AT7740U1 - Elektrischer zusatzantrieb für kraftfahrzeuge - Google Patents

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AT7740U1
AT7740U1 AT0050504U AT5052004U AT7740U1 AT 7740 U1 AT7740 U1 AT 7740U1 AT 0050504 U AT0050504 U AT 0050504U AT 5052004 U AT5052004 U AT 5052004U AT 7740 U1 AT7740 U1 AT 7740U1
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AT
Austria
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auxiliary drive
driven
electric motor
axle
clutches
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AT0050504U
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English (en)
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Helmut Ing Kassler
Konstantin Dipl Ing Erjawetz
Original Assignee
Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag
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Publication date
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Abstract

Ein elektrischer Zusatzantrieb für die im Normalbetrieb nicht angetriebene Achse (2) eines Kraftfahrzeuges besteht aus einem Elektromotor, einem Untersetzungsgetriebe, den beiden Achswellen und einer Trennkupplung für den Normalbetrieb. Um einen Zusatzantrieb zu schaffen, der möglichst klein baut und möglichst billig ist, treibt der Elektromotor (10) über ein Untersetzungsgetriebe (13) eine Zentralwelle (15) an, die über je eine steuerbare Kupplung (16,17) mit den beiden Achswellen (18,19) antriebsverbunden ist.

Description

AT 007 740 U1
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zusatzantrieb für die im Normalbetrieb nicht angetriebene Achse eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Elektromotor, einem Untersetzungsgetriebe, den beiden Achswellen und einer Vorrichtung zum Trennen der Antriebsverbindung im Normalbetrieb. Derartige Zusatzantriebe werden für Kraftfahrzeuge mit nur einer angetriebenen 5 Achse vorgesehen, um bei unzureichendem Reibschluß eines der angetriebenen Räder oder beider das Fahrzeug wieder flott zu machen. Sie können helfen, wenn das Fahrzeug entweder bei Glatteis und gegebenenfalls auf einer Steigung nicht anfahren kann, oder wenn es in tiefem Boden stecken geblieben ist. Naturgemäß wird der Zusatzantrieb dann nur bei kleinen Geschwindigkeiten benötigt. Ist das Fahrzeug dann flott, muss der Zusatzantrieb, um den Elektromotor nicht zu über-10 drehen und um Verluste zu vermeiden ausgekuppelt werden.
Aus der US 2003/0054913 A1 ist ein elektrischer Zusatzantrieb bekannt, bei dem der Elektromotor über ein zweistufiges Stirnradgetriebe, eine Kupplung und über ein Achsdifferentialgetriebe die beiden Achswellen antreibt. Diese Vorrichtung ist wegen des nicht sperrbaren Differentials bei kleinem Reibwert nur an einem Rad hilflos. Ausserdem nimmt sie viel Bauraum in Anspruch und ist 15 in Konstruktion und Fertigung aufwändig. Beide Nachteile sind gravierend, weil ein derartiger Zusatzantrieb ja in ein konventionelles Fahrzeug eingebaut werden soll, in dem dort kein Platz vorgesehen ist, und weil die Zusatzvorrichtung nur selten verwendet wird. Schließlich soll der Zusatzantrieb ja jenen Käufern helfen, die sich kein „richtiges“ Allradfahrzeug leisten können oder wollen. 20 Zwar ist es bei „richtigen“ Allradfahrzeugen, wie etwa im US Patent 5,699,888, beschrieben, eine der beiden von einem einzigen Verbrennungsmotor angetriebenen Achsen über zwei unabhängig voneinander steuerbare Kupplungen, eine für jede der beiden Radantriebswellen, anzutreiben. Doch ist es damit weder möglich noch vorgesehen, den Antrieb der Achse zu unterbrechen.
Es ist somit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, einen Zusatzantrieb zu schaffen, 25 der auch bei einseitig niederem Reibwert zwischen Rad und Boden wirksam ist und möglichst klein und billig baut. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass der Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe einen Zentralteil antreibt, der über je eine steuerbare Kupplung mit den beiden Achswellen antriebsverbunden ist. Wegen des Zentralteiles mit den beiden Kupplungen ist kein Achsdifferentialgetriebe mehr nötig, weil die Kupplungen Drehzahldifferenzen der Achswellen 30 ausgleichen können. Weil für das vollständige Trennen des Antriebes sowieso eine Kupplung für das auf beide Achswellen übertragene Drehmoment benötigt wird, ist die Hinzufügung einer Kupplung kein wesentlicher Mehraufwand. So ist jede der beiden Kupplungen nur einer Achswelle zugeordnet. Wenn ein Rad keine Bodenhaftung findet, wird durch verstärktes Anlegen der Kupplung auf der anderen Seite dieser ein höheres Drehmoment zugeteilt. Dadurch ist auch der Bau-35 aufwand, das Gewicht und der Raumbedarf des Zusatzantriebes bereits wesentlich verringert.
In einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist der Zentralteil ein zylindrischer Hohlkörper, der den Aussenteil beider steuerbaren Kupplungen bildet und über ein festwelliges Untersetzungsgetriebe mit dem Elektromotor antriebsverbunden ist. Bei dieser baut das gemeinsame Gehäuse der beiden Kupplungen sehr klein, aber davor ist Bauraum für das festwellige 40 Getriebe nötig.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Zentralteil eine Welle, umgibt der Elektromotor die Welle koaxial und ist das Untersetzungsgetriebe ein ebenfalls koaxiales Planetengetriebe. Das Planetengetriebe selbst ist bereits sehr klein, weil mit einem gewöhnlichen einstufigen Planetengetriebe Untersetzungen verwirklicht werden können, für die ein Stirn-45 radgetriebe zwei Stufen braucht. Der Raumbedarf ist auch achssymmetrisch, weil alle Komponenten koaxial sind, daher ist der Zusatzantrieb auch in kleinen Fahrzeugen mit tiefer Bodenplatte ohne bauliche Veränderungen unterzubringen.
Dank der Erfindung bedeutet es keinen konstruktiven Mehraufwand, die beiden Kupplungen unabhängig voneinander anzusteuern. Dadurch wird nicht nur das sonst nötige Achsdifferential so überflüssig, sondern auch die Wirkung einer steuerbaren Differentialsperre erzielt, die ein konventionelles Differential noch vergrößern und verteuern würde. Darüber hinaus ist es sogar möglich, in begrenztem Umfang Giermomente zu erzeugen. Man denke an ein in einer Haarnadelkurve steckengebliebenes Fahrzeug. Auch die Steuerung selbst ist dadurch einfach und billig, dass der Elektromotor und die Kupplungen von einem Steuergerät angesteuert werden, das seine Ein-55 gangssignale aus dem ABS - Steuergerät bezieht. 2

Claims (6)

  1. AT 007 740 U1 In Weiterverfolgung dieser Maßnahme kann die Steuerung des Elektromotors und der beiden Kupplungen in das ABS - Steuergerät integriert sein. Dann sind an dem bereits vorhandenen ABS -Steuergerät nur Programmänderungen und die Hinzufügung von drei Ausgängen erforderlich, was weder Bauraum braucht noch die Kosten merklich erhöht. Schließlich schlagen die Vorteile der 5 Erfindung besonders zu Buche, wenn die im Normalbetrieb nicht angetriebene Achse des Kraftfahrzeuges die Hinterachse ist. Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen erfindungsgemäßer Zusatzantriebe beschrieben und erläutert. Es stellen dar: Fig. 1: eine erste Ausführungsform, 10 Fig. 2: eine zweite Ausführungsform. In Fig. 1 ist von dem Kraftfahrzeug nur eine erste angetriebene Achse 1 und eine zweite im Normalbetrieb nicht angetriebene Achse 2 angedeutet. Die erste angetriebene Achse 1 wird von einem Verbrennungsmotor 3 über ein Schaltgetriebe 4 und ein Achsdifferential 5 angetrieben, das die Antriebskraft auf die beiden Halbwellen und ihre Räder 6,7 verteilt. 15 Die zweite Achse 2 hat keine Antriebsverbindung mit der ersten Achse 1, sondern einen elektrischen Zusatzantrieb 9, strichliert eingerahmt. Dieser strichlierte Rahmen enthält einen Elektromotor 10, bestehend aus einem Stator 11 und einem eine Hohlwelle bildenden Rotor 12 in dessen Innerem, ein Planetengetriebe 13, dessen ein Glied mit einem nur angedeuteten Gehäuse 14 verbunden ist, und weiters einer den Rotor 12 des Elektromotors durchsetzenden Zentralwelle 15 20 mit einer Reibungskupplung 16,17 an ihrer jeden Seite. Über die linke Reibungskupplung 16 wird steuerbar die Antriebsverbindung zur linken Achswelle 18 und über die rechte Reibungskupplung 17 wird steuerbar die Antriebsverbindung zur rechten Achswelle 19 hergestellt. So sind die Räder 20,21 angetrieben. Wenn das Kraftfahrzeug, so wie hier, mit einem ABS ausgestattet ist, hat es ein den Bremsein-25 griff in Abhängigkeit von gemessenen Raddrehzahlen (dazu die Raddrehzahlsensoren 31,32,33,34) beeinflussendes ABS - Steuergerät 30. Die Raddrehzahlsignale stehen auch für die Steuerung des Zusatzantriebes zur Verfügung, etwa über einen CAN - Bus. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Steuerung des Zusatzantriebes sogar in das ABS - Steuergerät 30 integriert. Es liefert daher auch die Ausgangssignale für die Steuerung des Zusatzantriebes: durch 30 die Leitung 35 ein Motorsteuerungssignal zur Leistungselektronik, die dem Akkumulator 40 Strom entnimmt und ihn gesteuert über die Speiseleitung 38 dem Elektromotor 10 zuführt; und durch die Leitungen 36,37, die separat generierte Steuersignale zu den beiden Kupplungen senden. Dadurch kann jede der beiden Kupplungen einzeln angesteuert werden und so die beiden Achswellen unabhängig voneinander mit der jeweils berechneten Drehzahl angetrieben werden. Werden beide 35 Kupplungen 16,17 gelöst, so ist der gesamte Zusatzantrieb abgekuppelt und kann stillgesetzt werden. In der Ausführungsform der Fig. 2 sind die Bezugszeichen entsprechender Teile um 100 erhöht. Der Hilfsantrieb wird gebildet von einem Elektromotor 110 und in einem Gehäuse 114 (strichliert angedeutet) ein von miteinander kämmenden Zahnrädern 111,112,113 gebildetes festwelliges 40 Untersetzungsgetriebe 109 und Kupplungen 116,117. Das letzte Zahnrad 113 sitzt auf dem Zentralteil, der auf nicht dargestellte Weise im Gehäuse 114 gelagert und hier ein zylindrischer Hohlkörper 115 ist. Dieser bildet die äussere Kupplungshälfte beider steuerbarer Reibungskupplungen 116,117. Entsprechend sind auch die voneinander unabhängig steuerbaren Aktuatoren 134,135 über Leitungen 136,137 angesteuert. 45 ANSPRÜCHE: 1. Elektrischer Zusatzantrieb für die im Normalbetrieb nicht angetriebene Achse (2; 102) so eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Elektromotor, einem Untersetzungsgetriebe, den beiden Achswellen und einer Vorrichtung zum Trennen der Antriebsverbindung im Normalbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10;110) über das Untersetzungsgetriebe (13; 109) einen Zentralteil (15;115) antreibt, der über je eine steuerbare Kupplung (16,17; 116, 117) mit den beiden Achswellen (18,19; 118,119) antriebsver-55 bunden ist. 3 5 AT 007 740 U1
  2. 2. Elektrischer Zusatzantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralteil (115) ein zylindrischer Hohlkörper ist, der den Aussenteil beider steuerbarer Kupplungen (116,117) bildet und über ein festwelliges Untersetzungsgetriebe (109) angetrieben ist.
  3. 3. Elektrischer Zusatzantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralteil (15) eine Welle ist, der Elektromotor (10) den Zentralteil (15) koaxial umgibt und das Untersetzungsgetriebe (13) ein ebenfalls koaxiales Planetengetriebe ist. 10
  4. 4. Elektrischer Zusatzantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) und die beiden Kupplungen (16,17; 116,117) unabhängig voneinander von einem Steuergerät (37) angesteuert werden, das seine Eingangssignale aus dem ABS -Steuergerät (30) bezieht.
  5. 5. Elektrischer Zusatzantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Elektromotors (10;110) und der beiden Kupplungen (16,17; 116,117) in das ABS - Steuergerät (30) integriert ist. 15
  6. 6. Elektrischer Zusatzantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Normalbetrieb nicht angetriebene Achse (2; 102) des Kraftfahrzeuges die Hinterachse ist. HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 20 25 30 35 40 45 50 4 55
AT0050504U 2004-07-16 2004-07-16 Elektrischer zusatzantrieb für kraftfahrzeuge AT7740U1 (de)

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