DE102010017966A1 - Fahrzeug mit elektrischem Antrieb - Google Patents

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Abstract

Für ein Fahrzeug, das ausschließlich mittels einer Elektromaschine antreibbar ist oder als Hybridfahrzeug ausgebildet ist, werden unterschiedliche Achskonzepte aufgezeigt. Das Fahrzeug weist eine Vorder- und eine Hinterachse sowie mindestens einen Antrieb, der eine elektrische Maschine umfasst, zum Antreiben mindestens eines Rades einer der Achsen auf.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb.
  • Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen können ausschließlich elektrisch mittels einer elektrischen Maschine angetrieben werden. Fahrzeuge finden auch als Hybridfahrzeuge Verwendung, die mit einer Elektromaschine und einem nicht elektrischen weiteren Antrieb, insbesondere einem Verbrennungsmotor ausgerüstet sind. Der Verbrennungsmotor kann entweder nur einen Energiespeicher, insbesondere einen elektrischen Energiespeicher, wie z. B. eine Fahrzeugbatterie laden (serieller Hybrid) oder mechanisch mit einer Antriebswelle gekoppelt sein (paralleler Hybrid) oder beides. Um dabei den Kraftstoffverbrauch bzw. den Energieverbrauch des Hybridfahrzeuges senken zu können, wird die Elektromaschine beim Abbremsen des Fahrzeuges als Generator verwendet und damit der Energiespeicher aufgeladen. Die Elektromaschine wirkt somit als elektromotorische Bremse und rekuperiert Energie. Zusätzlich oder alternativ dazu ist ein zumindest zusätzlicher Betrieb der Elektromaschine als Motor vorgesehen. Dadurch ist, zusätzlich zum Antrieb des Hybridfahrzeugs durch den Verbrennungsmotor, ein zusätzlicher elektrischer Antrieb (Boosten) möglich. Weiterhin kann ein ausschließlich elektrisches Fahren mit der Elektromaschine vorgesehen sein, beispielsweise bei Kurzstrecken mit Emissionsbeschränkungen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unterschiedliche Achskonzepte für ein Fahrzeug, das ausschließlich mittels einer Elektromaschine antreibbar ist oder als Hybridfahrzeug ausgebildet ist, aufzuzeigen.
  • Die Erfindung sieht ein Fahrzeug mit Vorder- und Hinterachse vor, sowie mit mindestens einem Antrieb, der eine elektrische Maschine zum Antreiben mindestens eines Rades einer der Achsen, somit der Vorderachse oder der Hinterachse aufweist.
  • Der Antrieb des Fahrzeuges kann neben der elektrischen Maschine einen nicht elektrischen Antrieb, insbesondere einen Verbrennungsmotor aufweisen.
  • Der Antrieb, wobei es sich hierbei nur um die elektrische Maschine handeln kann oder um den Hybridantrieb, kann vor oder hinter der dem Antrieb zugeordneten Achse angeordnet sein. Der Hybridantrieb ist durch eine elektrische Maschine und einen nicht elektrischen Antrieb, insbesondere Verbrennungsmotor, gebildet.
  • Mittels des Antriebs kann mindestens ein Rad antreibbar sein. Gleichfalls besteht die Möglichkeit, alle Räder der Achse mittels des Antriebs anzutreiben. Insbesondere dann, wenn der Antrieb ausschließlich aus der elektrischen Maschine besteht, lässt sich das Antriebskonzept des Antriebs eines Rades mittels des Antriebs verwirklichen.
  • Die elektrische Maschine kann als Direktantrieb ausgebildet sein oder aber zusätzlich eine Gelenkwelle vorgesehen sein, die die elektrische Maschine und das Rad verbindet. Der Direktantrieb kann eine kurze Welle zwischen der elektrischen Maschine und dem Rad sein oder aber es kann die elektrische Maschine als Radnabenmotor ausgebildet sein.
  • Die Übertragung des Drehmoments vom Antrieb auf das mindestens eine Rad oder alle Räder der Achse kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, insbesondere unter der Verwendung eines Winkelgetriebes, eines Differentialgetriebes, eines Stirnradgetriebes oder eines Planetengetriebes, gegebenenfalls in Kombination unterschiedlicher Getriebe.
  • Sind besondere Platzverhältnisse im Bereich der Achse zu berücksichtigen, kann diese durchaus als Portalachse ausgebildet sein. Hierbei kann die Orientierung der Portalachse beliebig sein, je nach den Platzverhältnissen. Somit kann das Portal insbesondere nach oben, unten, vorn oder hinten gerichtet sein, jeweils bezogen auf die Orientierung des Fahrzeuges bzw. dessen Vorwärtsfahrtrichtung.
  • Jeder Achse kann eine elektrische Maschine zugeordnet sein, wobei das Drehmoment dieser elektrischen Maschine unter Zwischenschaltung eines Getriebes auf die beiden Räder dieser Achse übertragen wird. Andererseits ist es denkbar, jeder Achse zwei elektrische Maschinen zuzuordnen. In diesem Fall treibt die jeweilige elektrische Maschine ein dieser zugeordnetes Rad an. In letztgenanntem Fall können durchaus beide Räder der Achse mittels einer Gelenkwelle und dieser zugeordnetem Differential antreibbar sein.
  • Insbesondere für den Fall, dass der Antrieb der Räder der Achse ausschließlich elektrisch mittels mindestens einer elektrischen Maschine erfolgt, ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine in Längsrichtung oder in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist.
  • Insbesondere für den Fall, dass der Antrieb der Räder sowohl mittels mindestens einer elektrischen Maschine als auch nicht elektrisch, insbesondere mittels eines Verbrennungsmotors erfolgt, ist die elektrische Maschine in Längsrichtung oder in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet.
  • Die Anordnung der elektrischen Maschine in Längsrichtung bzw. in Querrichtung des Fahrzeugs richtet sich nach den Platzverhältnissen, insbesondere den Platzverhältnissen für die einzubauende elektrische Maschine.
  • Im Antriebsstrang der elektrischen Maschine und/oder des nicht elektrischen Antriebs zu dem Rad bzw. zu den Rädern der Achse kann mindestens eine Kupplung angeordnet sein. Bei dieser handelt es sich beispielsweise um eine mechanische Kupplung oder eine Viskosekupplung (beispielsweise Hang-on-Kupplung). Die Kupplung ist beispielsweise im Antriebsstrang zwischen dem nicht elektrischen Antrieb und der elektrischen Maschine angeordnet oder zwischen der elektrischen Maschine und dem dieser zugeordneten Rad bzw. den dieser zugeordneten Rädern angeordnet.
  • Der nicht elektrische Antrieb, insbesondere der Verbrennungsmotor, treibt vorzugsweise über eine längs des Fahrzeugs und mittig, somit in der Längsachse des Fahrzeugs angeordnete Welle die Räder der Achse an und es ist die elektrische Maschine parallel zur Welle und außermittig angeordnet oder in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet.
  • Bei Verwirklichung des Hybridkonzepts kann der Verbrennungsmotor vorne, hinten oder in der Mitte des Fahrzeugs angeordnet sein, somit als Frontmotor, Heckmotor oder Mittelmotor ausgebildet sein.
  • In der nachfolgenden Zeichnung sind bevorzugte Achskonzepte unter Verwendung eines rein elektrischen Antriebs bzw. eines Hybridantriebes, stark vereinfacht, veranschaulicht.
  • Die 1 bis 4 veranschaulichen vier unterschiedliche Achskonzepte bei einer längs eingebauten elektrischen Maschine, ohne mechanischen Antrieb.
  • Die 2.1 bis 2.8 zeigen acht unterschiedliche Achskonzepte für eine längs eingebaute elektrische Maschine mit zusätzlichem mechanischen Antrieb.
  • Die 3.1 bis 3.14 zeigen vierzehn unterschiedliche Achskonzepte für eine quer eingebaute elektrische Maschine ohne mechanischen Antrieb.
  • Die 4.1 bis 4.12 zeigen zwölf unterschiedliche Achskonzepte für eine quer eingebaute elektrische Maschine mit zusätzlichem mechanischen Antrieb.
  • Die veranschaulichten Varianten finden insbesondere bei einem Fahrzeug Verwendung, das einen Allradantrieb aufweist. Die jeweils nicht gezeigte zweite Achse wird vorzugsweise mittels eines Verbrennungsmotors angetrieben, der bei den Konzepten gemäß den 2.1 bis 2.8 und 4.1 bis 4.12 dem zusätzlichen Antreiben der mittels der elektrischen Maschine antreibbaren anderen Achse dient.
  • 1. Elektrische Maschine längs, ohne mechanischen Allrad
  • Die 1.1 und 1.2 zeigen Achskonzepte mit zwei elektrischen Maschinen, die 1.3 und 1.4 Achskonzepte mit einer elektrischen Maschine.
  • 1.1 zeigt eine Achse eines Personenkraftwagens, konkret eine Vorderachse 1 des Personenkraftwagens in einer Draufsicht. Diese Achse 1 weist zwei Räder 2 auf. Veranschaulicht ist die Anordnung in einer Draufsicht, wobei, bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeuges, dieses, bezogen auf die Orientierung der Darstellung, von rechts nach links fährt.
  • Diese vorgenannten Details betreffend Achse 1 und Rad 2, weitere nachstehend erörterte Bauteile des Fahrzeugs, sowie die genannte Orientierung gilt auch für die Beschreibung der nachfolgenden Figuren.
  • Gemäß dem Konzept nach 1.1 sind zwei in Längsrichtung des Fahrzeuges angeordnete elektrische Maschinen 3 hinter der Achse 1 positioniert. Jede Maschine 3 dient dem Antreiben eines Rades. Die Maschinen sind parallel zueinander angeordnet und jeweils benachbart dem zugeordneten Rad 2 positioniert. Die jeweilige elektrische Maschine 3 treibt über ein Getriebe 4, das als Winkelgetriebe ausgebildet ist, eine in Achsrichtung angeordnete Gelenkwelle 5 an, die mit dem diesem zugeordneten Rad 2 verbunden ist. Die jeweilige gezeigte Achse 1 kann durchaus auch die Hinterachse des Fahrzeugs sein.
  • Eine Ausgangswelle 6 der elektrischen Maschine 3 treibt über ein Getriebe 4, das als Winkelgetriebe ausgebildet ist, eine in Querrichtung des Fahrzeuges angeordnete Gelenkwelle 5 an, die mit dem Rad 2 verbunden ist. Die elektrische Maschine 3 befindet sich hinter der Achse 1.
  • 2. Elektrische Maschine längs, mit mechanischem Allrad
  • Das Konzept gemäß 1.2 unterscheidet sich von demjenigen nach 1.1 dadurch, dass die beiden elektrischen Maschinen 3 vor der Achse 1 angeordnet sind.
  • Bei dem Konzept gemäß 1.3 ist nur eine elektrische Maschine 3 vorgesehen, die über ein Getriebe 4, das als Differentialgetriebe ausgebildet ist, zwei Gelenkwellen 5 antreibt, die mit den beiden Rädern 2 verbunden sind.
  • Das Konzept gemäß 1.4 unterscheidet sich von demjenigen gemäß 1.3 nur dadurch, dass die elektrische Maschine 3 vor der Achse 1 angeordnet ist.
  • Die 2.1 und 2.2 zeigen Achskonzepte mit zwei elektrischen Maschinen, die 2.3 bis 2.8 Achskonzepte mit einer elektrischen Maschine.
  • Das Konzept gemäß 2.1 geht vom Konzept gemäß 1.1 aus. Allerdings wirkt beim Konzept nach 2.1 der mechanische Antrieb, insbesondere die Ausgangswelle 7 eines einem Verbrennungsmotor nachgeschalteten Getriebes mit einer Kupplung 8 zusammen. Diese ist ausgangsseitig mit einem Getriebe 4, das als Differentialgetriebe ausgebildet ist, verbunden, von dem zwei Querwellen 9 abgehen, die über diesen zugeordnete Getriebe, die als Winkelgetriebe ausgebildet sind, mit den Ausgangswellen 6 der beiden elektrischen Maschinen 3 zusammenwirken. Bei geöffneter Kupplung 8 ist die Achse 1 ausschließlich elektrisch antreibbar. Bei geschlossener Kupplung 8 kann die Achse 1 ausschließlich mechanisch oder aber Hybrid angetrieben werden, je nach dem, ob die elektrischen Maschinen 3 in Betrieb sind.
  • Das Konzept nach 2.1 verwirklicht eine Portalachse, die gemäß Darstellung in 2.1 nach hinten orientiert ist. Genauso könnte die Portalachse bezüglich der Achse 1 symmetrisch angeordnet sein, somit nach vorn orientiert sein oder aber senkrecht zur Blattebene der Zeichnung, demnach nach oben oder unten orientiert sein. Die Orientierung hängt von den Platzverhältnissen im Bereich der Achse ab.
  • Das Konzept gemäß 2.2 unterscheidet sich von demjenigen nach 2.1 dadurch, dass der Kraftschluss vom Verbrennungsmotor über die Kupplung 7 nicht über die elektrischen Maschinen 3 erfolgt, sondern das im Kraftschluss unmittelbar hinter der Kupplung 8 befindliche Getriebe 4, das als Differentialgetriebe ausgebildet ist, unmittelbar über die diesem Getriebe 4 zugeordneten Querwellen 9 mit dem Winkelgetriebe 4 zusammenwirkt, mit dem auch die Ausgangswellen 6 der elektrischen Maschinen 3 zusammenwirken.
  • Gemäß dem Konzept nach 2.3 ist die Ausgangswelle 6 der elektrischen Maschine 3, die gleichfalls die Ausgangswelle 7 des Verbrennungsmotors darstellt, über die Kupplung 8 mit dem Getriebe 4, das als Differentialgetriebe ausgebildet ist, verbunden. Das Differentialgetriebe 4 ist, wie zum Konzept nach 1.3 gezeigt, über die Gelenkwellen 5 mit den Rädern 2 verbunden. Die Kupplung 8 ist beispielsweise als Hangon-Kupplung ausgebildet.
  • Das Konzept gemäß 2.4 unterscheidet sich von demjenigen nach 2.3 dadurch, dass die Kupplung 8, bezogen auf die Antriebsrichtung, nicht hinter der elektrischen Maschine 3, sondern vor der elektrischen Maschine 3 angeordnet ist. Bei geöffneter Kupplung ist ein rein elektromotorischer Antrieb der Achse 1 möglich.
  • Bei dem Konzept gemäß 2.5 ist die elektrische Maschine 3 vor der Achse 1 und die Kupplung 8 zwischen Achse und Verbrennungsmotor, hinter der Achse 1, angeordnet. Bei geöffneter Kupplung 8 kann das Fahrzeug rein elektrisch betrieben werden.
  • Bei dem Achskonzept gemäß 2.6 ist die Abtriebswelle 7 des Getriebes, das dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist, über die Kupplung 8 mit dem Differentialgetriebe 4 verbunden, über das mittels der Gelenkwellen 5 die Räder 2 angetrieben werden. Im Drehmomentenfluss vor der Kupplung 8 wirkt die Ausgangswelle mit einem Verbindungselement 10 zusammen, das mit der Ausgangswelle 6 der elektrischen Maschine 3 zusammenwirkt. Die elektrische Maschine 3 ist parallel zur Ausgangswelle 7 angeordnet. Das Verbindungselement 10 kann auf unterschiedliche Art und Weise gestaltet sein, beispielsweise als Stirnradgetriebe, Kettentrieb oder dergleichen. Bei diesem Konzept sind die Kupplung 8, die elektrische Maschine 3 und das Verbindungselement 10 auf der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite der Achse 1 angeordnet, insbesondere hinter der Achse 1.
  • Diese asymmetrische Anordnung der elektrischen Maschine 2, allgemein eine asymmetrische Anordnung der elektrischen Maschine 3, ist von Vorteil, wenn nur im Bereich eines Rades 2 ausreichend Platz zur Unterbringung der elektrischen Maschine 3 vorhanden ist.
  • Das Achskonzept gemäß 2.7 orientiert sich an demjenigen gemäß 2.5. Allerdings ist die elektrische Maschine 3 auf der Seite der Achse 1 angeordnet, auf der sich die Kupplung 8 befindet, und außermittig zur Ausgangswelle 7 angeordnet. Die Ausgangswelle 6 der elektrischen Maschine 3 wirkt über ein Kegelradgetriebe 11 mit dem Differential 4, das die Gelenkwellen 5 beaufschlagt, zusammen.
  • Das Konzept gemäß 2.8 entspricht im Wesentlichen demjenigen gemäß 2.6, mit dem Unterschied, dass das Verbindungselement 10 nicht, bezogen auf die Momenteneinleitung vor der Kupplung 8, mit der Ausgangswelle 7 zusammenwirkt, sondern hinter der Kupplung 8, demnach unmittelbar vor dem Differentialgetriebe 4 angeordnet ist. Entsprechend dem Konzept gemäß 2.4 lässt sich bei geöffneter Kupplung die Achse 1 rein elektrisch antreiben.
  • 3. Elektrische Maschine quer, ohne mechanischen Allrad
  • Die 3.1 bis 3.6 zeigen für diverse Konzepte die Verwendung einer elektrischen Maschine 3. Die 3.7 bis 3.14 zeigen die Verwendung zweier elektrischer Maschinen 3 für die unterschiedlichen Konzepte.
  • Beim Konzept gemäß 3.1 ist die elektrische Maschine 3 koaxial zur Achse 1 bzw. den Gelenkwellen 5 angeordnet. Die elektrische Maschine umfasst ein Getriebe, das über ein weiteres Getriebe 4, das als Differential ausgebildet ist, mit den Gelenkwellen 5 verbunden ist. Dieses Getriebe der elektrischen Maschine 3 kann als Planetengetriebe oder Stirnradgetriebe ausgebildet sein.
  • Das Achskonzept gemäß 3.2 unterscheidet sich von dem gemäß 3.1 dadurch, dass die elektrische Maschine koaxial zur Achse 1 bzw. den Gelenkwellen 5 angeordnet ist. Über ein Getriebe 4 der elektrischen Maschine 3 wird das Drehmoment auf das Differentialgetriebe 4, das mit den beiden Gelenkwellen 5 zusammenwirkt, übertragen. In der 3.2 ist die elektrische Maschine 3 hinter der Achse 1 gezeigt. Sie könnte genauso vor, unter oder über der Achse 1 angeordnet sein.
  • Das Konzept gemäß 3.3 unterscheidet sich von demjenigen nach 3.2 dadurch, dass das außermittige Differentialgetriebe 4, das mit den beiden Gelenkwellen 5 verbunden ist, nicht näher zu dem einen Rad 2, sondern näher zu dem anderen Rad 2 angeordnet ist. Beim Konzept gemäß 3.3 ist eine Anordnung der elektrischen Maschine 3 vor der Achse 1 veranschaulicht.
  • Beim Konzept gemäß 3.4 ist die elektrische Maschine 3 über dem Differential 4 angeordnet, und es weist die elektrische Maschine 3 ein Getriebe, beispielsweise ein Stirnradgetriebe oder ein Planetengetriebe zum Übertragen der Bewegung des Rotors der elektrischen Maschine 3 auf das Differential 4 auf.
  • Das Konzept gemäß 3.5 unterscheidet sich von demjenigen gemäß 3.1 dadurch, dass die Gelenkwellen 5, ausgehend vom Differentialgetriebe 4, nicht durchgängig sind, sondern die Achsanordnung als Portalachse ausgebildet ist, demnach jedem Rad 2 ein zusätzliches Getriebe, insbesondere Stirnradgetriebe 4, zugeordnet ist.
  • Das Konzept gemäß 3.6 unterscheidet sich von demjenigen nach 3.5 dadurch, dass statt der koaxialen Anordnung der elektrischen Maschine bezüglich der Antriebswellen 12 zum Stirnradgetriebe 4 eine nicht koaxiale Anordnung der elektrischen Maschine 3 zu den Wellen 12 vorgesehen ist, und zum Übertragen der Bewegung der elektrischen Maschine 3 auf das Differentialgetriebe 4, das mit den beiden Antriebswellen 12 verbunden ist, ein weiteres Getriebe, insbesondere ein Stirnradgetriebe vorgesehen ist. Auch dieses Konzept gemäß 3.6 betrifft ein Portalachskonzept.
  • Bei dem Konzept gemäß 3.7 sind zwei elektrische Maschinen 3, wie veranschaulicht, nebeneinander oder durchaus auch übereinander angeordnet, und es sind die elektrischen Maschinen 3 im Bereich deren einander abgewandten Enden über Getriebe 4, insbesondere Stirnradgetriebe und/oder Planetengetriebe mit der Gelenkwelle 5 verbunden, die mit dem zugeordneten Rad 2 verbunden ist.
  • Bei dem Konzept gemäß 3.8 ist keine Achswelle vorgesehen, sondern es ist dem jeweiligen Rad 2 eine elektrische Maschine 3 zugeordnet, die über ein Getriebe 4, insbesondere ein Stirnradgetriebe und/oder ein Planetengetriebe das zugeordnete Rad antreibt. Bei diesem Konzept ist die jeweilige elektrische Maschine 3 und/oder das mit dieser zusammenwirkende Getriebe 4 im Fahrzeugchassis gelagert. Die elektrischen Maschinen 3 sind vor der Drehachse der Räder 2 angeordnet.
  • Das Konzept gemäß 3.9 weist zwei in Querrichtung des Fahrzeugs hintereinander angeordnete elektrische Maschinen 3 auf. Die jeweilige Maschine 3 ist über ein Getriebe 4, insbesondere ein Stirnradgetriebe und/oder Planetengetriebe und eine von diesem Getriebe 4 abgehende Gelenkwelle 5 mit dem Rad 2 verbunden. Auch bei diesem Konzept ist keine durchgängige Antriebswelle vorgesehen.
  • Das Konzept gemäß 3.10 unterscheidet sich von demjenigen nach 3.9 dadurch, dass die Gelenkwellen 5 wesentlich länger ausgebildet sind, so dass die Getriebe 4 zwischen den Enden der Gelenkwellen 5 angeordnet sind und sich die elektrische Maschinen 3 neben den Gelenkwellen 5 befinden.
  • Beim Konzept gemäß 3.11 ist konzentrisch zur kurzen Gelenkwelle 5 jeweils eine elektrische Maschine 3 angeordnet, somit in unmittelbarer Nachbarschaft des Rades 2. Die jeweilige elektrische Maschine 3 und das dieser zugeordnete Rad 2 verbindet somit eine kurze Gelenkwelle 5.
  • Bei dem Achskonzept gemäß 3.12 sind zwei elektrische Maschinen 3 vorgesehen, die über Gelenkwellen 5 mit den Rädern 2 verbunden sind. Die beiden elektrischen Maschinen sind mittels Querwellen 9 und ein den Querwellen zugeordnetes Differential 4 verbunden, bei dem es sich beispielsweise um ein sperrbares Differential handelt.
  • Beim Achskonzept gemäß 3.13 sind mit den Rädern 2 elektrische Maschinen 3, die als Radnabenmotoren ausgebildet sind, verbunden, wobei die Ausgangswellen der elektrischen Maschinen mittels einer Verbindungswelle 9 verbunden sind und dieser Verbindungswelle 9 ein Getriebe 4 zugeordnet ist, das als Differential ausgebildet ist, um Fraktionsprobleme zu eliminieren.
  • 3.14 zeigt ein Achskonzept, das gegenüber demjenigen gemäß 3.13 weiter vereinfacht ist, indem nur zwei unmittelbar an den Rädern 2 angreifende elektrische Maschinen 3, die als Radnabenmotoren ausgebildet sind, vorgesehen sind.
  • 4. Elektrische Maschine quer, mit mechanischem Allrad
  • Die 4.1 bis 4.6 veranschaulichen diverse Konzepte unter Verwendung einer elektrischen Maschine, die 4.7 bis 4.12 diverse Konzepte unter Verwendung zweier elektrischer Maschinen.
  • 4.1 zeigt ein Achskonzept entsprechend dem gemäß 2.5, allerdings mit Anbindung der vor der Achse 1 befindlichen, parallel zur Achse 1 angeordneten elektrischen Maschine 3 über ein Getriebe 4, insbesondere ein Stirnradgetriebe und/oder ein Planetengetriebe an das Differential, das mit den beiden Gelenkwellen 5 verbunden ist. Grundsätzlich wäre es denkbar, im Antriebsstrang der elektrischen Maschine 3 zum Differential 4 eine Kupplung vorzusehen, so dass das Fahrzeug ausschließlich mittels des Verbrennungsmotors bei geschlossener motorseitiger Kupplung 8 als Allrad betrieben werden kann.
  • Beim Achskonzept gemäß 4.2 entspricht die Anbindung der elektrischen Maschine 3 an das Differentialgetriebe 4 derjenigen gemäß dem Antriebskonzept gemäß 4.1. Allerdings ist der Ausgangswelle 7 keine Kupplung zugeordnet, sondern es ist der jeweiligen Gelenkwelle 5 eine Kupplung 8 zugeordnet.
  • Das Achskonzept gemäß 4.3 entspricht demjenigen gemäß 3.4, mit dem Unterschied, dass über den Antriebsstrang des Verbrennungsmotors, somit die Ausgangswelle 7 mit Kupplung 8, das Drehmoment über ein Kegelradgetriebe 11 in die Gelenkwellen 5 eingeleitet wird.
  • Das Achskonzept gemäß 4.4 entspricht im Wesentlichen demjenigen nach 4.3, mit dem Unterschied, dass die Achse als Portalachse ausgebildet ist.
  • Bei dem Achskonzept gemäß 4.5 ist der Ausgangswelle 7 des Getriebes des Verbrennungsmotors eine Kupplung 8 zugeordnet, die abtriebsseitig mit dem Differentialgetriebe 4 zusammenwirkt, das mittels der Gelenkwellen 5 mit den Rädern 2 verbunden ist. Dieses Getriebe 4 ist, bezogen auf die Längserstreckung des Fahrzeuges, außermittig angeordnet. Mit der Ausgangswelle 7 wirkt auf der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite der Kupplung über ein Kegelradgetriebe 11 die querliegende elektrische Maschine zusammen, die symmetrisch zur Mittellängsachse des Fahrzeugs angeordnet ist.
  • Das Achskonzept gemäß 4.6 unterscheidet sich von demjenigen nach 4.5 dadurch, dass das Kegelradgetriebe 11 zwischen der Kupplung und dem Differentialgetriebe 4 auf die Ausgangswelle 7 wirkt. Bei geöffneter Kupplung kann das Fahrzeug somit rein elektrisch betrieben werden.
  • Das Achskonzept gemäß der 4.7 zeigt zwischen dem Differentialgetriebe 4 und dem zugeordneten Rad 2 angeordnet jeweils, ausgehend vom Differentialgetriebe, zunächst eine elektrische Maschine 3 und dann eine Kupplung 8. Eine Ausgangswelle 7 vom Getriebe des Verbrennungsmotors wirkt mit dem Differentialgetriebe 4 zusammen.
  • Das Antriebskonzept gemäß der 4.8 unterscheidet sich von demjenigen nach der 4.7 dadurch, dass die beiden den Gelenkwellen 5 zuordneten Kupplungen 8 entfallen und dass stattdessen zwischen dem Getriebe des Verbrennungsmotors und dem Differentialgetriebe 4, benachbart dem Differentialgetriebe 4, eine Kupplung 8 vorgesehen ist.
  • Das Achskonzept gemäß der 4.9 unterscheidet sich von demjenigen gemäß der 4.8 dadurch, dass die elektrischen Maschinen 3 nicht koaxial zu den Gelenkwellen 5 angeordnet sind, sondern in Abstand, parallel zu diesen. Die jeweilige elektrische Maschine 3 ist über ein Getriebe 4, das als Stirnradgetriebe und/oder Planetengetriebe ausgebildet ist, mit der zugeordneten Gelenkwelle 5 verbunden.
  • Das Achskonzept gemäß 4.10 entspricht weitgehend demjenigen nach 4.8, mit dem Unterschied, dass dort eine Portalachse verwirklicht ist. Demzufolge wird das Drehmoment über das Differentialgetriebe 4 in die diesem zugeordnete jeweilige elektrische Maschine 3 und von dort über das Getriebe 4, das als Stirnradgetriebe und/oder Planetengetriebe ausgebildet ist, in die Gelenkwelle 5 eingeleitet.
  • Beim Achskonzept gemäß 4.11 sind zwei Getriebe 4, die als Stirnradgetriebe und/oder Planetengetriebe ausgebildet sind, mit den beiden elektrischen Maschinen 3 und den beiden Gelenkwellen 5 verbunden und es ist zusätzlich den beiden elektrischen Maschinen 3 ein als Differentialgetriebe ausgebildetes Getriebe 4 zugeordnet, über dass das Moment eines Verbrennungsmotors über die Ausgangswelle 7 eingeleitet werden kann. Dieser Ausgangswelle 7 ist eine Kupplung 8 zugeordnet.
  • Das Achskonzept gemäß der 4.12 entspricht demjenigen gemäß der 3.13, mit dem Unterschied, dass auch die Ausgangswelle 7, der eine Kupplung 8 zugeordnet ist, mit dem Differentialgetriebe 4 zusammenwirkt.

Claims (15)

  1. Fahrzeug mit Vorder- und Hinterachse sowie mit mindestens einem Antrieb, der eine elektrische Maschine zum Antreiben mindestens eines Rades einer der Achsen aufweist.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Antrieb zusätzlich einen nicht elektrischen Antrieb, insbesondere einen Verbrennungsmotor aufweist.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Antrieb vor, hinter, über oder unter der dem Antrieb zugeordneten Achse angeordnet ist.
  4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens ein Rad oder alle Räder der Achse mittels des Antriebs antreibbar sind.
  5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens ein Rad oder alle Räder der Achse mittels des Antriebs über ein Winkelgetriebe, ein Differentialgetriebe, ein Stirnradgetriebe oder ein Planetengetriebe antreibbar sind.
  6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische Maschine als Direktantrieb ausgebildet ist oder eine Gelenkwelle die elektrische Maschine und das Rad verbindet.
  7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Achse als Portalachse ausgebildet ist, insbesondere als Portalachse mit Orientierung nach oben, unten, vorn oder hinten ausgebildet ist.
  8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder Achse ein oder zwei elektrische Maschinen zugeordnet sind.
  9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Räder einer Achse mittels Gelenkwellen und diesen zugeordnetem Differential antreibbar sind.
  10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Antrieb der Räder der Achse ausschließlich elektrisch mittels mindestens einer elektrischen Maschine erfolgt und die elektrische Maschine in Längsrichtung oder in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist.
  11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Antrieb der Räder der Achse elektrisch mittels mindestens einer elektrischen Maschine und nicht elektrisch, insbesondere mittels eines Verbrennungsmotors erfolgt und die elektrische Maschine in Längsrichtung oder in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist.
  12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei im Antriebsstrang der elektrischen Maschine und/oder des nicht elektrischen Antriebs zu dem Rad bzw. den Rädern der Achse mindestens eine Kupplung angeordnet ist.
  13. Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die Kupplung im Antriebsstrang zwischen dem nicht elektrischen Antrieb und der elektrischen Maschine angeordnet ist.
  14. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei der nicht elektrische Antrieb eine längs des Fahrzeugs und mittig angeordnete Welle antreibt und die elektrische Maschine parallel zur Welle und außermittig angeordnet ist oder in Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist.
  15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei der Verbrennungsmotor als Frontmotor, Heckmotor oder Mittelmotor ausgebildet ist.
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