DE3135490C2 - Batteriegetriebenes Elektrofahrzeug - Google Patents

Abstract

Dieses Fahrzeug ist mit einem Fahrzeugrahmen sowie mit einem Elektromotor ausgerüstet, dessen Welle über ein Getriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis mit einem Differentialgetriebe verbunden ist, wobei die Motorwelle sowie sämtliche Getriebewellen parallel zur Achse der Antriebsräder liegen. Zwecks kompakter Bauweise und zwecks Vermeidung von leistungsverzehrenden Antriebselementen sind der Elektromotor (1) und das Getriebe (3) sowie gegebenenfalls auch ein zwischen dem letzteren und dem Differentialgetriebe (13) angeordnetes Untersetzungsgetriebe (30) auf einem Hilfsrahmen (31) angeordnet, der auf einer Seite mit dem Achsgehäuse (14) der als Starrachse ausgebildeten Achse der Antriebsräder (15) verbunden ist, auf der anderen Seite hingegen, auf der der Elektromotor (1) gelagert ist, mittels einer kardanischen Aufhängung am Fahrzeugrahmen abgestützt ist.

Description

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die angeführten

Nachteile der bekannten Ausfuhrungen zu beseitigen und ein Elektrofahrzeug der eingangs angegebenen Art

Die Erfindung bezieht sich auf ein batteriegetriebe- zu schaffen, das über eine einfache und kompakte Baunes Elektrofahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen sowie 45 weise der Antriebseinrichtung verfügt und bei dem sich mit einem Elektromotor, dessen Welle direkt oder über infolgedessen die Antriebseinrichtung verhältnismäßig ein Untersetzungsgetriebe mit einem Differentialgetrie- kostengünstig herstellen läßt Außerdem sollen leibe verbunden ist, wobei das Differentialgetriebe zum stungsverzehrende Antriebselemente, wie zusätzliche Antrieb der als Starrachse ausgebildeten Achse der An- Getriebe, Kardan- und Gelenkwellen usw, vermieden triebsräder des Elektrofahrzeuges dient und die Motor- 50 werden und ein optimaler Wirkungsgrad des Antriebes welle sowie sämtliche Getriebewellen parallel zur Ach- erreicht werden.

se der Antriebsräder liegen, und wobei gegebenenfalls Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung vor allem

das Achsgehäuse mittels eines an einem Ende gelenkig dadurch gelöst, daß das Achsgehäuse der Starrachse

am Fahrzeugrahmen und am anderen Ende gelenkig am und der Fahrzeugrahmen über einen Hilfsrahmen ver-

Achsgehäuse selbst gelagerten Querlenkers senkrecht 55 bunden sind, der an seiner einen Seite am Fahrzeugrah-

zur Fahrtrichtung geführt ist men mittels einer kardanischen Aufhängung und an sei-

Ein batteriegetriebenes Fahrzeug der eingangs er- ner anderen Seite am Achsgehäuse befestigt ist wobei

wähnten Art ist aus der DE-OS 27 20 353 bekannt Da- der Elektromotor und ein diesem nachgeordnetes, ein

bei ist der Motor am Fahrgestell befestigt und dadurch veränderbares Übersetzungsverhältnis aufweisendes

mit dem Fahrzeug gefedert. Die Verbindung zwischen ω Getriebe auf dem Hilfsrahmen angeordnet sind und der

dem gefederten Motor bzw. zwischen dem mit dem Mo- Elektromotor im Bereich der kardanischen Aufhängung

tor verbundenen Untersetzungsgetriebe und dem unge- am Hilfsrahmen befestigt ist.

federten Differential wird durch eine Antriebswelle her- Aufgrund der Anordnung des Antriebsmotors zusamgestellt. Diese Antriebswelle ist mit der Abtriebswelle men mit dem stufenlosen Getriebe und gegebenenfalls des Untersetzungsgetriebes durch eine Kupplung in 65 den Vorgelegestufen auf dem mit der Starrachse verForm einer Federscheibe verbunden, sowie an ihrem bundenen Hilfsrahmen kann auf Kardan- und Gelenkanderen Ende durch eine Kardankupplung mit der Ein- welle im Antriebssystem völlig verzichtet werden, wogangswelle des Differentials gekoppelt. Nachteilig bei mit insgesamt der mechanische Wirkungsgrad des bat-

teriebetrhbenen Antriebssystems wesentlich zunimmt Damit wird die üblicherweise ziemlich begrenzte Batteriekapazität eines derartigen Elektrofahrzeuges besser ausgenutzt und die Konkurrenzfähigkeit des Fahrzeuges erhöht

Der Hilfsrahmen ist an der Seite des gewichtigen und relativ stoßempfindlichen Antriebsmotors über ein kardanisch bewegliches Lager am Fahrzeugrahmen aufgehängt, wodurch die vertikalen Bewegungen des Antriebsmotors beim Durchfedern der Starrachse entsprechend dem Abstand vom Lager verringert werden. Durch die kardanische Aufhängung kann die Starrachse beim gleichmäßigen Durchfedern beider Räder um eine horizontale Achse parallel zur Antriebsachse, und wenn die Räder einzeln über Hindernisse fahren, auch um eine Längsachse schwingen. Die kardanische Aufhängung übertrügt sowohl die Schubkräfte des Antriebs als auch das Rückdrehmoment desselben auf den Fahrzeugrahmen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die kardanische Aufhängung aus einem Bolzen, auf dem zwei Blöcke aus Gummi od. dgL elastischem Material angeordnet sind, die zwischen sich einen Ansatz des Fahrzeugrahmens aufnehmen. Damit werden sowohl die Schubkräfte als auch das Reaktionsmoment stoßfrei und körperschallgedämmt übertragen.

Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in das Untersetzungsgetriebe ein Freilauf eingebaut ist, dem zu seiner Sperre eine mechanische Kupplung, welche auf elektrische Weise betätigbar ist, zugeordnet ist Damit wird das Ausrollen des Fahrzeuges ohne Stromaufnahme des Antriebsmotors und ohne Überwindung der mechanischen Getriebeverluste und der Bürstenreibung des Motors ermöglicht, was gleichzeitig auch nach Abschalten des Stromes ein Überholen des Motor-Getriebeteiles durch den Radantrieb erlaubt

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnunc dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die

F i g. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Möglichkeiten für den Kraftfluß vom Antriebsmotor zu den Antriebsrädern bei einem erfindungsgemäßen Elektrofahrzeug, die

Fig.3 und 4 geben eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeuges wieder und die

F i g. 5 und 6 veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele einer kardanischen Aufhängung zur Abstützung des Hilfsrahmens am Fahrzeugrahmen.

Gemäß F i g. 1 ist ein als Gleichstrommotor ausgeführter Antriebsmotor 1 mit der Antriebsscheibe 2 eines stufenlosen Getriebes 3 verbunden. Das stufenlose Getriebe 3 ist als Breitkeilriemengetriebe ausgeführt und weist an der Antriebsscheibe 2 einen Fliehgewichtssatz

4 auf, über welchen die durch die Lage des Keilriemens

5 auf der Antriebssscheibe 2 und der Abtriebsscheibe 6 gegebene Übersetzung des Getriebes 3 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors 1 stufenlos veränderbar ist Die mit einer Spannfeder 7 für den Keilriemen 5 belastete Abtriebsscheibe 6 sitzt unmittelbar auf einer ersten Vorgelegewelle 8, deren Lagerung nur schematisch angedeutet ist und die an der der Abtriebsscheibe 6 gegenüberliegende Seite ein Stirnrad 9 aufweist Über das Stirnnjci9 und ein mit diesem in Eingriff stehendes weiteres Stirnrad 10 auf einer zweiten Vorgeleeewelle 11 wird die über das Getriebe 3 reduzierte Drehzahl des Antriebsmotors 1 weiter herabgesetzt und über ein am dem Stirnrad 10 gegenüberliegenden Ende der zweiten Vcrgelegewelle 11 sitzendes weiteres Stirnrad 12 auf das Differentialgetriebe 13 der als Starrachse 14' ausgebildeten Achse der Antriebsräder 15 übertragen. Im wesentlichen ist dieses Antriebsschema bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführung realisiert und wird dort auch ausführlich besprochen, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen werden solL

ίο Das Antriebsschema nach F i g. 2 unterscheidet sich von dem nach F i g. 1 lediglich durch einige zusätzliche Elemente; so ist zwischen dem Antriebsmotor 1 und dem stufenlosen Getriebe 3 eine elastische Kupplung 16 eingeschaltet welche Schwankungen im übertragenen Drehmoment vergleichmäßigt und auch kleinere Relativbewegungen zwischen der Welle des Antriebsmotors und der Welle der Antriebsscheibe 2 des Getriebes 3 zuläßt Das stufenlose Getriebe 3 ist hier als Kettengetriebe ausgeführt, wobei die für die Steuerung erforderliehe Servoeinrichtung nicht dargeu^llt ist Vom Getriebe 3 wird das Drehmoment über zwei Zahnriemenscheiben 17,18 und einen Zahnriemen 19 wiederum auf die erste Vorgelegewelle 8 und von dort über Stirnräder 9, 10, die zweite Vorgelegewelle 11 und das Stirnrad 12 auf das Differentialgetriebe 13 der Starrachse 14' der Antriebsräder 15 übertragen. Obwohl der konstruktive Aufwand eines als Kettengetriebe ausgeführten stufenlosen Getriebes etwas höher ist a!s der einer Ausführung mit Keilriemen, bringt diese Ausbildung doch einige Vorteile hinsichtlich des besseren mechanischen Wirkungsgrades eines Kettengetriebes.

Bei der Ausführung nach F i g. 2 befindet sich in der Nabe des Stirnrades 10 auf der zweiten Vorgelegewelle 11 ein Freilauf 20, der nur in einer Richtung ein Drehmoment überträgt, u.zw. dann, wenn der Antriebsmotor 1 in der Drehrichtung für die Vorwärtsfahrt geschaltet ist und das nicht weiter dargestellte Elektrofahrzeug antreibt Wenn das Elektrofahrzeug schneller roiit als es der Drehzahl des Antriebsmotors 1 entspricht oder der Motor abgeschaltet wird, so unterbricht der Freilauf 20 automatisch die Drehmomentübertragung vom Antriebsmotor 1 auf die Antriebsräder 15. Um bei der Rückwärtsfahrt und beim elektrischen Bremsen mit dem Antriebsmotor 1 das entgegengesetzte Antriebsmoment übertragen zu können, ist es auch möglich, den Freilauf 20 sowohl beim Bremsen mit dem Antriebsmotor als auch im Retourlauf desselben über eine nicht dargestellte elektrische Überbrückungsschaltung mittels der schematisch eingezeichneten Kupplung 21, z. B.

einer Lamellenkupplung automatisch zu überbrücken.

Aus den F i g. 3 und 4 ist zu ersehen, daß bei dem nicht näher dargestellten Elektrofahrzeug nach der Erfindung der Antriebsmotor 1, das stufenlose Getriebe 3 und die Vorgelegestufen 30 auf einem Hilfsrahmen 31 angeordnet sind, der mit dem Achsgehäuse 14. weiches die als Starrachse 14' ausgebildete Achse der Antriebsräder 15 aufnimmt, verbunden ist Der Antriebsmotor 1 ist dabei an der der Starr.' ?hse 14' gegenüberliegenden Seite des Hilfsrahmens 31 so angeordnet daß seine Welle, ebenso wie sämtliche Getriebewellen sowohl des stufenlosen Getriebes 3 als auch des Vorgeleges 20, parallel zur Starrachse 14' liegt Durch die Anordnung des Antriebssystems auf dem mit dem Achsgehäuse 14 verbundenen Hilfsrahmen 31 \s\ die Parallelität der Achsen und die Riemen- bzw. Kettenflucht des stufenlosen Getriebes 3 auch bei Federungsbewegungen der Antriebsräder 15 bzw. der Starrachse 14' gewährleistet, ohne daß Kardan- bzw, Gelenkwellen, welche den mechanischen Wir-

kungsgrad des Antriebssystems verschlechtern, für die Drehmomentübertragung vom Antriebsmotor 1 auf die Antriebsräder 15 erforderlich waren.

Damit die ungefederten Massen der Starrachse 14', des Achsgehäuses 14 und des gesamten Antriebssystems möglichst gering bleiben, können das Vorgelege 30 und auch das Differentialgetriebe 13 Gehäuse in Leichtbauweise, vorzugsweise aus Leichtmetall, aufweisen.

Der trapezförmige Hilfsrahmen 31 ist in der Nähe des gewichtigen: und relativ empnndiichen Antriebsmotors 1 mittels einer kardanischen Aufhängung 32 und in der Nähe der Starrachse 14', z. B. an den Angriffspunkten 33, durch nicht dargestellte Federelemente am nicht weiter dargestellten Fahrzeugrahmen abgestützt Dadurch werden die vertikalen Bewegungen des Antriebsmotors 1 beim Durchfedern der Antriebsräder 15 bzw. der Starrachse 14' entsprechend den jeweiligen Abständen der einzelnen Teile von der kardanischen Aufhängung 32 verringert Die Starrachse 14' kann aufgrund der kardanischen Aufhängung 32 beim gleichzeitigen Durchfedern beider Antriebsräder 15 um eine horizontale Achse parallel zur Starrachse 14' und, wenn die Räder einzeln über Hindernisse fahren, auch um eine Längsachse pendeln. Ober die kardanische Aufhängung 32 werden sowohl die Schubkräfte des Antriebs als auch das Rückdrehmoment desselben auf den Fahrzeugrahmen übertragen.

In den Fig.5 und 6 sind zwei Ausführungsformen einer kardanischen Aufhängung 32 des Hilfsrahmens 31 am Fahrzeugrahmen 34 dargestellt Dabei ist in F i g. 6 die Aufhängung 32 als sogenanntes elastisches Stiftenlager ausgebildet Ein Bolzen 35 ist am Scheitel des Hilfsrahmens 31 angeschweißt und trägt zwei kegelstumpfförmige Gummiblöcke 36, 37, die vor und hinter einer Trägerplatte 38 des Fahrzeugrahmens 34 montiert und über eine Scheibe 40 und eine selbstsichernde Mutter 39 vorgespannt sind. Mit dieser Ausbildung der Aufhängung 32 können sowohl die Schubkräfte von Antriebsund Bremskräften axial übertragen, als auch das Dreh- moment durch eine Radialkomponente aufgenommen werden. Die nachgiebigen Gummiblöcke 36,37 ermöglichen zusammen mit der Drehfähigkeit um den Bolzen 35 die kai danische Beweglichkeit

Gemäß F i g. 5 ist die Aufhängung 32 als sogenanntes Silent-BIock-Lager ausgebildet das die gleiche Funktion wie das in F i g. 6 dargestellte Stiftenlager erfüllt Das Schwenken des Hilfsrahmens 31 um die Längsachse des nicht weiter dargestellten Elektrofahrzeuges wird bei dieser Ausbildung durch Verschränken des Innenringes 41 gegenüber dem Außenring 42 des relativ kurzen Gummilagers mit großem Durchmesser ermöglicht Wie aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich, ist das Achsgehäuse 14 und damit die Starrachse 14' quer zur Fahrtrichtung des Elektrofahrzeuges durch einen Querlenker 43 in Form eines sogenannten Panhard-Stabes geführt, welcher am einem Ende über ein elastisches Gelenk 45 an einem Ende des Achsgehäuses 14 und an seinem anderen Ende mit einem gleich ausgeführten Gelenk 45 am Fahrzeugrahmen 34 drehbar angelenkt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 diesem Fahrzeug ist der komplizierte Aufbau der AnPatentansprüche: !Hebeeinrichtung, wodurch auch der mechanische Wirkungsgrad desselben vermindert wird.

1. Batteriegetriebenes Elektrofahrzeug mit einem Aus der CH-Z »Technische Rundschau«, Nr. 11 vom Fahrzeugrahmen sowie mit einem Elektromotor, 5 17. März 1961, Seite 3, ist eine Hinterachsenanordnung dessen Welle direkt oder Ober ein Untersetzungsge- bekannt, bei der die vom Getriebe nach hinten zum triebe mit einem Differentialgetriebe verbunden ist, Differential führende Welle in einem Schubrohr angewobei das Differentialgetriebe zum Antrieb der als ordnet ist, wobei das Schubrohr mit dem Achsgehäuse Starrachse ausgebildeten Achse der Antriebsräder über Streben verbunden ist Das Achsgehäuse ist mittels des Elektrofahrzeuges dient und die Motorwelle so- io eines an einem Ende gelenkig am Fahrzeugrahmen und wie sämtliche Getriebewellen parallel zur Achse, der am anderen Ende gelenkig am Achsgehäuse selbst gela-Antriebsräder liegen, und wobei gegebenenfalls das gerten Querlenkers senkrecht zur Fahrtrichtung ge-Achsgehäuse mittels eines an einem Ende gelenkig führt

am Fahrzeugrahmen und am anderen Ende gelenkig In der DE-OS 27 20 354 ist ein batteriegetriebenes

am Achsgehäuse selbst gelagerten Querlenkers 15 Elektrofahrzeug mit einem Fahrzeugrahmen sowie mit

senkrecht zur Fahrtrichtung geführt ist, dadurch einem Elektromotor beschrieben, dessen Welle über ei-

gekennzeichnet, daß das Achsgehäuse (14) nen Ketten- oder Riementrieb oder ein Zahnradvorge-

der Starrachse (14') und der Fahrzeugrahmen (34) lege mit einem Differentialgetriebe verbunden war.

über einen Hilfsrahmen (31) verbunden sind, der an Dieses Fahrzeug war in seinem Antrieb insofern kom-

seiner einec Seite am Fahrzeugrahmen (34) mittels 20 pliziert und außerdem auch sperrig aufgebaut als auch

einer kardanischen Aufhängung (32) und an seiner die Abtriebswellen des Differentialgetriebes über je ein

anderen Seite am Achsgehäuse (14) befestigt ist wo- Getriebe, das wiederum aus einem Ketten-, Riemen-

bei der Elektromotor (1) und ein diesem nachgeord- oder Zahnradvorlegesystem bestand, mit den Wellen-

netes, ein veränderbares Obersetzungsverhältnis stummein der Hinterräder gekuppelt waren,

aufweisendes Getriebe (3) auf dem Hilfsrahmen (31) 25 Es ist auch bekannt, das Antriebssystem zwischen

angeordnet sind und der Elektromotor (1) im Be- Motor und Antriebsrädern mittels eines mechanischen

reich der kardanischen Aufhängung (32) am Hilfs- Getriebes mit stufenlos veränderlicher Obersetzung so

rahmen (31) befestigt ist zu gestalten, daß bei niederer Fahrgeschwindigkeit eine

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn- größere Obersetzung zur Verfügung steht, so daß die zeichnet daß die kardanische Aufhängung (32) aus 30 Motordrehzahl in einen sowohl von der Stromaufnaheinem Bolzen (35) besteht, auf dem zwei Blöcke (36, me als auch vom Wirkungsgrad des Motors selbst gün-37) aus Gummi od. dgl. elastischem Material ange- stigeren Bereich zu liegen kommt Gleichzeitig ist damit ordnet sind, die zwischen sich einen Ansatz (38) des auch beim Betrieb des Elektrofahrzeuges auf ebenen Fahrzeugrahmens(34)aufnehme (Fig.6). Strecken oder ohne Last eine höhere Endgeschwindig-

3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 35 keit erzielbar. Den bekannten derartigen Elektrofahrkennzeichnet daß in das Untersetzungsgetriebe (30) zeugen haftet jedoch der Nachteil an, daß aufgrund der ein Freilauf (20) eingebaut ist dem zu seiner Sperre konstruktiven Ausbildung des Antriebssystems auch eine mechanische Kupplung (21), welche auf elektri- hier der mechanische Wirkungsgrad .desselben nicht Opsche Weise betätigbar ist zugeordnet ist (F i g. 2). timal ist und es somit zu einer Schmälerung der über das

40 stufenlose Getriebe erzielbaren Vorteile kommt