DE4305055A1 - Achsantriebseinheit für Elektromobil - Google Patents

Description

Die Erfindung handelt von einer Achsantriebseinheit für ein Elektromobil, bestehend aus einem Elektromotor, einem Schalt­ getriebe, bei dem eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle mit Festrädern und Losrädern versehen sind und die Losräder wahl­ weise mit ihrer Welle kuppelbar sind, und aus einem Differen­ tialgetriebe, dessen Differentialkorb mit den Achsantriebswel­ lenköpfen koaxial ist.

Bei Elektromobilen ist der Antrieb meist in einer Einheit zusammengefaßt, die möglichst leicht und klein sein soll. Um bei Verwendung eines kleinen und leichten Elektromotors gute Fahrleistungen zu erreichen, wird ein Schaltgetriebe vorgese­ hen. In der Regel begnügt man sich mit einem Zweigang- oder höchstens Dreiganggetriebe. Auch ein Rückwärtsgang ist wegen der heute elektronischen Regelung des Motors überflüssig.

Eine gattungsgemäße Antriebseinheit ist aus der DE-OS 42 12 324 bekannt. Bei dieser sind zwei Losräder wahlweise mittels Lamel­ lenkupplungen mit der Getriebeabtriebswelle verbindbar, wobei es keine Neutralstellung gibt. Die Getriebeabtriebswelle treibt über ein weiteres Zahnradpaar an ihrem inneren Ende ein Achsge­ triebe, das deshalb versetzt, aber in Achsrichtung anschließend angeordnet ist. Das vergrößert die Einbaumaße in Achsrichtung. Die aus dem weiteren Zahnradpaar resultierende einseitige Bela­ stung sowohl der Getriebeabtriebswelle als auch des Achsge­ triebes wirkt sich bei der Dimensionierung negativ aus.

Es ist daher Ziel der Erfindung, eine gattungsgemäße Antriebs­ einheit zu schaffen, die möglichst klein, leicht und billig ist.

Erfindungsgemäß bildet der Differentialkorb selbst die Abtriebswelle des Getriebes und die Losräder sind mittels Schaltmuffen mit der Antriebswelle verbindbar. Somit sind die Festräder baulich mit dem Differentialkorb vereint. Dadurch entfällt eine ganze Welle mitsamt Lagerung und die Einbaumaße quer zur Achsrichtung reduzieren sich dementsprechend. Die Lager des Differentialkorbes werden dadurch auch nicht mehr belastet, sondern durch die symmetrische Anordnung der Fest­ räder sogar weniger. Wenn die Losräder auf der Eingangswelle in geringerem Abstand voneinander angeordnet sind, was durch die Muffenkupplungen möglich wird, sind auch die Festräder auf dem Differentialkorb näher beieinander. Dadurch reduzieren sich auch die Einbaumaße in Achsrichtung. Insgesamt können durch die geringeren Abmessungen auch die Gehäuseteile leichter ausge­ führt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Differentialkorb in einer achsnormalen Ebene in zwei Teile geteilt (Anspruch 2). Das ergibt Vereinfachung bei Fertigung und Zusammenbau der An­ triebseinheit, besonders dann, wenn jeder Teil des Differenti­ alkorbes ein Festrad trägt (Anspruch 3). Eine weitere Vereinfa­ chung und Verringerung des Rundlauffehlers der Zahnräder wird erreicht, wenn weiters zumindest eines der Festräder einstückig mit einem der Teile des Differentialkorbes ausgeführt ist (Anspruch 4).

Vorzugsweise werden die beiden Teile des Differentialkorbes mittels die Festräder durchsetzenden, achsparallelen und am Umfang verteilten Bolzen vereinigt (Anspruch 5). Dadurch wird ohne zusätzlichen Raumbedarf der Durchmesser der Festräder genutzt und bei nicht einstückigen Festrädern, geeignete Verbindung mit ihrem Kupplungsteil vorausgesetzt, die Bolzen zur Vereinigung der Teile des Differentialkorbes eingespart.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auf dem Differen­ tialkorb zwischen zwei Festrädern zusätzlich noch ein mit einer im Gehäuse schwenkbaren Klinke zusammenwirkendes Sperrenrad an­ gebracht sein (Anspruch 6) Es ist also mit minimalem Aufwand und ohne zusätzlichen Raumbedarf eine Parksperre verwirklicht.

Der Elektromotor kann im Rahmen der Erfindung je nach Dimension und Nenndrehzahl des Motors und je nach Raumerfordernissen auf verschiedene Weise mit dem Getriebe vereinigt sein. Eine vor­ teilhafte Anordnung eines hochtourigen Motors besteht darin, daß auf der Antriebswelle weiters ein Antriebszahnrad fest angebracht ist, das mit einem Antriebsritzel des Motors kämmt (Anspruch 7). Dieses Antriebszahnrad ist, da auf der hochtouri­ gen Seite des Getriebes, relativ klein und leicht auf der Ge­ triebeeingangswelle unterzubringen.

Weiters liegt es im Rahmen der Erfindung, die Schaltmuffen als unsynchronisierte Klauen- oder Zahnkupplungen auszubilden und zum Schalten der Gänge eine elektronische Synchronisierung ein­ zusetzen (Anspruch 8). Durch die geringen Einbaumaße solcher Kupplungen bei hohem und verlustlos übertragbarem Drehmoment können dadurch die Einbaumaße weiter verringert werden. Wegen der jedenfalls vorhandenen elektronischen Motorsteuerung bedeu­ tet das keinen zusätzlichen mechanischen Aufwand.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1: Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Antriebseinheit,

Fig. 2: Einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Achsantriebseinheit, und

Fig. 3: Einen Schnitt nach III-III in Fig. 2.

Die erfindungsgemäße Antriebseinheit in Fig. 1 besteht aus einem Elektromotor 1, dessen Antriebsritzel 2 mit einem Antriebszahnrad 3 zusammenwirkt, einer Getriebeeingangswelle 14, auf der Losräder 4, 5 mit Kupplungsklauen 12, 13 mit einem auf der Antriebswelle 14 drehfest sitzenden Kupplungsteil 11 zusammenwirken können.

Weiters aus Festrädern 6, 7, die den Differentialkorb 8 umgeben, und schließlich aus dem Differential selbst mit den Achsantriebsschwellen 9, 10. Die Losräder 4, 5 weisen Kupp­ lungsklauen 12, 13 auf, die mit dem drehfesten, aber axial verschiebbaren Kupplungsteil Klauenkupplungen bilden. Der Differentialkorb 8 trägt weiters ein Klinkenrad 15, in das eine im Getriebegehäuse gelagerte Klinke 16 bei Bedarf eingreift.

Bei der in Fig. 3 abgebildeten Achsantriebseinheit ist der Elektromotor 1 an einem Getriebegehäusedeckel 20 angeflanscht. Dieser und das Getriebegehäuse 21 bilden das Gehäuse der gesam­ ten Antriebseinheit. Der Elektromotor 1 treibt über eine Kuppelhülse 22 das Antriebsritzel 23, welches mit dem Antriebs­ zahnrad 24 kämmt. Eine Getriebeeingangswelle 25 ist mit dem Antriebszahnrad 24 fest verbunden und trägt über Nadellager ein erstes Losrad 26 und ein zweites Losrad 27. Die Losräder 26, 27 weisen nach innen gerichtete Zahnkupplungsteile 28, 29 auf. Weiters ist ein Zahnring 30 mit der Getriebeeingangswelle 25 fest verbunden und über eine Kupplungsmuffe 31 mit den Zahn­ kupplungsteilen 28, 29 verbindbar. Die Kupplungsmuffe 31 wird zum Schalten der Gänge von einer nicht dargestellten Schalt­ gabel bewegt, die von Hand oder automatisch gesteuert bedient sein kann.

Das erste Losrad 26 kämmt mit einem ersten Festrad 40, das zweite Losrad 27 mit einem zweiten Festrad 41. Beide Festräder 40, 41 sind mit einem ersten bzw. zweiten Differentialkorbteil 42, 43 einstückig ausgeführt, und könnten alternativ aber auch getrennt hergestellte Teile sein, die mit den Differentialkorb­ teilen 42, 43 auf geeignete Weise verbunden sind. Die beiden Differentialkorbteile 42, 43 sind entlang einer in Umfangsrich­ tung verlaufenden Zentrierung 44 aneinander gefügt und durch eine Reihe von achsparallelen Bolzen 45, die die Festräder 40, 41 durchsetzen, zusammengehalten.

Die Differentialkorbteile 42, 43 sind in Lagern 46, 47 in den Gehäuseteilen 20, 21 abgestützt. Der Teil 42 nimmt einen Aus­ gleichsbolzen 49 auf, auf dem die Ausgleichsräder 48 gelagert sind. Diese wirken in bekannter Weise mit den Differential­ rädern 50, 51 zusammen, die fest mit Achsantriebswellen 52, 53 verbunden sind. Diese sind nur angedeutet, sie können außerhalb des Getriebegehäuses 20, 21 auch nicht dargestellte Kardange­ lenke aufweisen oder in bekannter Weise mittels nicht darge­ stellten Gleitsteinen mit den Differentialrädern 50, 51 dreh­ fest, aber winkelbeweglich verbunden sein.

Zwischen den Festrädern 40, 41 ist noch ein Sperrenrad 54 angeordnet, das ebenfalls mittels der Bolzen 45 drehfest mit dem Differentialkorb 42, 43 verbunden ist. Eine in dieser Fig. nicht erkennbare im Getriebegehäuse 21 gelagerte und von Hand oder automatisch betätigbare Klinke kann mit dem Sperrad 54 zusammenwirken. Damit ist eine zuverlässige Sperrung des abge­ stellten Fahrzeuges auch ohne mechanische Feststellbremse möglich.

Claims (8)

1. Achsantriebseinheit für ein Elektromobil, bestehend aus einem Elektromotor, einem Schaltgetriebe, bei dem eine Getrie­ beeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle mit Festrädern und Losrädern versehen sind und die Losräder wahlweise mit ih­ rer Welle kuppelbar sind, und aus einem Differentialgetriebe, dessen Differentialkorb mit den Achsantriebswellenköpfen koaxi­ al ist, dadurch gekennzeichnet daß der Differentialkorb (8; 42, 43) selbst die Abtriebswelle des Getriebes bildet und daß die Losräder (4, 5; 26, 27) mittels formschlüssiger Kupplungen (11, 12, 13; 25, 28, 30, 31) mit der Antriebswelle (14; 25) verbindbar sind.

2. Achsantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (42, 43) in einer achsnormalen Ebene (44) in zwei Teile (42, 43) geteilt ist.

3. Achsantriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (42, 43) des Differentialkorbes ein Festrad (40, 41) trägt.

4. Achsantriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Festräder (40, 41) einstückig mit einem der Teile (42, 43) des Differentialkorbes ausgeführt ist.

5. Achsantriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des (42, 43) Differentialkorbes mittels die Festräder (40, 41) durchsetzenden achsparallelen, am Umfang verteilten Bolzen (45) vereinigt sind.

6. Achsantriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Differentialkorb (42, 43) zwischen zwei Festrädern (40, 41) zusätzlich noch ein mit einer im Gehäuse (21) schwenk­ baren Klinke (16) zusammenwirkendes Sperrenrad (15) angebracht ist.

7. Achsantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (25) weiters ein Antriebszahnrad (24) fest angebracht ist, das mit einem Antriebsritzel (23) des Motors (1) kämmt.

8. Achsantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschlüssigen Kupplungen (11, 12, 13; 25, 28, 30, 31) un­ synchronisierte Klauen- oder Zahnkupplungen sind und daß zum Schalten der Gänge eine elektronische Synchronisierung verwen­ det wird.