Elektrofahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrofahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Unter dem Begriff „Elektrofahrzeug" wird in der vorliegenden Anmeldung ein Fahrzeug verstanden, das einen Elektromotor aufweist, der einen Antrieb des Fahrzeugs ermöglicht. Der Begriff Elektrofahrzeug umfasst somit sowohl „reine Elektrofahrzeuge", d. h. Fahrzeuge die ausschließlich eine elektromotorische Antriebsquelle aufweisen, als auch so genannte „Hybridfahrzeuge", die zusätzlich zu einer elektromotorischen Antriebsquelle eine andere Antriebsquelle, wie z. B. einen Verbrennungsmotor aufweisen und die wahlweise rein elektromotorisch, rein verbrennungsmotorisch oder gleichzeitig verbrennungsmotorisch und unterstützend elektromotorisch angetrieben werden können. Für all diese Fahrzeugarten wird im Folgenden der Begriff „Elektrofahrzeug" verwendet.

Auch Elektrofahrzeuge benötigen ein Getriebe, um das von dem Elektromotor gelieferte Drehmoment zu übersetzen und auf Antriebsräder zu übertragen. ähnlich wie bei herkömmlichen Fahrzeugen muss der Antriebsmotor mit dem Getriebe gekoppelt sein. Im Unterschied zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor muss die „Kopplungseinrichtung" nicht als Trennkupplung ausgeführt sein. Vielmehr kann der Elektromotor permanent drehfest mit dem Getriebeeingang drehgekoppelt sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektrofahrzeug zu schaffen, bei dem der Elektromotor in geeigneter Weise und konstruktiv einfach mit dem Getriebeeingang gekoppelt ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ausgangspunkt der Erfindung ist Elektrofahrzeug, mit einem zum Antrieb des Elektrofahrzeugs vorgesehenen Elektromotor, der eine Motorwelle aufweist, und mit einem Getriebe, das eingangsseitig eine von dem Elektromotor angetriebene Getriebeeingangswelle aufweist.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Elektromotor über eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit dem Getriebe gekoppelt ist, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung dazu vorgesehen ist, zwischen der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle bestehende bzw. im dynamischen Betrieb auftretende „Koaxialitätstoleranzen", d.h. insbesondere Fluchtungsfehler im Sinne axialer oder radialer Abweichungen sowie im Sinne von Schrägstellungen, auszugleichen.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen und dynamisch auftretenden Belastungen kann es im „Antriebsstrang" zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe zu Winkel- und Lagetoleranzen kommen. In der Praxis ist also nicht sichergestellt, dass die Motorwelle und die Getriebeeingangswelle exakt koaxial, d. h. exakt parallel zueinander sind und miteinander fluchten. Um Zwangskräfte im Antriebsstrang zu vermeiden, wird daher vorgeschlagen, zwischen dem Elektromotor und dem Getriebeeingang eine Drehmomentübertragungseinrichtung anzuordnen, die in gewissem Umfang einen Winkel- und Lageausgleich ermöglicht. Unter dem Begriff „Lageausgleich" wird verstanden, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung dazu in der Lage ist, sowohl einen gewissen axialen Versatz der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle als auch in gewissem Umfang axiale Relativverschiebungen der Motorwelle in Bezug auf die Getriebeeingangswelle auszugleichen bzw. zu kompensieren.

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß der Erfindung nicht um eine Trennkupplung, sondern um eine Kopplungseinrichtung, welche die Motorwelle und die Getriebeeingangswelle permanent miteinander drehkoppelt. In Betracht kommen insbesondere Kopplungseinrichtungen, bei denen die Motorwelle und die Getriebeeingangswelle formschlüssig miteinander drehgekoppelt sind.

Aus Sicherheitsgründen kann die Drehmomentübertragungseinrichtung elektrisch isolierend ausgeführt sein. Gemeint ist, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung zumindest bis zu einer vorgegebenen Maximalspannung einen elektrischen Stromfluss zwischen der Motorwelle des Elektromotors und dem Getriebeeingang, insbesondere der Getriebeeingangswelle, unterbindet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Drehmomentübertragungseinrichtung ein mit der Motorwelle verbundenes erstes zahnrad artiges Element und ein mit der Getriebeeingangswelle verbundenes zweites zahnradartiges Element sowie ein mit einer Innenverzahnung versehenes, hülsenartiges Element auf, welches in das erste und in das zweite zahnradartige Element eingreift.

Bei den „Verzahnungen" der beiden zahnradartigen Elemente und der Innenverzahnung des hülsenartigen Elements kann es sich jeweils um so genannte „Bogenverzahnungen" handeln. Bogenverzahnungen haben die Eigenschaft, dass sie in gewissem Umfang einen Winkel-, und Lagetoleranzausgleich zwischen Antrieb und Abtrieb ermöglichen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in dem hülsenartigen Element ein Anschlag vorgesehen, der, in Axialrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung betrachtet, eine „Unterschreitung" eines vorgegebenen Mindest- abstands zwischen dem ersten zahnradartigen Element und dem zweiten

zahnradartigen Element verhindert. Vorzugsweise ist der Anschlag aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt. Der durch den Anschlag gewährleistete „Sicherheitsabstand" zwischen den beiden zahnradartigen Elementen soll sicherstellen, dass die „Durchschlagspannung", ab der ein elektrischer Stromfluss zwischen der Motorwelle und der Getriebeeingangswelle möglich ist, einen vorgegebenen Wert nicht unterschreitet.

Zusammenfassend werden mit der Erfindung folgende Vorteile erreicht: Elektromotor und Getriebe sind in der Fertigung „blind" durch Stecken fügbar;

Die Kupplung bzw. Drehmomentübertragungseinrichtung gleicht Winkeltoleranzen sowie Lagetoleranzen in axialer und radialer Richtung aus;

Die Drehmomentübertragungseinrichtung isoliert den Elektromotor elektrisch gegenüber _^ dem Getriebe;

Mindestabstände zur Vermeidung von Kriechströmen werden sicher eingehalten.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur 1 zeigt das Grundprinzip einer Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Drehmomentübertragungseinrichtung 1 , die dazu vorgesehen ist, eine Motorwelle 2 eines hier nicht näher dargestellten Elektromotors kinematisch mit einer Getriebeeingangswelle 3 eines hier nicht näher dargestellten Getriebes permanent drehzukoppeln.

Auf der Motorwelle 2 des Elektromotors ist über eine Welle-Nabeverbindung 4 drehfest ein erstes Zahnrad 5 angeordnet. Auf der Getriebeeingangswelle 3 ist dementsprechend über eine Welle-Nabeverbindung 6 ein zweites Zahnrad 7 angeordnet.

Bei den beiden Welle-Nabe-Verbindungen 4, 6 kann es sich um formschlüssige oder kraftschlüssige Welle-Nabe-Verbindungen handeln. Vorzugsweise handelt es sich um lösbare, d. h. demontierbare Welle-Nabe-Verbindungen.

Die beiden Zahnräder 5, 7 weisen an ihrem Außenumfang jeweils eine so genannte Bogenverzahnung 8, 9 auf, die in eine als Geradverzahnung ausgeführte Innenverzahnung 10, 11 eines hülsenartigen Elements 12 eingreift. über die Innenverzahnungen 10, 11 des hülsenartigen Elements 12 sind die beiden Zahnräder 5, 7 und somit die Motorwelle 2 und die Getriebeeingangswelle 3 drehfest miteinander gekoppelt.

Im Bereich zwischen den beiden Zahnrädern 5, 7 weist das hülsenartige Element 12 einen ringartigen Anschlag 13 auf. Durch den Anschlag 13 ist sichergestellt, dass die beiden Zahnräder 5, 7 einen der Breite des Ringanschlags 13 entsprechenden Mindestabstand nicht unterschreiten.

Das hülsenartige Element 12 und der Ringanschlag 13 sind aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt, wodurch sichergestellt ist, dass die beiden Zahnräder 5, 7 und somit die Motorwelle 2 und die Getriebeeingangswelle 3 elektrisch gegeneinander isoliert sind.

Die Montage der in Figur 1 gezeigten Drehmomentübertragungseinrichtung 1 ist sehr einfach, da die beiden Zahnräder 5, 7 mit ihren Bogenverzahnungen 8, 9 lediglich in die zugeordneten Bogenverzahnungen 10, 11 des hülsenartigen Elements 12 gesteckt werden müssen.

Ein wesentlicher Vorteil der in Figur 1 gezeigten Bogenverzahnungen 8 - 11 besteht darin, dass die Verzahnungen Winkel- und/oder Lagetoleranzen zwischen der Motorwelle 2 und der Getriebeeingangswelle 3 „kompensieren" können. Zusätzlich ist in gewissem Umfang auch ein Längenausgleich mög-

lieh, d. h. eine Relativverschiebung der Motorwelle 2 in Bezug auf die Getriebeeingangswelle 3 in Axialrichtung 14.

Alternativ zu dem in Figur 1 gezeigten ringartigen Anschlag 13 kann ein Mindestabstand zwischen den beiden Zahnrädern 5, 7 auch durch in das hülsenartige Element 12 eingesetzte Sprengringe o. ä. sichergestellt werden.