DE69817407T2

DE69817407T2 - Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Niederflurfahrzeug

Info

Publication number: DE69817407T2
Application number: DE69817407T
Authority: DE
Inventors: Malcolm F. Ruppert Jr.; Lawrence Doyle Brill; William Carl Sullivan; Glen E. Swanson
Original assignee: Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Current assignee: Meritor Heavy Vehicle Systems LLC
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: WO1998035848A3; WO1998035848A2; CN1248206A; CN1261317C; EP0961705A2; EP1101643B1; DE69804773D1; DE69820681D1; EP1101645B1; EP0961705B1; EP1101644B1; DE69820681T2; DE69825917T2; EP1101643A2; DE69817407D1; EP1101645A2; DE69804773T2; EP1101644A3; EP1101644A2; CN1388022A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine einzigartige Antriebsanordnung, um die Räder eines Fahrzeugs in einer solchen Weise elektrisch anzutreiben, daß der Boden des Fahrzeugs tiefer liegen kann, als dies im Stand der Technik der Fall war.
Massentransportfahrzeuge wie zum Beispiel ein Bus oder ein Oberleitungsfahrzeug haben normalerweise an den Längsseiten des Fahrzeugs ausgerichtete Sitze, wobei sich ein Mittelgang längs des Fahrzeugs erstreckt. Die Sitze befinden sich normalerweise in einer höheren vertikalen Lage als der Gang und bedecken somit die Räder. Es wäre wünschenswert, wenn der Gang relativ weit unten am Boden positioniert ist. Dies würde mehr Fahrgastraum in der Karosserie des Fahrzeugs schaffen und kann es dem Konstrukteur erlauben, die Bauhöhe des Massentransportfahrzeugs zu verringern. Weitere Vorteile eines tiefer liegenden Bodens umfassen einen besseren Zugang für Behinderte und ein bequemeres Ein- und Aussteigen der Fahrgäste.
Massentransportfahrzeuge haben normalerweise mehrere Achsen, die das Fahrzeug tragen und antreiben bzw. lenken. Wenn es sich bei der Achse um eine Antriebsachse handelt, dann können Elektromotoren verwendet werden, um ein Drehmoment zum Antreiben der Räder zu erzeugen. In einer typischen Konfiguration treibt ein mittig angeordneter Elektromotor zwei einander gegenüberliegende Räder an den Seiten des Fahrzeugs über eine herkömmliche Achse an. Normalerweise erstrecken sich Getriebe oder Antriebswellen von dem mittigen Motor zu der Achse.
Im Stand der Technik gibt es relativ große Motor-, Getriebe- oder Achselemente direkt unter der Mitte des Fahrzeugs. Der Gang befindet sich normalerweise in der Mitte des Fahrzeugs und verläuft normalerweise über die Achse, so daß der Boden des Ganges relativ hoch liegen muß. Bei einem bekannten Bus wird der Boden durch Stufen über der Achse nach oben verlagert.
Es ist jedoch unerwünscht, daß die Fahrgäste Stufen steigen müssen, um den Gang und die Sitzbereiche zu erreichen.
Ein Beispiel für einen oben erwähnten Antrieb nach dem Stand der Technik findet sich in US-A-4,270,622.
Die US-A-1,543,044 offenbart eine Kraftübertragung für Kraftfahrzeuge. Eine Antriebsachse umfaßt zwei vertikal angeordnete Elektromotoren. Jeder Motor treibt ein zugehöriges Rad über ein Ritzel und ein Kegelrad unabhängig von dem anderen Motor an.
Eine Antriebseinheit gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist aus US-A-3,161,083 bekannt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugantriebseinheit gemäß Anspruch 1.
Bei dieser Erfindung wird das Packaging verbessert und der Fahrgastraum vergrößert, indem die Elektromotoren zu den Seiten des Fahrzeugs hin verlagert werden. Damit kann der innere Fahrzeugboden zwischen den Motoren abgesenkt werden, was zu einer verbesserten Ausnutzung des Fahrgastraums führt. Außerdem führt die Flexibilität der Anbringung der Elektromotoren in verschiedenen Winkeln zu der Drehachse der ersten und der zweiten Antriebsachse zu flexiblen Möglichkeiten der Unterbringung anderer Fahrzeugkomponenten. Wenn die Elektromotoren an bestehenden Strukturen an der Achse angebracht werden, kommt es außerdem zu einer Gewichtsersparnis, weil zusätzliche Träger und Halterungen nicht erforderlich sind. Wenn Kegelrad und Motor auf gegenüberliegenden Seiten der Drehachse angebracht werden, wird schließlich die Länge, über die sich der Motor und sein zugehöriges Getriebe erstrecken, minimiert, so daß sich der Boden nur so weit nach oben erstrecken muß, daß er das Rad und den Motor auf einer minimalen Länge umgibt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres ersichtlich, da diese anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich wird.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Fahrzeugs, in das die vorliegende Erfindung eingebaut ist.
2A ist eine Querschnittsansicht längs der Linie 2-2 von 1, in der die Anordnung eines ersten Elektromotors dargestellt ist.
2B ist eine Ansicht wie 2A, in der aber eine alternative Anordnung des Elektromotors dargestellt ist.
3 ist eine fragmentarische, teilweise ausgeschnittene und im Querschnitt dargestellte Ansicht von der Innenseite der in 2 gezeigten linken Radnabe und die Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Anordnung des Elektromotors.
4 ist eine von vorn dargestellte Querschnittsansicht des in 3 gezeigten linken Rades und die Darstellung der ersten Ausführungsform einer Anordnung zur Befestigung eines Elektromotors.
5 ist eine Ansicht wie 3, in der aber eine alternative Anordnung zur Befestigung eines Elektromotors dargestellt ist.
6 ist eine Ansicht wie 4, in der aber die alternative Anordnung zur Befestigung des Elektromotors dargestellt ist.
7 ist eine Ansicht wie 3, in der aber ein zusätzlicher Elektromotor dargestellt ist.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Zahnradkastens, in der eine alternative Ausführungsform mit einem Planetenradsatz dargestellt ist.
9 ist ähnlich wie 2A, zeigt aber die Art der Befestigung der Elektromotoren an Aufhängungsholmen.
10A ist eine fragmentarische, teilweise ausgeschnittene und im Querschnitt dargestellte Ansicht von der Innenseite der in 9 gezeigten linken Radnabe und die Darstellung einer ersten Ausführungsform einer flexiblen Kupplung.
10B ist eine Querschnittsansicht durch die Kupplung von 10A.
11 ist eine Ansicht ähnlich 10A, in der aber eine alternative flexible Kupplung dargestellt ist;
12 zeigt eine alternative Kupplung; und
13 zeigt Einzelheiten der Befestigung der in 12 gezeigten Kupplung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Einzelheiten in den Zeichnungen, die die in 9 gezeigte Aufhängung, die in 10 bis 11 gezeigte flexible Kupplung und die in 12 und 13 gezeigte spezielle Konstruktion betreffen, sind nicht Bestandteil der Erfindung.
Anhand der Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen, ist ein Kraftfahrzeug bei 10 allgemein dargestellt. Gemäß 1 umfaßt das Kraftfahrzeug 10 einen Fahrgastraum 12, der durch ein Dach 14, zwei Seitenwände 16 und einen Fahrzeugboden 18 begrenzt ist. Zwei Räder 19, 21 werden durch eine bei 20 allgemein dargestellte Kraftfahrzeug-Antriebseinheitsbaugruppe angetrieben, die eine erste Einheit 22 und eine zweite Einheit 23 aufweist. Es versteht sich, daß das Fahrzeug 10 normalerweise mit einem Paar von Antriebseinheiten und mehreren Paaren von Rädern versehen ist.
Gemäß 2A bilden die erste Einheit 22 und die zweite Einheit 23 eine Drehachse 26. Eine erste Antriebsachswelle 24, die in 3 dargestellt ist, treibt eine erste Radnabe 28 an, die sich um die Drehachse 26 für die erste Antriebsachswelle 24 dreht.
Ein erster Zahnradsatz 30, der angrenzend an das erste Rad 19 angeordnet ist, besteht aus einem Ritzel 32 und einem Hohlrad 34, die zusammen die erste Radnabe 28 antreiben. Ein erster Elektromotor 36, der eine Motordrehachse 38 bildet, ist in einem nichtparallelen Winkel relativ zu der Drehachse 26 der ersten Antriebsachswelle 24 angebracht. Der erste Elektromotor 36 ist in einer horizontalen Lage angebracht, so daß die Motordrehachse 38 parallel zum Fahrzeugboden 18 ist und senkrecht zur Drehachse 26 der ersten Antriebsachswelle 24.
Gemäß 2A umfaßt die Antriebseinheitsbaugruppe 20 ferner eine zweite Einheit 23, die eine zweite Antriebsachswelle 24, eine zweite Radnabe 28, einen zweiten Zahnradsatz 30 und einen zweiten Elektromotor 36 umfaßt. Es versteht sich, daß die zweite Einheit 23 ein Spiegelbild der ersten Einheit 22 ist. Ein Holm 58 stellt ein festes Gehäuse bereit, das sich zwischen der ersten Einheit 22 und der zweiten Einheit 23 erstreckt.
Der erste Elektromotor 36 und der zweite Elektromotor 36 können in vielen verschiedenen Positionen relativ zueinander angebracht sein. Gemäß 2A können der erste Elektromotor 36 und der zweite Elektromotor 36 in einer allgemein horizontalen Lage angebracht sein, wobei sich beide Elektromotoren 36 von dem Holm 58 nach vorn erstrecken. Soweit es das Packaging erlaubt, können die Elektromotoren 36 auch so angebracht sein, daß sie sich beide von dem Holm 58 nach hinten erstrecken. Gemäß 2B können der erste Elektromotor 36 und der zweite Elektromotor 36 in einer allgemein horizontalen Lage angebracht sein, wobei sich der erste Elektromotor 36 relativ zu dem Holm 58 nach vorn erstreckt, während sich der zweite Elektromotor 36 relativ zu dem Holm 58 nach hinten erstreckt. Wenn die Konfiguration so ausgelegt wird, daß sich ein Elektromotor 36 nach vorn erstreckt, während sich der andere Elektromotor 36 nach hinten erstreckt, können dadurch Gleichgewichtsprobleme der Elektromotoren gelöst werden, die entstehen, wenn sich beide Motoren von dem Holm 58 in dieselbe Richtung erstrecken.
Wie aus 3 und 4 hervorgeht, ist in einem ersten Zahnradkasten 40 der erste Zahnradsatz 30 untergebracht und starr mit dem ersten Elektromotor 36 verbunden. Eine Motorantriebswelle 42 erstreckt sich von dem Elektromotor 36 längs der Motordrehachse 38 und treibt das Ritzel 32 an. Das Ritzel 32 greift in das Hohlrad 34 ein, das sich um die Achse 26 der Antriebsachswelle 24 dreht. Wenn sich das Hohlrad 34 dreht, treibt es die Antriebsachswelle 24 an, die die Radnabe 28 dreht. Wie aus 4 hervorgeht, ist der Zahnradkasten 40 an dem Holm 58 befestigt.
Ein in 4 bei 46 allgemein dargestellter Planetenradsatz wird verwendet, um eine größere Untersetzung insgesamt zu erreichen. Der Planetenradsatz 46 kann entweder angrenzend an die Radnabe 28 angeordnet oder in den Zahnradkasten 40 eingebaut sein. Der in 4 dargestellte Planetenradsatz 46 ist angrenzend an die erste Radnabe 28 angeordnet und wird durch die erste Antriebsachswelle 24 angetrieben. Der in 8 dargestellte Planetenradsatz 46 ist in den Zahnradkasten 40 eingebaut. Unabhängig von seiner Lage umfaßt der Planetenradsatz 46 ein Sonnenrad 48, Planetenräder 50 und eine Hohlradnabe 52. Jedes Planetenrad 50 ist durch einen entsprechenden Planetenstift 51 an einem einzelnen Planetenrad 53 befestigt, so daß eine Planetenradbaugruppe entsteht, wie in der vergrößerten Ansicht des Planetenradsatzes 46 in 8 dargestellt ist. Die Planetenradbaugruppe wird so in die Hohlradnabe 52 eingesetzt, daß die Zähne der Planetenräder 50 in die Zähne der Hohlradnabe 52 eingreifen.
In einer typischen Konfiguration gibt es drei Planetenräder 50 in einer Planetenradbaugruppe, doch selbstverständlich kann auch eine andere Anzahl von Planetenrädern 50 verwendet werden. Wenn der Planetenradsatz 46 angrenzend an die Radnabe 28 angeordnet ist, wie in 4 gezeigt, ist das Sonnenrad 48 an der ersten Antriebsachswelle 24 befestigt und wird von dieser angetrieben. Wenn sich das Sonnenrad 48 dreht, greift es gleichzeitig in jedes der Planetenräder 50 in der Planetenradbaugruppe ein. Die Planetenräder 50 greifen in die Hohlradnabe 52 ein, was dazu führt, daß sich die erste Radnabe 28 dreht. In 4 ist der gesamte Planetenradsatz 46 dargestellt, der in einer angrenzend an die erste Radnabe 28 angeordneten Planetenradnabe 54 untergebracht ist.
Gemäß 8 kann der Planetenradsatz 46 auch in den Zahnradkasten 40 eingebaut sein, anstatt angrenzend an die Radnabe 28 angeordnet zu sein. Der Einbau des Planetenradsatzes 46 in den Zahnradkasten 40 ist eine einzigartige Lage für den Planetenradsatz 46. Normalerweise nimmt diese Lage ein Differential ein, das ein Hohlrad und ein Ritzel umfaßt, die Achswellen antreiben, die wiederum die Räder antreiben. Bei unabhängigen Elektromotoren 36 wird kein Differential oder eine direkte mechanische Verbindung zwischen einander gegenüberliegenden Rädern benötigt. Durch den Einbau des Planetenradsatzes 46 in den Zahnradkasten 40 wird eine Planetenradnabe 54 überflüssig, was das Fahrzeuggewicht herabsetzt, für eine breitere Auswahl an Radbauteilen und Merkmalen des Radendes sorgt und die Gesamtkosten verringert.
5 und 6 zeigen eine alternative Ausführungsform der Befestigungsanordnung für den ersten Elektromotor 36. Der erste Elektromotor 36 ist in einer vertikalen Lage angebracht, so daß die Motordrehachse 38 senkrecht zum Fahrzeugboden 18 ist und senkrecht zur Drehachse 26 der ersten Antriebsachswelle 24. In einer typischen Konfiguration ist der erste Elektromotor 36 entweder in einer horizontalen oder in einer vertikalen Lage angebracht. Der Elektromotor 36 kann jedoch in jedem beliebigen Winkel zum Fahrzeugboden 18 und zur Drehachse 26 der ersten Antriebsachswelle 24 angebracht sein.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Antriebseinheitsbaugruppe 20, bei der die erste Einheit 22 einen dritten Elektromotor 56 umfaßt, der in paralleler Antriebsbeziehung zu dem ersten Elektromotor 36 steht. Mit dem dritten Elektromotor 56 wird außerdem der erste Zahnradsatz 30 angetrieben. Die zweite Einheit 23 ist ein Spiegelbild der ersten Einheit 22 und umfaßt einen vierten Elektromotor 56, der in paralleler Antriebsbeziehung zu dem zweiten Elektromotor 36 steht. Mit dem vierten Elektromotor 56 wird der zweite Zahnradsatz 30 angetrieben. Bei Verwendung eines dritten Elektromotors 56 und eines vierten Elektromotors 56 können, soweit Einbauraum zur Verfügung steht, kleinere Zahnräder und Motoren verwendet werden, so daß die notwendige Größe für das System verringert wird.
Mit der vorliegenden Erfindung werden die insbesondere in 1 gezeigten Vorteile erzielt. Durch Anbringen der Motoren an den Seiten des Fahrzeugs kann die Mitte des Fahrzeugbodens gegenüber dem Stand der Technik bedeutend abgesenkt werden. Da die Motoren selbst außerdem so angebracht sind, daß sie die Räder in einem nichtparallelen Winkel antreiben, erstrecken sie sich nicht über Gebühr vom Rad zur Mitte des Fahrzeugs hin. Der tiefer liegende Boden kann also in einer seitlich äußeren Position beginnen. Würden sich die Motoren auf einer Achse parallel zur Achse des Rades erstrecken, würde der Motor über mehr als die seitliche Breite des Fahrzeugs einen höher liegenden Boden erfordern.
Ein bevorzugte Art der Befestigung der Motoren 36 an dem Fahrzeug ist in 9 dargestellt. Die erste und die zweite Fahrzeugaufhängungs-Antriebseinheitsbaugruppe 22 und 23 treibt die Räder 19, 21 um die Drehachse 26 an. Gemäß 10A ist die Achse 26 parallel zur Antriebsachswelle 24 für das Rad 19 und erstreckt sich durch die Mitte der Antriebsachswelle 24. Die Antriebsachswelle 24 treibt eine erste Radnabe 28 an, die sich um die Achse 26 der Antriebsachswelle 24 dreht.
Ein erster Aufhängungsholm 29 erstreckt sich quer zur Achse 26 der Antriebsachswelle 24 und angrenzend an die erste Radnabe 28. Bekanntlich werden Aufhängungsholme verwendet, um ein festes Radachsengehäuse und eine Bremsbaugruppe mit Aufhängungselementen wie zum Beispiel Luftfedern zu verbinden. Der erste Aufhängungsholm 29 trägt den Elektromotor 36, der das Drehmoment zum Antrieb der Antriebsachswelle 24 erzeugt. Gemäß 9 bildet der Elektromotor 36 die Motordrehachse 38, die quer zur Drehachse 26 der Antriebsachswelle 24 verläuft.
Ein Zahnradkasten oder Zahnradgehäuse 40 verbindet den Elektromotor 36 mit der Antriebsachswelle 24 und umfaßt ein Ritzel 32 und ein Hohlrad 34, wie in 10A gezeigt. Die Motorantriebswelle 42 erstreckt sich von dem Elektromotor 36 längs der durch den Elektromotor 36 gebildeten Achse 38 und ist mit einer koaxialen Ritzelwelle 44 verbunden, die das Ritzel 32 antreibt. Das Ritzel 32 greift in das Hohlrad 34 ein, das sich um die Achse 26 der Antriebsachswelle 24 dreht. Wenn sich das Hohlrad 34 dreht, treibt es die Antriebsachswelle 24 an, die die Radnabe 28 dreht.
Die Motorantriebswelle 42 ist mit der Ritzelwelle 44 durch eine flexible Kupplung verbunden. Unter den auf das Fahrzeug 10 einwirkenden Kräften der Straße wird sich der Aufhängungsholm 29 bewegen und biegen. Die flexible Kupplung kann einen flexiblen Rohrabschnitt 45 umfassen, der aus bekannten Materialien besteht.
Gemäß 10A kann die flexible Kupplung auch ein Kugelgelenk 102 sein. Das Kugelgelenk 102 umfaßt einen inneren Abschnitt 55 und einen äußeren Abschnitt 57. Der innere Abschnitt 55 hat einen inneren Flansch 59, und der äußere Abschnitt 57 hat einen äußeren Flansch 60. Der innere Flansch 59 ist mit einem Zahnradkastenflansch 62 verbunden, und der äußere Flansch 60 ist mit einem Elektromotorflansch 64 verbunden. Der innere Abschnitt 55 des Kugelgelenks 102 hat eine konkave Fläche 66, die drehbar in eine konvexe Fläche 68 des äußeren Abschnitts 57 eingreift. Daher kann sich der an dem äußeren Abschnitt 57 des Kugelgelenks 102 befestigte Elektromotor 36 in bezug auf den Zahnradkasten 40 drehen, der an dem inneren Abschnitt 55 des Kugelgelenks 102 befestigt ist. Die Mitte des Kugelgelenks 102 fällt mit der Mitte der flexiblen Kupplung zusammen.
Gemäß 10B erstrecken sich der innere Abschnitt 55 und der äußere Abschnitt 57 des Kugelgelenks 102 nicht über 360 Grad um eine Mittelachse. Stattdessen sind von jedem der Elemente Ränder abgeschnitten, wie bei 66E und 68E dargestellt. Auf diese Weise lassen sich die Elemente leicht zusammenbauen. Wenn der innere Abschnitt 55 in den äußeren Abschnitt 57 geschoben wird, wird der äußere Abschnitt 57 in die bei 69 gestrichelt dargestellte Position bewegt. Der äußere Abschnitt wird dann gedreht, um die zusammengebaute Position zu erreichen, wie sie in 10A dargestellt ist.
Die flexible Kupplung könnte alternativ auch ein Universalgelenk oder Oldhamgelenk 104 sein, wie in 4 als schwarzer Kasten dargestellt ist, um die Figur insgesamt zu vereinfachen. Es versteht sich, daß bekannte Universalgelenkkupplungen mit zwei Gabeln, die miteinander in Drehung versetzt werden, sich aber relativ zueinander um drei Achsen drehen können, bei dieser Ausführungsform bevorzugt verwendet werden würden.
Bei beiden Ausführungsformen verbindet eine bewegliche Verbindung 70 den Elektromotor 36 mit dem ersten Aufhängungsholm 29 in einer Position, die von der flexiblen Kupplung beabstandet ist, die wiederum die Motorantriebswelle 42 mit der Ritzelwelle 44 verbindet. Die Verbindung 70 kann außerdem verschiedene Formen haben. Eine bevorzugte Verbindung umfaßt eine Elektromotorhalterung 72 und eine Aufhängungsholmhalterung 74, die durch einen Drehzapfen 76 schwenkbar verbunden sind. Wenn sich der erste Aufhängungsholm 29 in Reaktion auf die auf ihn einwirkenden Kräfte der Straße auf und ab bewegt, dreht sich die Achse 38 des Elektromotors 36 relativ zu dem ersten Aufhängungsholm 29.
Gemäß 9 und 10A bildet der Aufhängungsholm 29 einen C-förmigen Fortsatz 78, der ein erstes Ende 80 und ein zweites Ende 82 hat. Die Aufhängungsholmhalterung 74, die mit der Motorhalterung 72 verbunden ist, um die Verbindung 70 zu bilden, ist angrenzend an das Ende 80 und in der Nähe des C-förmigen Fortsatzes 78 angebracht. Ein zweiter Aufhängungsholm 86, der sich von dem ersten Aufhängungsholm 29 in die entgegengesetzte Richtung erstreckt, bildet ebenfalls einen C-förmigen Fortsatz 88 mit einem ersten Ende 90 und einem zweiten Ende 92. Ein Gegengewicht 94 ist in der Nähe des ersten Endes 90 des zweiten Aufhängungsholms 86 angeordnet. Das Gegengewicht 94 kompensiert das Ungleichgewicht, das darauf zurückzuführen ist, daß der Elektromotor 36 an einem sich zu einer Seite der Achse 26 der Antriebsachswelle 24 erstreckenden Ort auf dem ersten Aufhängungsholm 29 gelagert ist. Ohne Gegengewicht 94 könnte das Ungleichgewicht zum Tragen kommen, wenn das Fahrzeug 10 infolge von Fahrbahnstößen, Eisenbahnschienen, etc. vertikale Beschleunigungen erfährt. Das Gegengewicht 94 kann konzentriert sein oder sich über die Länge des zweiten Aufhängungsholms 86 verteilen, und es kann vor Ort gegossen werden, später hinzugefügt werden durch Anbringen eines Gewichtes oder durch Gießen von geschmolzenem Blei in einen Hohlraum (nicht dargestellt) in dem zweiten Aufhängungsholm 86. In der Nähe der zweiten Enden 82, 92 der C-förmigen Fortsätze 78, 88 befinden sich kreisrunde Klötze 84 zum Anbringen elastischer Aufhängungseinrichtungen (nicht dargestellt) zwischen dem Fahrzeug 10 und dem ersten und dem zweiten Aufhängungsholm 29, 86. Normalerweise sind Luftfedern an den Klötzen 84 montiert.
Die bei 23 allgemein dargestellte zweite Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe, die aus denselben oder ähnlichen Komponenten besteht wie die erste Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe 22, ist durch den Tragholm 58 mit der ersten Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe 22 verbunden. Die zweite Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe 23 treibt eine zweite Radnabe 100 an, die entgegengesetzt zu der ersten Radnabe 28 angeordnet ist, sich aber ebenfalls um die Achse 26 der Antriebsachswelle 24 dreht. Vorteile für das Packaging bestehen dann, wenn sich die Elektromotoren 36 der ersten und der zweiten Aufhängungsantriebseinheitsbaugruppe 22, 23 von dem Tragholm 58 in dieselbe Richtung erstrecken.
Eine weitere Art der Befestigung ist in 12 dargestellt. Der Motor 36 zum Antrieb des Rades 19 ist mit dem Zahnradkasten oder -gehäuse 40 verbunden. Das Zahnradgehäuse 40 kann ein Teil des Achsgehäuses für das Rad 19 sein. Das Hohl- oder Kegelrad 34 ist zum Antrieb des Rades 19 dargestellt. Das Hohlrad 34 gehört vorzugsweise zu einem entsprechenden Getriebe, um das Rad 19 anzutreiben.
Wie dargestellt, hat das Zahnradgehäuse 40 ein offenes Ende 106. Das offene Ende 106 wird durch Anbringen des Motors 36 geschlossen. Wie dargestellt, wird der Zahnradgehäuseflansch 62 mit Bolzen 108 an dem Elektromotorflansch 64 befestigt. Außerdem greift das Antriebsritzel 32 in das Hohlrad 34 ein und treibt dieses an. Die Ritzelwelle 44 für das Ritzel 32 wird von der Motorausgangswelle 42 in Antriebsdrehung versetzt. Die Wellen 42, 44 sind durch eine flexible Kupplung 43 miteinander verbunden.
Wie dargestellt, enthält das Zahnradgehäuse 40 einen gegenüberliegenden Befestigungsabschnitt 110 auf einer Seite einer mittigen Antriebsdrehachse X, die der Halterung des Motors 36 gegenüberliegt. Wie in 13 näher dargestellt ist, umfaßt der Befestigungsabschnitt 110 eine erste Lagerbaugruppe 112, auf der ein Wellenabschnitt 114 für das Ritzel 32 gelagert ist, und eine zweite Lagerbaugruppe 116, auf der die Ritzelwelle 44 für das Ritzel 32 gelagert ist. Es versteht sich, daß die erste und die zweite Lagerbaugruppe 112, 116 mindestens ein Lager umfassen, doch kann auch eine größere Anzahl von Lagern verwendet werden. Gemäß 12 und 13 umfaßt die erste Lagerbaugruppe 112 drei Ringschräglager, und die zweite Lagerbaugruppe 116 umfaßt ein einziges Lager. Das Ritzel 32 muß entsprechend auf Lagern gelagert sein, damit es in der Lage ist, genügend Drehmoment zu übertragen, um das Rad 19 zu drehen.
Bei dieser Ausführungsform führt die Anordnung der Lager auf einer dem Motor 36 gegenüberliegenden Seite der Achse X dazu, daß für das gesamte in 12 dargestellte System eine kleinere Ummantelung insgesamt erforderlich ist. Wie dargestellt, sind die Lager 112 in einem Lagergehäuse 118 mit Lagertragabschnitten 120 angebracht. Das Lagergehäuse 118 umschließt ein offenes Ende 122 des Zahnradgehäuses 40.
Um den gegenüberliegenden Befestigungsabschnitt 110 in das Zahnradgehäuse 40 einzubauen, wird das Lagergehäuse 118 so in das offene Ende 122 des Zahnradgehäuses 40 eingesetzt, daß die Zähne des Ritzels 32 und die Zähne des Hohlrades 34 nicht ineinandergreifen. Nach der anfänglichen Positionierung des gegenüberliegenden Befestigungsabschnitts 110 wird das Lagergehäuse 118 so horizontal bewegt, daß ein Flanschabschnitt 124 des Lagergehäuses 118 das offene Ende 122 des Zahnradgehäuses 40 umschließt, was dazu führt, daß die Zähne des Ritzels 32 in die Zähne des Hohlrades 34 eingreifen.
Bei dieser Ausführungsform ist der Elektromotor 36 auf einer Seite des Zahnradgehäuses 40 angebracht und treibt das Ritzel 32 an, das auf einer Seite der Achse X angebracht ist. Die Positionierung der Lager 112 auf der dem Motor 36 gegenüberliegenden Seite der Achse X führt zu einer Ummantelung Y, die sich nicht weit über die für das Rad 19 erforderliche Größe hinaus erstreckt. Der Boden 18 des Fahrzeugs 10 muß angehoben werden, um das Rad 19 unterzubringen, und muß sich außerdem in Längsrichtung etwas vor und hinter das Rad 19 erstrecken. Durch die erfindungsgemäße Positionierung eines Großteils der Lager etc. für die Zahnräder und Motoren 36 innerhalb der langgestreckten Ummantelung des Rades 19, muß also bei dieser Ausführungsform der Boden 18 nicht nach oben verlegt werden, um den Motor 36 und das Getriebe um einen größeren Betrag in Längsrichtung zu bedecken.
Außerdem versteht es sich, daß eine ähnliche Kupplung an der gegenüberliegenden Längsseite des Fahrzeugs 10 angebracht ist und ihr eigenes Rad 21 antreiben würde.
Die Erfindung wurde veranschaulichend beschrieben, und es versteht sich, daß die verwendete Terminologie im Sinne einer Beschreibung und nicht im Sinne einer Einschränkung zu verstehen ist.
Offensichtlich sind angesichts der obigen Lehre viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, daß Bezugszeichen lediglich der Bequemlichkeit dienen und in keiner Weise einschränkend sein sollen. Variationen können auch anders als speziell beschrieben praktiziert werden. Der Umfang der Erfindung ist definiert durch die beigefügten Ansprüche.

Claims

Antriebseinheitsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit: einer ersten Antriebsachswelle (24); einer zweiten Antriebsachswelle (24), wobei die erste und die zweite Antriebsachswelle (24) kolinear sind und eine Drehachse (26) bilden; einer ersten Radnabe (28), die durch die erste Antriebsachswelle (24) angetrieben wird; einer zweiten Radnabe (28), die durch die zweite Antriebsachswelle (24) angetrieben wird, wobei die erste und die zweite Radnabe (28) um die Drehachse (26) herum angetrieben werden; einem ersten Zahnradsatz (30) und einem ersten Planetenradsatz (46) zum Antreiben der ersten Radnabe (28); einem zweiten Zahnradsatz (30) und einem zweiten Planetenradsatz (46) zum Antreiben der zweiten Radnabe (28); einem ersten Elektromotor (36), der in einem nichtparallelen Winkel relativ zur Drehachse der ersten Antriebsachswelle (24) angebracht ist, um den ersten Zahnradsatz (30) anzutreiben; einem zweiten Elektromotor (36), der in einem nichtparallelen Winkel relativ zur Drehachse (26) der zweiten Antriebsachswelle (24) angebracht ist, um den zweiten Zahnradsatz (30) anzutreiben; dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweiten Planetenradsatz (46) durch den ersten und den zweiten Zahnradsatz (30) angetrieben werden, was zu einer Untersetzung führt.
Baugruppe nach Anspruch 1, bei der die Planetenradsätze (46) in die Radnaben (28) eingebaut sind.
Baugruppe nach Anspruch 1, mit einem ersten Zahnradkasten (40) zum Unterbringen des ersten Zahnradsatzes (30) und einem zweiten Zahnradkasten (40) zum Unterbringen des zweiten Zahnradsatzes (30), wobei der erste und der zweite Zahnradkasten (40) an dem ersten bzw. zweiten Elektromotor (36) angebracht sind, und wobei der erste und der zweite Planetenradsatz (46) in den ersten und den zweiten Zahnradkasten (40) eingebaut sind.
Baugruppe nach Anspruch 1, bei welcher der erste Zahnradsatz (30) ein erstes Ritzel (32) umfaßt, das mit einem ersten Hohlrad (34) in Antriebseingriff steht, das so angebracht ist, daß es sich mit der ersten Radnabe (28) dreht, und der zweite Zahnradsatz (30) ein zweites Ritzel (32) umfaßt, das mit einem zweiten Hohlrad (34) in Antriebseingriff steht, das so angebracht ist, daß es sich mit der zweiten Radnabe (28) dreht.
Baugruppe nach Anspruch 4, bei welcher der erste Planetenradsatz (46) ein erstes Sonnenrad (48) umfaßt, das so angebracht ist, daß es sich mit dem ersten Hohlrad (34) dreht, und eine erste Vielzahl von Planetenrädern (50), die mit einer ersten Planetenhohlradnabe (52) in Eingriff stehen, und der zweiten Planetenradsatz (46) ein zweites Sonnenrad (48) umfaßt, das so angebracht ist, daß es sich mit dem zweiten Hohlrad (34) dreht, und eine zweite Vielzahl von Planetenrädern (50), die mit einer zweiten Planetenhohlradnabe (52) in Eingriff stehen.
Baugruppe nach Anspruch 5, bei der die erste Planetenhohlradnabe (52) die erste Radnabe (28) antreibt und die zweite Planetenhohlradnabe (52) die zweite Radnabe (28) antreibt.
Baugruppe nach Anspruch 5, bei der die erste Planetenhohlradnabe (52) die erste Antriebsachswelle (24) antreibt und die zweite Planetenhohlradnabe (52) die zweite Antriebsachswelle (24) antreibt.
Baugruppe nach Anspruch 7, bei welcher der erste Zahnradsatz (30) und der erste Planetenradsatz (46) in einem ersten gemeinsamen Zahnradkasten (40) untergebracht sind, der an dem ersten Elektromotor (36) angebracht ist, und der zweite Zahnradsatz (30) und der zweite Planetenradsatz (46) in einem zweiten gemeinsamen Zahnradkasten (40) untergebracht sind, der an dem zweiten Elektromotor (36) angebracht ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, mit einem dritten Elektromotor (56), der in paralleler Antriebsbeziehung mit dem ersten Elektromotor (36) steht, um den ersten Zahnradsatz (30) anzutreiben, und mit einem vierten Elektromotor (56), der in paralleler Antriebsbeziehung mit dem zweiten Elektromotor (36) steht, um den zweiten Zahnradsatz (30) anzutreiben, wobei der erste (36) und der dritte (56) Elektromotor den ersten Zahnradsatz (30) antreiben und der zweite (36) und der vierte (56) Elektromotor unabhängig voneinander den zweiten Zahnradsatz (30) antreiben.
Baugruppe nach Anspruch 9, bei der sich der erste (36) und der dritte (56) Elektromotor radial von dem ersten Zahnradsatz (30) aus erstrecken und sich der zweite (36) und der vierte (56) Elektromotor radial von dem zweiten Zahnradsatz (30) aus erstrecken.
Baugruppe nach Anspruch 10, bei welcher der erste Zahnradsatz (30) ein erstes Ritzel (32) umfaßt, das durch den ersten Elektromotor (36) angetrieben wird, und ein zweites Ritzel (32), das durch den dritten Elektromotor (56) angetrieben wird, wobei das erste und das zweite Ritzel (32) dazu dienen, gleichzeitig ein erstes Hohlrad (34) anzutreiben, und bei welcher der zweite Zahnradsatz (30) ein drittes Ritzel (32) umfaßt, das durch den zweiten Elektromotor (36) angetrieben wird, und ein viertes Ritzel (32), das durch den vierten Elektromotor (56) angetrieben wird, wobei das dritte und das vierte Ritzel (32) dazu dienen, gleichzeitig ein zweites Hohlrad (34) anzutreiben.
Baugruppe nach Anspruch 11, bei welcher der erste Zahnradsatz (30) in einem ersten Zahnradkasten untergebracht ist, der an dem ersten (36) und dem dritten (56) Elektromotor angebracht ist, und der zweite Zahnradsatz (30) in einem zweiten Zahnradkasten (40) untergebracht ist, der an dem zweiten (36) und dem vierten (56) Elektromotor angebracht ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, bei welcher der nichtparallele Winkel ein rechter Winkel ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, bei der einer der Elektromotoren (36) in einem 90°-Winkel angebracht ist, der sich relativ zur Drehachse (26) im allgemeinen horizontal und nach vorn erstreckt, und der andere der Elektromotoren (36) in einem 90°-Winkel angebracht ist, der sich relativ zur Drehachse (26) im allgemeinen horizontal und nach hinten erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 1, bei welcher der erste und der zweite Elektromotor (36) von einem gemeinsamen Achsgehäuse (58) getragen werden, das sich längs der Drehachse (26) erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 1, bei welcher der erste und der zweite Motor (36) in einem 90°-Winkel angebracht sind, der sich im allgemeinen vertikal und von der Drehachse (26) nach oben erstreckt.
Baugruppe nach Anspruch 1, bei welcher der erste und der zweite Motor (36) in einem Winkel angebracht sind, der sich im allgemeinen horizontal und von der Drehachse (26) nach hinten erstreckt.