DE102009038424A1

DE102009038424A1 - Antriebsrad für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102009038424A1
Application number: DE200910038424
Authority: DE
Inventors: Elsa Eloian; Jakob Müller; Dirk Schlichte; Bernhard Paulus; Alfred Dr. Pruckner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-02-24

Abstract

Antriebsrad für Fahrzeuge, das von einer Antriebswelle angetrieben wird, die über ein innerhalb des Antriebsrads angeordnetes Getriebe mit dem Antriebsrad gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe mindestens zwei Übersetzungsstufen aufweist, die in einer Axialrichtung des Antriebsrads versetzt zueinander angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsrad für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Antriebsrad ist aus der DE 10 2007 020 209 A1 bekannt.
Kraftfahrzeuge mit herkömmlichen Antriebskonzepten weisen üblicherweise einen im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordneten Motor und ein daran angeflanschtes Getriebe auf, welches über eine Gelenkwelle ein Achsdifferential antreibt. Das Achsdifferential wiederum treibt zwei auf einander gegenüberliegenden Fahrzeugseiten angeordnete Antriebsräder an.
Für kleine Stadtfahrzeuge ist eine derartige herkömmliche Antriebsstrangstruktur nur bedingt geeignet. Um bei Kleinfahrzeugen mit Elektroantrieb zusätzlichen Stauraum zu gewinnen, wurden bereits Konzepte erwogen, bei denen jedem Antriebsrad jeweils ein Elektromotor zugeordnet ist, der in unmittelbarer Nähe des betreffenden Antriebsrads angeordnet oder sogar in das Antriebsrad integriert ist. Als Elektromotoren für derartige Fahrzeuge kommen insbesondere hochdrehende Elektromotoren in Betracht, da diese ein vergleichsweise günstiges Leistungsgewicht aufweisen. Bei der Verwendung hochdrehender Elektromotoren wird jedoch zwischen dem Elektromotor und dem Antriebsrad ein Getriebe benötigt. Eine bauliche Integration eines Elektromotors und eines Getriebes in ein Antriebsrad ist aus Bauraumgründen schwierig.
Bei herkömmlichen Konzepten, wie z. B. bei der eingangs erwähnten DE 10 2007 020 209 A1 sind daher der Elektromotor und das Getriebe „karosseriefest” verbaut, wobei das Antriebsmoment dem Antriebsrad über eine Abtriebswelle zugeführt wird. Eine derartige Anordnung bietet jedoch gegenüber herkömmlichen Antriebsstrangkonzepten nahezu keinen Bauraumvorteil.
Demgegenüber haben Radnabenmotoren ohne eine Getriebestufe in der Regel ein zu geringes Antriebsmoment. Ein weiterer Nachteil von Radnabenmotoren ist darin zu sehen, dass sie die ungefederte Masse des Fahrzeugs beträchtlich erhöhen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Antriebsrad mit in das Antriebsrad integriertem Getriebe zu schaffen.
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 ein Antriebsrad für Fahrzeuge, das von einer Antriebswelle angetrieben wird, die über ein räumlich innerhalb des Antriebsrads angeordnetes Getriebe mit dem Antriebsrad gekoppelt ist. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Getriebe mindestens zwei Übersetzungsstufen aufweist, die in einer Axialrichtung des Antriebsrads versetzt zueinander angeordnet sind. Der Begriff Axialrichtung meint eine Achse, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Antriebsrads ist.
Die Antriebswelle kann in einer Linearführung, wie sie aus der DE 10 2007 020 209 A1 bekannt ist, angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Übersetzungen der Übersetzungsstufen so gewählt, dass bei einem „Einfedern” des Antriebsrads in Bezug auf die Antriebswelle keine oder nur geringe Drehungleichförmigkeiten am Antriebsrad auftreten.
Der Begriff „Antriebsrad” umfasst eine Felge im Sinne eines „Trägerelements” für einen Reifen, der auf die Felge aufgezogen ist. Bei dem Reifen kann es sich um einen schlauchlosen Reifen handeln, wie er von herkömmlichen Fahrzeugen bekannt ist, oder um einen Reifen, bei dem zusätzlich ein Schlauch verwendet wird, der zwischen dem Reifen und der Felge angeordnet ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eine der mindestens zwei Übersetzungsstufen durch eine Zahnradstufe gebildet. Es können auch die mindestens zwei Übersetzungsstufen jeweils durch eine Zahnradstufe gebildet sein. Alternativ dazu können die Übersetzungsstufen auch durch Zugmitteltriebe gebildet sein, bzw. es kann ein Zugmitteltrieb mit einer Zahnradstufe kombiniert sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine erste Übersetzungsstufe vorgesehen, die ein erstes mit der Antriebswelle drehgekoppeltes Triebrad aufweist, welches ein auf einer Zwischenwelle angeordnetes Zwischenrad antreibt. Die zweite Übersetzungsstufe wiederum ist durch ein zweites auf der Zwischenwelle angeordnetes Triebrad, welches ein getriebenes Rad antreibt, gebildet. Das getriebene Rad ist drehfest mit dem Antriebsrad gekoppelt.
Die Räder einer jeden der mindestens zwei Übersetzungsstufen können jeweils in einem zugeordneten Gehäuse vor Schmutz, Wasser und anderen Umwelteinflüssen geschützt angeordnet sein. Um ein Einfedern des Antriebsrads bzw. der Abtriebswelle, welche drehfest mit dem Antriebsrad gekoppelt ist, gegenüber der Antriebswelle zu ermöglichen, können die beiden Übersetzungsstufen bzw. deren Gehäuse eine Scherenbewegung relativ zueinander ausführen, wobei die eine Übersetzungsstufe um die Antriebswelle und die andere Übersetzungsstufe um die Abtriebswelle, welche mit dem Antriebsrad gekoppelt ist, verschwenkt wird. Über die Zwischenwelle sind die beiden Übersetzungsstufen miteinander gekoppelt. Zusammenfassend werden mit der Erfindung insbesondere folgende Vorteile erreicht:

– sehr bauraumsparende Anordnung einer Elektromotor-Getriebeeinheit;
– kein Platzbedarf für die in der Regel lange Antriebswelle;
– vorteilhafte Getriebeübersetzung im Felgenbauraum integriert.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
1 zeigt ein Antriebsrad 1 für ein Fahrzeug. Das Antriebsrad 1 weist eine Felge 2 und einen darauf aufgezogenen Reifen 3 auf. Baulich innerhalb der Felge 2 ist ein Getriebe 4 angeordnet. Das Getriebe 4 weist eine erste Übersetzungsstufe 5 auf, die in einem ersten Getriebegehäuse 6 angeordnet ist, und zweite Übersetzungsstufe 7, die in einem zugeordneten zweiten Getriebegehäuse 8 angeordnet ist.
Das Getriebe 4 wird von einem seitlich versetzt zur Felge 2, d. h. außerhalb der Felge 2 angeordneten Elektromotor 9 angetrieben. Der Elektromotor 9 ist „außerhalb”, d. h. seitlich neben der Felge 2 angeordnet. Der Elektromotor 9 kann fest mit einem Fahrgestell (nicht dargestellt) verbunden bzw. daran befestigt sein. An Federbewegungen des Antriebsrads 1 nimmt der Elektromotor 9 somit nicht teil.
Auf einer Motorwelle 10 des Elektromotors 9 sitzt ein Antriebsritzel 11, welches mit einem auf einer Zwischenwelle 12 angeordneten ersten Zwischenrad 13 kämmt. Die seitlich bzw. axial versetzt zu der ersten Getriebestufe 5 angeordnete zweite Getriebestufe 7 weist ein ebenfalls auf der Zwischenwelle 12 angeordnetes zweites Zwischenrad 14 auf, welches mit einem Abtriebsrad 15 kämmt, das auf einer Abtriebswelle 16 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 16 treibt unmittelbar die Felge 2 bzw. das Antriebsrad 1 an.
Der Elektromotor 9 ist fest in Bezug auf eine Karosserie eines hier nicht näher dargestellten Fahrzeugs angeordnet. Das Antriebsrad 1 kann in Bezug auf den Elektromotor und die Motorwelle 10 einfedern. Beim Einfedern vollführen die beiden Übersetzungsstufen 5, 7 eine „Scherenbewegung”, wobei das erste Getriebegehäuse 6 relativ zur Motorwelle 10 und das zweite Getriebegehäuse 8 relativ zur Abtriebswelle 16 verschwenkt wird. Gekoppelt sind die beiden Getriebegehäuse 6, 8 über die Zwischenwelle 12.
Alternativ zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel können anstatt der durch Zahnräder gebildeten Übersetzungsstufen auch Übersetzungsstufen verwendet werden, die durch einen Ketten- oder Riementrieb gebildet sind. Ferner muss nicht ausschließlich mit Zahnrädern mit Außenverzahnung gearbeitet werden. Denkbar ist auch, dass das Antriebsritzel 11 anstatt mit dem Zwischenrad 13 mit einem Hohlrad (nicht dargestellt) kämmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007020209 A1 [0002, 0005, 0010]

Claims

Antriebsrad (1) für Fahrzeuge, das von einer Antriebswelle (11) angetrieben wird, die über ein innerhalb des Antriebsrads (1) angeordnetes Getriebe (4) mit dem Antriebsrad (1) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (4) mindestens zwei Übersetzungsstufen (5, 7) aufweist, die in einer Axialrichtung des Antriebsrads (1) versetzt zueinander angeordnet sind.
Antriebsrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (4) innerhalb einer Felge (2) des Antriebsrads (1) angeordnet ist.
Antriebsrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Übersetzungsstufen (5, 7) durch eine Zahnradstufe gebildet ist.
Antriebsrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Übersetzungsstufen (5, 7) durch einen Zugmitteltrieb, insbesondere durch einen Riemen- oder Kettentrieb gebildet ist.
Antriebsrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Übersetzungsstufe (5) ein erstes Triebrad (11) aufweist, welches ein auf einer Zwischenwelle (12) angeordnetes erstes Zwischenrad (13) antreibt, und dass die zweite Übersetzungsstufe (7) ein auf der Zwischenwelle (12) angeordnetes zweites Zwischenrad (14) aufweist, welches ein Abtriebsrad (15) antreibt, das drehfest mit dem Antriebsrad (1) gekoppelt ist.
Antriebsrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmotor (9) zum Antrieb des Antriebsrads (1) vorgesehen ist, der in einer Axialrichtung seitlich versetzt zu dem Antriebsrad (1) angeordnet ist.
Antriebsrad (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (9) ein Elektromotor ist.