit einer zentralen Ausgangswelle 68 der elektrischen Maschine 52 verbunden ist. Die Ausgangswelle 68 verläuft durch den Hohlabschnitt 62 des Stators 60 hindurch.

Genauer gesagt ist die Ausgangswelle 68 mit dem Sonnenrad 70 des Planetenradsatzes 56 verbunden.

Ein Planetenträger 72 des Planetenradsatzes 56 ist mit der Antriebswelle 38 verbunden. Ein Hohlrad 74 des Planetenradsatzes 56 ist mit einer Hohlwelle 76 verbunden, die in den Hohlabschnitt 62 hineinragt und dazu dient, das Hohlrad 74 in Bezug auf das Gehäuse 50 drehbar zu lagern.

Der Rotor 64 ist ferner gegenüber dem Gehäuse 50 mittels einer nicht näher bezeichneten Dichtung abgedichtet. Demzufolge bildet der Rotor 64 quasi das Außengehäuse bzw. den Außenmantel der elektrischen Maschine 52 und ist vorzugsweise luftgekühlt, wie es durch einen schematisch angedeuteten Luftstrom 94 dargestellt ist.

Der Rotor 64 kann bspw. an der Unterseite des Chassis 24 freiliegen, so dass eine Kühlung mittels des Fahrtwindes des Kraftfahrzeuges möglich ist.

Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Implementierung der in Fig. 2 gezeigten Antriebseinheit 34.

Man erkennt, dass der Stator 60 eine Statorwicklung 80 aufweist und an einem Statorträger 82 festgelegt ist. Der Statorträger 82 ist innen hohl ausgebildet und bildet folglich den Hohlabschnitt 62.

Ein an dem Statorträger 82 festgelegtes Statorblechpaket, um das herum die Statorwicklung 80 gewickelt ist, ist bei 84 gezeigt. Der Rotor 64 weist ein gestuftes zylindrisches Rotorgehäuse auf, an dessen Innenumfang eine erste Permanentmagnetanordnung 86 und eine zweite Permanentmagnetanordnung 88 festgelegt sind (auf unterschiedlichen Durchmesserniveaus). Im Bereich des größten Durchmessers, d.h. benachbart zu der Fahrzeugmitte 46, ist das Rotorgehäuse durch einen Deckel 66 abgeschlossen. Der Deckel 66 ist an dem Statorträger 82 drehbar gelagert und ist mit der Ausgangswelle 68 verbunden, die durch den Hohlabschnitt 62 hindurch verläuft.

Ein Gleichlaufgelenkabschnitt des Planetenträgers 72 ist schematisch bei 90 gezeigt.

Ein Hohlwellenabschnitt 92 (entsprechend dem Hohlwellenabschnitt 76) ragt von der Seite des Getriebes 54 in den Hohlabschnitt 62 hinein. Der Hohlwellenabschnitt 92 ist am Innenumfang des Statorträgers 82 gelagert. Am Innenumfang des Hohlwellenabschnittes 92 ist die Ausgangswelle 68 gelagert, die mit dem Sonnenrad 70 verbunden ist.

Bei 96 ist ferner eine Fluidversorgungseinrichtung gezeigt, die dazu ausgelegt ist, über den Statorträger 82 ein Fluid in den Stator 60 zu führen, um diesen im Betrieb zu kühlen. Die derart realisierte Fluidkühlung ist in Fig. 3 schematisch mit 98 bezeichnet.

Das Getriebe 54 ist bei der Antriebseinheit 34 der Fig. 3 als zweistufiges schaltbares 2- Gang-Getriebe ausgebildet. Zu diesem Zweck weist das Getriebe 54 eine Schiebemuffe 104 auf, die konzentrisch um das Hohlrad 74 des Planetenradsatzes 56 herum angeordnet ist. Die Schiebemuffe 104 ist in axialer Richtung verschiebbar und dient dazu, entweder eine erste Kupplung 100 oder eine zweite Kupplung 102 zu schließen. Ferner ist dazwischen eine Neutralstellung realisierbar, so dass die Antriebswelle 38 von der elektrischen Maschine 52 entkoppelbar ist. Die erste Kupplung 100 dient dazu, das Hohlrad 74 mit dem Gehäuse 50 zu verbinden. In diesem Fall wird eine erste Übersetzungsstufe zwischen der Abtriebswelle 68 und der Antriebswelle 38 eingerichtet. Die Neutralstellung ist in Fig. 3 mit N bezeichnet. Die zweite Kupplung 102 dient dazu, das Hohlrad 74 mit dem Planetenträger 72 zu verbinden. Hierdurch wird eine zweite Übersetzungsstufe des Planetenradsatzes 56 eingerichtet.

Die Schiebemuffe 104 ist mittels eines nicht näher bezeichneten Aktuators betätigbar.

Ferner ist in Fig. 3 eine Dichtung 108 gezeigt, die den Rotor, genauer das Rotorgehäuse, gegenüber dem Gehäuse 50 abdichtet.

Fig. 4 zeigt die in Fig. 3 gezeigte erste Antriebseinheit 34 und die identisch (symmetrisch) aufgebaute zweite Antriebseinheit 36 in einer Anordnung als Achsbaugruppe 30 an einem gemeinsamen Rahmen 32. Der Rahmen ist über eine Mehrzahl von Befestigungspunkten 110 an dem Chassis 24 festlegbar.

Der Rahmen weist jeweils Gehäuseabschnitte 50 auf, die zur Aufnahme der jeweiligen Getriebe 54 bzw. Gleichlaufgelenkabschnitte 90 dienen. Die Rotorgehäuse der elektrischen Maschinen 52 liegen symmetrisch zur Mittenachse 46, derart, dass deren Abschnitte mit größerem Durchmesser benachbart zueinander liegen.

Gelenkmanschetten 106 sind an den axial äußeren Enden der Gehäuseabschnitte 50 angeordnet und umgeben die Antriebswellen 38, 42.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen eine alternative Ausführungsform einer Achsbaugruppe 30', die anstelle der Achsbaugruppe 30 der Figuren 1 bis 4 in einem Antriebsstrang 12 eines Kraftfahrzeuges verwendbar ist.

Die Achsbaugruppe 30' unterscheidet sich von der Achsbaugruppe 30 dadurch, dass nur eine elektrische Maschine 52' an einem Rahmen 32' festgelegt ist. Ferner ist an dem Rahmen 32* ein Differenzial (ein Planetendifferenzial, ein Kegelraddifferenzial oder ein Differenzial mittels zweier unabhängig voneinander schaltbarer Kupplungen) festgelegt. Das Differenzial 122 ist auf der der elektrischen Maschine 52' gegen- überliegenden Seite des Getriebes 54' angeordnet. Ein Eingangsglied des Differenzials 122 ist mit dem Planetenträger 72' verbunden. Im Übrigen ist das Getriebe 54' im Wesentlichen identisch aufgebaut wie das Getriebe 54 der Achsbaugruppe 30. Ein Schaltaktuator zum Betätigen der Schiebemuffe 104¹ (der bspw. auch zur Betätigung der Schiebemuffe 104 der Fig. 3 geeignet ist), ist in Fig. 5 bei 120 dargestellt.

Auch bei der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausfuhrungsform ist der Rotor 64' freiliegend und kann mittels des Fahrtwindes luftgekühlt werden.

Die Anordnung von Wellendichtungen ist in Fig. 5 ebenfalls dargestellt.

In Kürze lassen sich wesentliche Aspekte der Erfindung ferner wie folgt beschreiben. Eine Antriebshälfte ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Fahrzeugmitte ist schematisch dargestellt, Hilfsrahmen und zweite Antriebshälfte sind in Fig. 3 nicht bzw. nicht vollständig zu sehen. Das Planetengetriebe ist nicht vollständig dargestellt; es fehlt in der Darstellung z.B. eine Schaltaktuatorik zum automatisierten Betätigen der Schaltmuffe.

In Fig. 4 sind zwei Antriebseinheiten spiegelbildlich an einem Rahmen gelagert, der mittels Befestigungspunkten an einem Chassis festlegbar ist. Die Rotordeckel 66 liegen einander unmittelbar gegenüber.

In Fig. 5 und 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform einer Achsbaugruppe gezeigt.

Diese nutzt ebenfalls über einen gestuften Motor den Bauraum optimal aus. Bei dieser Variante steht für beide Räder nur ein Antriebsmotor zur Verfügung, der jedoch wie bei Variante- 1 auch als Außenläufer ausgeführt ist. Zur Lagerung von Rotor, Stator und Getriebe wurde hier ein „Gehäuserahmen" entworfen. Hierbei handelt es sich um ein Gehäuse, das über einen geschlossenen Bereich zur Aufnahme des Getriebes (Planetenradsatz und Differenzial) verfügt, und einen offenen Bereich, der den Motor mit einem "Rahmen" umfasst und diesen freiliegend aufnimmt. Diese Bauweise zeichnet sich dadurch aus, dass sie in Fahrzeughochrichtung den Bauraum optimal für den Motor bzw. zur Erzeugung von Leistung und Drehmoment nutzt und die Gehäusestruktur überwiegend Bauraum in Fahrzeuglängsrichtung beansprucht.

Die sehr gute Bauraumausnutzung aufgrund der gestuften Motorbauweise und der Ausführung der Motoren als Außenläufer zeichnet sämtliche Varianten aus.

Insgesamt ist mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang (im folgenden EHA) wenigstens einer der folgenden Vorteile erzielbar:

- Die EHA vergrößert nicht die ungefederte (reifengefederte) Masse (wie dies beispielsweise bei Radnabenmotoren der Fall ist) und wirkt sich somit nicht nachteilig auf das Fahrverhalten aus.

- Alle fahrdynamischen Vorteile eines Radnabenantriebes sind auch mit der EHA darstellbar, ohne das die radnabentypischen Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

- Im Vergleich zu dezentralen Antrieben (z. B. Radnabenmotoren) ergeben sich weniger Verkabelungsaufwand und somit weniger EMV-Probleme.

- Eine (Wasser-) Kühlung ist deutlich einfacher zu realisieren als bei dezentralen Antrieben wie z. B. Radnabenantrieben.

- Durch die Neutralposition (Neutralgang N) ist ein Abkuppeln der Antriebseinheit vom Rad (Abtrieb) möglich. Bezogen auf die Antriebsräder lassen sich dadurch die Massenträgheitsmomente reduzieren, was sich u.a. positiv bei Bremsvorgängen mit ABS-Regelung oder Fahrzuständen mit ESP-Regelung auswirken kann. Radnabenantriebe ohne Getriebe, bzw. mit Getrieben ohne Schaltfunktion, bieten diese Möglichkeit nicht. - Durch die Neutralposition (Neutralgang) existiert eine Sicherheit beim Versagen der Leistungselektronik und/oder der elektrischen Maschine.

- Eine ESP-Funktionalität ist durch Einzelradantrieb (Elektrisches Differenzial) antriebsseitig darstellbar (insbesondere bei der ersten Ausführungsform).

Aktennummer:

Bezugszeichenliste 2201 P275

42 Rechte Antriebswelle 82 Statorträger

44 Gleichlaufgelenk 84 Statorblechpaket

46 Fahrzeugmittenachse 86 1. Perm.-magnetanordnung des Rotor

48 Steuereinrichtung 88 2. Permanentmagnetanordnung des (elektron. Differential) Rotors

Kraftfahrzeug 50 Gehäuse 90 Gleichlaufgelenkabschnitt von 72

Antriebsstrang 52 Elektr. Maschine 92 Hohlwellenabschnitt von 74

1. angetriebene Achse 54 Getriebe 94 Luft

2. angetriebene Achse 56 Planetenradsatz 96 Fluidversorgungs-einrichtung

Verbrennungsmotor 58 98 Fluidkühlung

59 99

Getriebe 60 Stator von 52 100 Kupplung 74/50 (schematisch)

61 101

Differential 62 Hohlabschnitt von 50 102 Kupplung 74/72 (schematisch)

63 103

Chassis 64 Rotor 104 Schiebemuffe

65 105

66 Deckel von 64 106 Gelenkmanschette

67 107

68 Ausgangswellen 52 108 Rotordichtung 64/50

69 109

Achsbaugruppe 70 Sonnenrad von 56 110 Befestigungspunkte 32/24

71 111

Träger 72 Planetenträger von 56 112

Befestigungspunkte 73 Planeten 113

1. Antriebseinheit 74 Hohlrad von 56 114

75 115

2. Antriebseinheit 76 Hohlwelle 116

77 117

Linke Antriebswelle 78 118

79 119

Gleichlaufgelenk 80 Statorwicklung 120

Claims

Patentansprüche

1. Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer ersten angetriebenen Achse (14) und mit einer zweiten angetriebenen Achse (16), wobei wenigstens eine der angetriebenen Achsen zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Antriebseinheiten (34, 36) zum Antrieb eines linken bzw. eines rechten Rades aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Antriebseinheiten (34, 36) über einen Rahmen (32) miteinander verbunden sind und mit diesem eine Achsbaugruppe (30) bilden, die anstelle einer herkömmlichen Achsbaugruppe einbaubar ist.

2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (34, 36) jeweils eine elektrische Maschine (52) aufweisen, wobei die elektrischen Maschinen (52) jeweils einen innenliegenden Stator (60) und einen außenliegenden Rotor (64) aufweisen, wobei der Rotor (64) und der Stator (60) in axialer Richtung einen Abschnitt mit größerem Durchmesser und einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser aufweisen.

3. Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt mit größerem Durchmesser zur Fahrzeugmitte hin angeordnet ist.

4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheiten (34, 36) jeweils ein Getriebe (54) zur Einrichtung von wenigstens zwei Übersetzungsstufen aufweisen.

5. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten angetriebenen Achse (14) und mit einer zweiten angetriebenen Achse (16), wobei wenigstens eine der angetriebenen Achsen eine angetriebene Achsbaugruppe (30') zum Antrieb eines linken bzw. eines rechten Rades aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Achsbaugruppe (30') eine elektrische Maschine (52') und einen Rahmen (32') aufweist, an dem die elektrische Maschine (52') gelagert ist, und dass die angetriebene Achsbaugruppe (30') anstelle einer herkömmlichen Achsbaugruppe einbaubar ist.

6. Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsbaugruppe (30') ein Getriebe (52') zur Einrichtung von wenigstens zwei Übersetzungsstufen aufweist.

7. Antriebsstrang nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (52) wenigstens einen Planetenradsatz (56) aufweist.

8. Antriebsstrang nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenträger (72) des Planetenradsatzes (56) mit einer Antriebswelle verbunden ist, wobei der Planetenträger (72) ein Gehäuse eines Gleichlaufgelenkes (40) der Antriebswelle bildet.

9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (74) des Planetenradsatzes (56) mit einer Hohlwelle (76) verbunden ist, in der eine Ausgangswelle (68) der elektrischen Maschine (52) drehbar gelagert ist.

10. Antriebsstrang nach einem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetenträger (72¹) des Planetenradsatzes (56') mit einem Eingangsglied eines Differenzials (122) verbunden ist.

11. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planeten träger (72) des Planetenradsatzes (56) zur Einrichtung einer ersten Übersetzungsstufe mittels einer ersten Kupplung (102) mit einem Hohlrad (74) des Planetenradsatzes verbindbar ist.

12. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (74) des Planetenradsatzes (56) zur Einrichtung einer zweiten Übersetzungsstufe mittels einer zweiten Kupplung (100) mit einem Gehäuse (50) der Antriebseinheit (34, 36) verbindbar ist.

13. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (32) ein Gehäuse (50) zur Aufnahme eines Planetenradsatzes (56) zur Übersetzungsänderung sowie ggf. eines Differenzials (122) aufweist.

14. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (32) die elektrische Maschine(n) (52) umgibt, wobei der Rotor (64) freiliegt.

15. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (32) im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.

16. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (60) mittels einer Fluidversorgungseinrichtung (96) fluidge- kühlt ist.

17. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (64) luftgekühlt ist, vorzugsweise durch den Fahrtwind.