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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Antriebsrad, eine Antriebswelle zum Antreiben des Antriebsrads und ein Getriebe mit wenigstens zwei baulich getrennten Übersetzungsstufen, die jeweils ein Eingangsrad und ein Ausgangsrad aufweisen und eine Relativbewegung in Form einer scherenartigen Schwenkbewegung zueinander ausführen können, um hierdurch eine Federbewegung des Antriebsrads relativ zu der Antriebswelle zu ermöglichen, wobei das Antriebsrad über das Getriebe mit der Antriebswelle über das Getriebe gekoppelt ist.
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Ein Antriebsrad der betreffenden Art ist aus der
DE 10 2009 038 424 A1 bekannt. Bei Federbewegungen (Einfedern und Ausfedern) des Antriebsrads relativ zu der Antriebswelle treten Drehungleichförmigkeiten am Antriebsrad auf. Unter Drehungleichförmigkeiten werden unerwünschte Drehgeschwindigkeits- und/oder Drehmomentschwankungen am Antriebsrad verstanden. Es wird vorgeschlagen; dass die Übersetzungsverhältnisse der Übersetzungsstufen so gewählt sind, dass bei einem Einfedern (und ebenso auch beim Ausfedern) des Antriebsrads in Bezug auf die Antriebswelle keine oder nur geringe Drehungleichförmigkeiten am Antriebsrad auftreten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Hinblick auf Drehungleichförmigkeiten verbesserte Antriebseinrichtung gemäß der eingangs genannten Art anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Antriebsrad, eine Antriebswelle zum Antreiben des Antriebsrads und ein Getriebe mit wenigstens zwei baulich getrennten Übersetzungsstufen, die jeweils ein Eingangsrad und ein Ausgangsrad aufweisen und eine Relativbewegung und insbesondere scherenartige Bewegung zueinander ausführen können, um hierdurch eine Federbewegung (d. h. ein Einfedern und ein Ausfedern) des Antriebsrads relativ zu der Antriebswelle zu ermöglichen, wobei das Antriebsrad über das Getriebe mit der Antriebswelle gekoppelt ist, wobei vorgesehen ist, dass das Eingangsrad und das Ausgangsrad jeweils über ein Zwischenrad miteinander verbunden sind, um unabhängig oder zumindest weitgehend unabhängig von den Übersetzungsverhältnissen in den Übersetzungsstufen Drehungleichförmigkeiten am Antriebsrad bei den Federbewegungen des Antriebsrads relativ zu der Antriebswelle im Wesentlichen zu vermeiden oder zumindest deutlich zu reduzieren.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ist das Antriebsrad der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung mit einer integrierten Ausgleichs- bzw. Kompensationsfunktion für durch Federbewegungen verursachte Drehungleichförmigkeiten ausgestattet, wobei diese Ausgleichs- bzw. Kompensationsfunktion unabhängig oder weitgehend unabhängig von den Übersetzungen bzw. Übersetzungsverhältnissen in den Übersetzungsstufen arbeitet. Dem steht nicht entgegen, dass die Übersetzungsstufen des Getriebes in geeigneter Weise ausgelegt und/oder kombiniert werden können oder müssen, um eine gewünschte Gesamtübersetzung bei gleichzeitiger Kompensation von Drehungleichförmigkeiten darzustellen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die beiden Übersetzungsstufen des Getriebes in einer Axialrichtung des Antriebsrads versetzt zueinander angeordnet und in separaten Gehäusen bzw. Getriebegehäusen untergebracht bzw. angeordnet sind.
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Das Getriebe der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung kann eine insbesondere direkt (d. h. ohne Zwischenschaltung einer weiteren Übersetzung) mit dem Antriebsrad (bzw. dessen Felge) verbundene oder verbindbare Abtriebswelle aufweisen, wobei die Antriebswelle und die Abtriebswelle nicht fluchtend bzw. exzentrisch zueinander angeordnet sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Antriebswelle mit der ersten Übersetzungsstufe des Getriebes und die Abtriebswelle mit der zweiten Übersetzungsstufe des Getriebes verbunden ist. Die beiden Übersetzungsstufen sind über eine Nebenwelle, die auch als Zwischenwelle bezeichnet werden kann, miteinander verbunden.
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Die Eingangsräder treiben über die Zwischenräder die Ausgangsräder an, was insbesondere durch kämmenden Eingriff erfolgt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Zwischenräder auf separaten in den jeweiligen Gehäusen der Übersetzungsstufen gehaltenen Zwischenachsen angeordnet und auf diese Weise im Getriebe befestigt sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Zwischenräder identisch ausgebildet sind, was sich insbesondere auf den Durchmesser und die Anzahl der Zähne bezieht. Die Zwischenräder können jedoch auch unterschiedlich ausgebildet sein.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Übersetzungsstufen jeweils ein Eingangsrad und ein Ausgangsrad aufweisen, wobei die Ausgangsräder als Hohlräder ausgebildet sind, in denen die Eingangsräder kämmen. Unter einem Hohlrad wird insbesondere ein Zahnring mit einer Innenverzahnung verstanden, wie diese z. B. aus Planetengetrieben bekannt sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Eingangsrad bzw. Eingangsritzel der ersten Übersetzungsstufe direkt auf der Antriebswelle angeordnet bzw. drehfest mit dieser verbunden ist. Insbesondere ist auch vorgesehen, dass das als Hohlrad ausgebildete Ausgangsrad der zweiten Übersetzungsstufe über eine Abtriebswelle direkt mit dem Antriebsrad bzw. dessen Felge verbunden ist, wozu dieses Ausgangsrad bspw. direkt auf der Abtriebswelle angeordnet bzw. drehfest mit dieser verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung kann ein Antriebsrad und einen karosserieseitig (d. h. bspw. am Fahrzeugrahmen des Kraftfahrzeugs) montierten feststehenden (d. h. bzgl. der Karosserie ortsfesten) Motor umfassen, wobei das Antriebsrad unter Zwischenschaltung des Getriebes direkt an den Motor angebunden bzw. mit diesem Motor verbunden ist (bspw. über die Motorwelle bzw. Antriebswelle). Bei dem Motor handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor, der insbesondere dafür vorgesehen ist, nur dieses Antriebsrad anzutreiben.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung in einer Schnittansicht;
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2 das Funktionsprinzip des Getriebes der in 1 gezeigten Antriebseinrichtung; und
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3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung in einer Schnittansicht.
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1 zeigt eine Antriebseinrichtung 1 mit einem Antriebsrad 100 für ein Kraftfahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Antriebsrad 100 weist eine Felge 110 auf. Das Antriebsrad 100 weist einen Reifen 120 auf. Der Reifen 120 ist auf der Felge 110 aufgezogen. Die Antriebseinrichtung 1 weist ein Getriebe 130 auf. Das Getriebe 130 kann innerhalb der Felge 110 angeordnet sein, aber auch außerhalb. Das Getriebe 130 umfasst eine erste Übersetzungsstufe 140 und eine zweite Übersetzungsstufe 150. Die beiden Übersetzungsstufen bzw. Getriebestufen 140 und 150 sind baulich getrennt, wozu die erste Übersetzungsstufe 140 in einem ersten Gehäuse 141 und die zweite Übersetzungsstufe 150 in einem zweiten Gehäuse 151 angeordnet ist. Die Übersetzungsstufen 140 und 150 bzw. die Gehäuse 141 und 151 können eine Relativbewegung in Form einer scherenartigen Bewegung zueinander ausführen, wie nachfolgend noch näher erläutert. Die Dreh- bzw. Rotationsachse des Antriebsrads 100 ist mit A angegeben.
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Die Antriebseinrichtung 1 weist einen Motor 200 auf. Der Motor 200 dient zum Antreiben des Getriebes 130. Der Motor 200 ist in Achsrichtung des Antriebsrads 100 außerhalb der Felge 110 angeordnet. Der Motor 200 ist insbesondere ein Elektromotor. Der Motor 200 ist über eine Motorwelle bzw. Antriebswelle 161 mit einem Antriebsritzel 142 (= Eingangsrad der ersten Übersetzungsstufe 140) verbunden. Das Antriebsritzel 142 treibt über ein erstes Zwischenrad 143 ein auf einer Nebenwelle 162 angeordnetes erstes Nebenrad 145 (= Ausgangsrad der ersten Übersetzungsstufe 140) an. Das Antriebsritzel 142, das erste Zwischenrad 143 (bzw. Zwischenritzel) und das erste Nebenrad 145 gehören zur ersten Übersetzungsstufe 140 und sind innerhalb des ersten Gehäuses 141 angeordnet. Das erste Zwischenrad 143 ist auf einer ersten Zwischenradwelle 144 angeordnet. Die erste Zwischenradwelle 144 ist am ersten Gehäuse 141 befestigt bzw. im ersten Gehäuse 141 gelagert.
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Die seitlich bzw. in axialer Richtung A versetzt zur ersten Übersetzungsstufe 140 angeordnete zweite Übersetzungsstufe 150 weist ein ebenfalls auf der Nebenwelle 162 angeordnetes zweites Nebenrad 152 (= Eingangsrad der zweiten Übersetzungsstufe 150) auf, das über die Nebenwelle 162 angetrieben wird. Das zweite Nebenrad 152 treibt über ein zweites Zwischenrad 153 ein Abtriebsrad 155 (= Ausgangsrad der zweiten Übersetzungsstufe 150) an. Das Abtriebsrad 155 ist auf einer Abtriebswelle 163 angeordnet, die unmittelbar mit der Felge 110 verbunden ist, um hierüber das Antriebsrad 100 rotatorisch anzutreiben. Das zweite Nebenrad 152, das zweite Zwischenrad (bzw. Zwischenritzel) 153 und das Abtriebsrad 155 gehören zur zweiten Übersetzungsstufe 150 und sind innerhalb des zweiten Gehäuses 151 angeordnet. Das zweite Zwischenrad 153 ist auf einer zweiten Zwischenradwelle 154 angeordnet. Die zweite Zwischenradwelle 154 ist am zweiten Gehäuse 151 befestigt bzw. im zweiten Gehäuse 151 gelagert. Die Antriebswelle 161 und die Abtriebswelle 163 sind exzentrisch zueinander angeordnet.
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Der Motor 200 ist ortsfest an einem nicht dargestellten Fahrzeugrahmen befestigt und nimmt an etwaigen Federbewegungen (Einfedern und Ausfedern) des Antriebsrads 100 nicht teil. Die Federbewegungen des Antriebsrads 100 relativ zum Motor 200 bzw. relativ zu der Antriebswelle 161 werden ermöglicht, indem die beiden Übersetzungsstufen 150 und 140 eine Relativbewegung in Form einer scherenartigen Bewegung zueinander ausführen können, wobei das erste Gehäuse 141 relativ zu der Antriebswelle 161, das zweite Gehäuse 151 relativ zu der Abtriebswelle 163 und die beiden Gehäuse 141 und 151 über die Nebenwelle 162 relativ zueinander verschwenkt werden. Hierbei kann es (während des Antriebs durch den Motor 200) zu kinematisch bedingten Drehungleichförmigkeiten am Antriebsrad 100 kommen. Die beiden Zwischenräder 143 und 153 dienen dazu, solche Drehungleichförmigkeiten zu vermeiden oder zumindest auf ein geringes Maß zu reduzieren.
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2 zeigt schematisch eine Funktionsskizze des Getriebes 130 der Antriebseinrichtung 1. 2a zeigt den Normalzustand, in dem sich das Antriebsrad 100 in einem nicht eingefederten Zustand (Nulllage) befindet. 2b zeigt einen Zustand, bei dem das Antriebsrad 100 um den Weg S eingefedert ist. Beim Einfedern kommt es, wie bereits vorausgehend erläutert, zu einer scherenartigen Bewegung bzw. Verschwenkbewegung zwischen den beiden Übersetzungsstufen 150 und 140, wobei der Ausrichtungswinkel zwischen den beiden Übersetzungsstufen 150 und 140 verringert und die Winkellage der ersten Übersetzungsstufe 140 um den Winkelbetrag a verändert wird. Im Übrigen wird auch die Winkellage der zweiten Übersetzungsstufe 150 verändert.
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Ohne die beiden Zwischenräder 143 und 153 würde eine Verschwenkbewegung zwischen den beiden Übersetzungsstufen 150 und 140 dazu führen, dass das Abtriebsrad 155 auf dem zweiten Nebenrad 152 und das erste Nebenrad 145 auf dem Antriebsritzel 142 abrollt, was während des Antriebs des Antriebsrads 100 zu Drehungleichförmigkeiten führt. Durch die beiden Zwischenräder 143 und 153 in der ersten und in der zweiten Übersetzungsstufe 140 bzw. 150 wird ein solches Abrollen der Zahnräder, wie zuvor beschrieben, kompensiert, so dass die beiden auf der Nebenwelle 162 angeordneten Nebenräder 145 und 152 beim Einfedern oder beim Ausfedern des Antriebsrads 100 keine oder eine nur sehr geringe hieraus resultierende Verdrehung erfahren, wodurch Drehungleichförmigkeiten beim Antrieb des Antriebsrads 100 unterbleiben oder zumindest erkennbar reduziert werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Übersetzungsstufen 140 und 150 in geeigneter Weise ausgelegt und kombiniert sind, um die gewünschte Gesamtübersetzung bei gleichzeitiger Kompensation der Drehungleichförmigkeiten zu ermöglichen.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung 1 mit einem Antriebsrad 100a für ein Kraftfahrzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe 130a wird von dem außerhalb der Felge 110a angeordneten Motor 200a angetrieben. Der Motor 200a ist über die Antriebswelle 161a mit dem Antriebsritzel 142a (= Eingangsrad der ersten Übersetzungsstufe 140) verbunden. Das Antriebsritzel 142a treibt direkt ein als Hohlrad ausgebildetes erstes Nebenrad 147a (= Ausgangsrad der ersten Übersetzungsstufe 140a) an, wozu das außenverzahnte Antriebsritzel 142a mit der Innenverzahnung dieses Nebenrads 147a kämmt. Das Antriebsritzel 142a und das als Hohlrad ausgebildete erste Nebenrad 147a gehören zur ersten Übersetzungsstufe 140a und sind innerhalb des ersten Gehäuses 141a angeordnet.
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Die in axialer Richtung A versetzt zur ersten Übersetzungsstufe 140a angeordnete zweite Übersetzungsstufe 150a weist ein als Ritzel ausgebildetes zweites Nebenrad 152a (= Eingangsrad der zweiten Übersetzungsstufe 150a) auf, das über die Zwischenwelle 162a mit dem ersten Nebenrad 147a drehfest verbunden ist. Das zweite Nebenrad 152a treibt direkt ein als Hohlrad ausgebildetes Abtriebsrad 157a (= Ausgangsrad der zweiten Übersetzungsstufe 150a) an, wozu das außenverzahnte Nebenrad 152a mit der Innenverzahnung des Abtriebsrads 157a kämmt. Das Abtriebsrad 157a ist auf einer Abtriebswelle 163a angeordnet, die unmittelbar mit der Felge 110a verbunden ist, um hierüber das Antriebsrad 100a rotatorisch anzutreiben. Das zweite Nebenrad 152a und das als Hohlrad ausgebildete Abtriebsrad 157a gehören zur zweiten Übersetzungsstufe 150a und sind innerhalb des zweiten Gehäuses 151a angeordnet. Die Antriebswelle 161a und die Abtriebswelle 163a sind exzentrisch zueinander ausgerichtet. Das Getriebe 130a zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau aus.
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Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel können die beiden Übersetzungsstufen 150a und 140a eine Relativbewegung in Form einer scherenartigen Bewegung bzw. Schwenkbewegung zueinander ausführen, um eine Federbewegung des Antriebsrads 100a relativ zum feststehenden Motor 200a bzw. relativ zu der Antriebswelle 161a zu ermöglichen. Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Kompensation von Abrollbewegungen der Getriebezahnräder (beim Ein- oder Ausfedern des Antriebsrads 100a) nicht erforderlich, da bei diesem Getriebekonzept Drehungleichförmigkeiten beim Antrieb des Antriebsrads 100a kinematisch bedingt unterbleiben oder zumindest nur sehr gering ausfallen. Auch hier gilt bevorzugt, dass die Übersetzungsstufen 140a und 150a in geeigneter Weise auszulegen und zu kombinieren sind, um eine weitgehende oder vollständige Kompensation von Drehungleichförmigkeiten zu ermöglichen bzw. zu erzielen.
