Kraftfahrzeugachse mit radnahem Elektromotor

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeugachse mit einem radnah angeordneten und teilweise gefederten Elektromotor.

Hintergrund der Erfindung

Aus der DE 10 2009 002 440 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, dessen Hinter- räder jeweils einem Elektromotor zugeordnet sind, der mit dem zugehörigen Antriebsrad jeweils über eine Gelenkwelle verbunden ist. Beide Elektromotoren sind dabei jeweils derart gelagert, dass diese im Rahmen des Ein- und Ausfe- derns des jeweiligen Rades um eine in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtete Kippachse kippbar sind.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugachse mit einer elektromechanischen Einzelradantriebseinrichtung zu schaffen, die sich durch einen kompakten Aufbau und eine vorteilhafte Radführungscharakteristik auszeichnet. Dabei soll die ungefederte Masse möglichst gering gehalten werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, einen elektromechanischen Einzelradantrieb für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem ein Teil des Gewichtes einer Antriebseinheit, nämlich das eines Elektromotors, in einer Radfederung, vorzugsweise in deren Mitte, abgestützt wird. Dadurch ergibt sich bei einem Einzelradantrieb gegenüber herkömmlichen Konzepten eine Verringerung der ungefederten Masse. Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich insbesondere dafür, einen fahrdynamisch vorteilhaften elektrischen Einzelradantrieb für ein Kraftfahrzeug in Verbindung mit einer darin verbauten Verbundlenker-Hinterachse zu schaffen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Einzelradan- triebseinrichtung derart gestaltet, dass der Elektromotor an zwei Lagerpunkten abgestützt wird. Ein Lagerpunkt liegt dabei zwischen den beiden Abschnitten einer zweigeteilten Fahrwerkfeder, die die Karosserie gegenüber dem Ver- bundlenker abfedert. Dort wird zwischen den beiden Federabschnitten eine Stützpfanne angeordnet, die fest mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden ist. Ein zweiter Lagerpunkt befindet sich in Gestalt einer drehbaren Lagerung auf der Verbundlenkerachse. Dort wird ein Stützarm abgestützt, der fest mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden ist.

Beim Einfedern bewegt sich daher die mit dem Elektromotor verbundene Stützpfanne relativ zum übrigen Fahrzeug in der Achsrichtung der Fahrwerkfeder. Der Elektromotor selbst bewegt sich somit auf einer Kreisbahn, deren Radius durch die Länge des Stützarms bestimmt wird. Es kann vorteilhaft sein, den Radius der Kreisbahn möglichst groß zu wählen. Das Einfedern der Stützpfanne und damit die Länge der Kreisbahn hängt dabei von dem Verhältnis der Steifigkeiten der beiden Fahrwerkfederabschnitte abhängt. Falls diese Federabschnitte identische Geometrie und Steifigkeit aufweisen, bewegt sich dementsprechend die mit der Fahrwerksfeder verbundene Stützpfanne des Elekt- romotors um den halben Federweg im Vergleich zum zugeordneten Antriebsrad. Vorzugsweise weisen beide Federabschnitte im wesentlichen gleiche Federkonstanten auf. Damit umfasst die ungefederte Masse die Masse des Rades, gegebenenfalls samt der Masse des darin integrierten Getriebes, sowie einen Anteil der Masse des Elektromotors. Dieser Anteil hängt von der Federbewegung des Motors relativ zum Rad und von der Länge des Stützarms ab und bewegt sich zwi- sehen 0 und 100 Prozent.

Hierdurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, den Elektromotor so zu führen, dass dessen vertikale Verlagerung im wesentlichen weniger als dem halben vertikalen Radverlagerungsweg entspricht.

Der Verbundlenker selbst kann herkömmliche Bauart mit geringfügigen Modifikationen aufweisen. Insbesondere die Anbindungspunkte des Verbundlenkers zum Fahrzeug-Chassis werden durch die erfindungsgemäße Bauart nicht verändert.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Antriebseinheit ein dem Elektromotor zugeordnetes Getriebe. Dieses ist vorzugsweise im Antriebsrad angeordnet. Die Radlagerung ist vorzugsweise im Getriebe angeordnet. Zwischen dem Elektromotor und dem im Antriebsrad integrierten Getriebe ist eine Gelenkwelle angebracht. Diese überträgt die Leistung des Elektromotors auf das Getriebe und gleicht den Achsversatz zwischen der Antriebsradachse und der Motorachse aus. Dabei dreht die Gelenkwelle mit hoher Drehzahl, so dass eine hohe Drehzahl des Elektromotors von beispielsweise mindestens 14000 1/min verwendet werden. Somit kann in der erfindungsgemäßen Anordnung - verglichen mit einem langsamer drehenden Elektromotor - ein Elektromotor verwendet werden, der bei gleicher Leistung deutlich leichter ausgebildet ist. Das Getriebegehäuse ist unabhängig von Fahrwerkteilen ausgebildet und lediglich angeflanscht. Daher kommt es bei den möglicherweise beim Einfedervorgang minimal auftretenden Verformungen des Verbundlenkers nicht zu ei- ner Verformung des Getriebes und einer damit verbundenen Geräuschentwicklung.

Die zur schwenkbaren Anbindung des Elektromotors an den Verbundlenker vorgesehenen Gelenkeinrichtungen sind vorzugsweise als Elastomergelenke ausgeführt, die während einer Schwenkbewegung eine gewisse Veränderung der Ausrichtung der jeweiligen Schwenkachse erlauben und statische Überbestimmungen kompensieren. Die Motorschwenkachse und die Verbundlenkerachse verlaufen vorzugsweise im wesentlichen parallel, d.h. zumindest derart parallel, dass entsprechende Fluchtungsabweichungen über die Gelenkbuchsen kompensiert werden können.

Als Motorkühlung ist eine Luftkühlung vorteilhaft. Dies reduziert den Aufwand des Kühlsystems, so dass die notwendige Größe des Fahrzeugkühlers klein gehalten werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung des Elektromotors und dessen Abstützung an der Fahrwerksfeder und an dem Verbundlenker in einer Seitenansicht des Rades in Richtung der Radachse, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung aus Fig. 1 a in einer Draufsicht , Fig. 3 eine schematische Darstellung der Anordnung des Elektromotors und dessen Abstützung an der Fahrwerksfeder und an dem Verbundlenker in einer Seitenansicht des Rades in Fahrtrichtung Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist schematisch die Anordnung des Elektromotors 5 in Bezug auf die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugachse 1 gezeigt. Dargestellt ist eine Seitenansicht des Antriebsrades 2 sowie der radseitige Abschnitt des Verbundlenkers 7, die Fahrwerkfeder 4 und der Elektromotor 5. Die Fahrwerkfeder ist in zwei Federabschnitte 4a und 4b unterteilt, zwischen denen sich ein erster Lagerpunkt 4c befindet, in dem eine mit dem Elektromotor 5 verbundene Stützpfanne 5a gelagert ist. Die beiden Federabschnitte 4a und 4b haben identische Geometrie. Weiter erkennbar ist ein mit dem Elektromotor verbundener Stützarm 5b, der an einem zweiten Lagerpunkt 7a des Verbundlenkers 7 drehbar gelagert ist und dort über die Stützarmverbindung 8 mit dem Verbundlenker 7 verbunden ist.

Fig. 2 zeigt die Anordnung aus Fig. 1 in einer Draufsicht in der Längsachse der Fahrwerkfeder 4. Zusätzlich zu Fig .1 erkennbar ist ein im Antriebsrad 2 fest integriertes Getriebe 3. Dieses Getriebe 3 ist über die Gelenkwelle 6 mit dem Elektromotor 5 verbunden und besteht aus zwei (hier nicht detailliert dargestellten) hintereinander geschalteten Planetengetrieben, wobei jeweils der Eingang durch das Sonnenrad und der Ausgang durch den Planetenträger ausgebildet wird.

Fig.3 zeigt die Anordnung aus Fig.2 in einer Seitenansicht des Rades in Fahrtrichtung. Erkennbar ist, dass die erfindungsgemäße Anordnung des Elektromotors 5 die Bodenfreiheit der Gesamtanordnung nicht verringert. Ebenfalls erkennbar ist, dass sich die räumliche Erstreckung des erfindungsgemäßen Antriebssystems nahezu bauraumneutral gegenüber der bekannten Achsanordnung verhält. Erkennbar ist ebenfalls, dass die Anordnung ausreichend Raum belässt, um eine konventionelle Scheibenbremse zu integrieren.

Bezugszeichenliste

1 Kraftfahrzeugachse

2 Antriebsrad

3 Getriebe

4 Fahrwerkfeder

4a, 4b Federabschnitt

4c erster Lagerpunkt

5 Elektromotor

5a Stützpfanne

5b Stützarm

6 Gelenkwelle

7 Verbundlenker

7a zweiter Lagerpunkt

8 Stützarmverbindung