DE102018130021A1

DE102018130021A1 - Drive arrangement of a motor vehicle with an electric motor

Info

Publication number: DE102018130021A1
Application number: DE102018130021.2A
Authority: DE
Inventors: Karsten FABIAN
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor, der individuell einem über eine Radaufhängung gegenüber einem Aufbau des Fahrzeugs in gewissem Ausmaß verlagerbar geführten Fahrzeugrad zugeordnet ist, wobei der Elektromotor gelenkig (direkt oder indirekt) am Fahrzeug-Aufbau aufgehängt ist und eine vom Elektromotor zum Rad führende Antriebswelle, welche nur radseitig eine winkelbewegliche Gelenkkupplung aufweist, aufgrund einer Verlagerung des Fahrzeugrads den Elektromotor gegenüber dem Aufbau verschwenkt. Dabei kann die Aufhängung ohne elastische Verformung eines Zwischenelementes eine Verschwenkbewegung um die Fahrzeug-Längsachse erlauben; zusätzlich kann die Aufhängung ein Elastomerelement umfassen, welches eine gewisse Verschwenkbewegung des Elektromotors um die Fahrzeug-Hochachse erlaubt. Vorzugsweise ist die Antriebswelle längenveränderlich ausgestaltet.The invention relates to a drive arrangement of a motor vehicle with an electric motor, which is individually assigned to a vehicle wheel which is displaceable to a certain extent via a wheel suspension with respect to a body of the vehicle, the electric motor being articulated (directly or indirectly) suspended from the vehicle body and one from the electric motor drive shaft leading to the wheel, which has an angularly movable articulated coupling only on the wheel side, pivots the electric motor relative to the body due to a displacement of the vehicle wheel. The suspension can allow a pivoting movement about the longitudinal axis of the vehicle without elastic deformation of an intermediate element; In addition, the suspension can comprise an elastomer element, which allows a certain pivoting movement of the electric motor around the vertical axis of the vehicle. The drive shaft is preferably designed to be variable in length.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeugs mit einem Elektromotor, der individuell einem über eine Radaufhängung gegenüber einem Aufbau des Fahrzeugs in gewissem Ausmaß verlagerbar geführten Fahrzeugrad zugeordnet ist. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 10 2016 205 717 A1 und die EP 2 616 257 B1 verwiesen.The invention relates to a drive arrangement of a motor vehicle with an electric motor, which is individually assigned to a vehicle wheel that is displaceable to a certain extent via a wheel suspension relative to a body of the vehicle. The state of the art is, for example, on DE 10 2016 205 717 A1 and the EP 2 616 257 B1 referred.

Bislang sind Kraftfahrzeuge noch zumeist von einem Verbrennungsmotor angetrieben, dessen Antriebsleistung im Falle eines zweispurigen Kraftfahrzeugs über ein Differential und von diesem ausgehende Antriebswellen zu den angetriebenen Fahrzeug-Rädern geleitet wird. Für einen elektromotorischen Antrieb kann dies vergleichbar gestaltet sein, es können aber auch radindividuelle elektrische Antriebsmotoren vorgesehen sein. Ein erstes Beispiel für letzteres zeigt die die eingangs erstgenannte Schrift mit an einem Querträger (des Fahrzeugs) gelagerten Elektromotoren, von denen - wie bei den herkömmlichen Antriebswellen - ein Gelenkwelle zum jeweiligen zugeordneten Rad führen, deren Gelenke bzw. winkelbegliche Gelenkkupplungen üblicherweise in Form eines radseitigen Festgelenks und eines getriebeseitigen Gleichlaufgelenks die Einfederbewegungen und Ausfederbewegungen des Rades gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau bzw. gegenüber dem mit dem Fahrzeug-Aufbau im wesentlichen fest verbundenen Querträger ermöglichen. Keine solchen aufwändigen Gelenkwellen sind im Falle von Radnaben-Motoren oder bei einer Anordnung nach der DE 10 2015 218 793 A1 (mit in einem radführenden Lenker gelagertem Elektromotor) erforderlich, jedoch erhöht dann der Elektromotor unerwünschterweise die sog. ungefederte Masse. Letzteres kann bei einer Antriebsanordnung nach der eingangs zweitgenannten Schrift abgemildert werden, nämlich indem am Rad lediglich ein geeignet gestaltetes Getriebe vorgesehen ist, welches die Ein- und Ausfederbewegungen auch bei einem am Fahrzeug-Aufbau befestigten Elektromotor erlaubt, ohne dass zwischen dem Elektromotor und dem besagten Getriebe eine Gelenkwelle benötigt wird. Schließlich ist noch eine weitere interessante Antriebsanordnung ohne Gelenkwelle, d.h. ohne winkelbegliche Gelenkkupplung in der DE 10 2005 034 278 A1 gezeigt, wonach der elektrische Antriebsmotor im Federbein-Stützlager des jeweiligen Fahrzeug-Rades angeordnet ist.So far, motor vehicles have mostly been driven by an internal combustion engine, the drive power of which in the case of a two-lane motor vehicle is directed to the driven vehicle wheels via a differential and drive shafts emanating from it. For an electric motor drive, this can be designed to be comparable, but electric drive motors that are individual to the wheel can also be provided. A first example of the latter is shown in the document mentioned at the outset, with electric motors mounted on a cross member (of the vehicle), of which - as in the case of conventional drive shafts - a drive shaft leads to the respective associated wheel, the joints or articulated couplings of which the angle is customary usually in the form of a wheel-side Fixed joint and a constant-velocity joint on the transmission side enable the deflection and rebound movements of the wheel with respect to the vehicle body or with respect to the cross member which is essentially firmly connected to the vehicle body. No such elaborate cardan shafts are in the case of wheel hub motors or in an arrangement according to DE 10 2015 218 793 A1 (with an electric motor mounted in a wheel-guiding handlebar), but then the electric motor undesirably increases the so-called unsprung mass. The latter can be mitigated in a drive arrangement according to the above-mentioned document, namely in that only a suitably designed gear is provided on the wheel, which allows the spring-in and rebound movements even with an electric motor attached to the vehicle body, without the electric motor and said one Gearbox a propeller shaft is needed. Finally, there is another interesting drive arrangement without a propeller shaft, that is, without an articulated coupling that is compatible with the angle DE 10 2005 034 278 A1 shown, after which the electric drive motor is arranged in the strut support bearing of the respective vehicle wheel.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Möglichkeit einer radindividuellen elektromotorischen Antriebsanordnung aufzuzeigen, die kein komplexes Gleichlaufgelenk benötigt obwohl der Elektromotor am Fahrzeug-Aufbau aufgehängt ist und somit nicht zur ungefederten Masse zählt. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs und besteht im wesentlichen darin, dass der Elektromotor solchermaßen gelenkig am Fahrzeug-Aufbau aufgehängt ist, dass eine vom Elektromotor zum Rad führende Antriebswelle nur (d.h. ausschließlich) radseitig eine winkelbewegliche Gelenkkupplung aufweist und aufgrund einer Verlagerung des Fahrzeugrads den Elektromotor gegenüber dem Aufbau verschwenkt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The object of the present invention is to show a further possibility of a wheel-specific electromotive drive arrangement which does not require a complex constant-velocity joint although the electric motor is suspended from the vehicle body and thus does not count towards the unsprung mass. This object is achieved with the features of the independent patent claim and essentially consists in the fact that the electric motor is articulated on the vehicle body in such a way that a drive shaft leading from the electric motor to the wheel only (ie exclusively) has an angularly movable articulated coupling on the wheel side and because of a displacement of the vehicle wheel pivots the electric motor relative to the body. Advantageous further developments are the content of the subclaims.

Erfindungsgemäß enthält die Antriebswelle lediglich eine einzige winkelbewegliche und radseitig vorgesehene Gelenkkupplung vorzugsweise in Form eines zwischen einem starren Wellenabschnitt der Antriebswelle und dem angetriebenen Rad vorgesehenen Kugel-Festgelenks oder eines Gleichlaufschiebegelenks.
An die radseitige, d.h. mit dem anzutreibenden Rad verbundene Gelenkkupplung schließt sich der Wellenabschnitt der Antriebswelle an, dessen anderes Ende sich ohne Zwischenschaltung einer winkelbeweglichen Gelenkkupplung eine Abtriebswelle des elektrischen Antriebsmotors (Elektromotors) anschließt. Selbstverständlich können elastisch geringfügig verformbare Elemente, beispielsweise vergleichbar einer dem Fachmann bekannten Hardyscheibe ein Bestandteil dieser Wellenverbindung zwischen dem Elektromotor und dem Rad sein, d.h. ein zwischengeschaltetes und nur geringfügig verformbares Elastomerelement, welches beispielsweise zum Ausgleich von Toleranzen oder zur Schwingungsisolation vorgesehen ist, ist keine winkelbewegliche Gelenkkupplung im Sinne des Patentanspruchs. Um nun - wie erwünscht - den Elektromotor am Fahrzeug-Aufbau abstützen oder aufhängen zu können und dennoch Ein- und Ausfederbewegungen des Rades gegenüber dem Aufbau zu ermöglichen ist der Elektromotor solchermaßen gelenkig abgestützt oder aufgehängt, dass er bei solchen Ein- und Ausfederbewegungen unter Einwirkung der mit dem anzutreibenden Rad wie beschrieben verbundenen Antriebswelle gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau verschwenkt wird. Bei einer solchen Verschwenkbewegung verändert sich ein Winkel, den eine Abtriebswelle des Elektromotors mit dem Fahrzeug-Aufbau bzw. einer bestimmten Ebene desselben einschließt.According to the invention, the drive shaft contains only a single angularly movable articulated coupling provided on the wheel side, preferably in the form of a fixed ball joint or a constant-velocity sliding joint provided between a rigid shaft section of the drive shaft and the driven wheel.
The shaft section of the drive shaft connects to the articulated coupling on the wheel side, ie connected to the wheel to be driven, the other end of which is followed by an output shaft of the electric drive motor (electric motor) without the interposition of an angularly movable articulated coupling. Of course, elastically slightly deformable elements, for example comparable to a hardy disk known to the person skilled in the art, can be a component of this shaft connection between the electric motor and the wheel, i.e. an interposed and only slightly deformable elastomer element, which is provided, for example, to compensate for tolerances or to isolate vibrations, is not an angularly movable one Articulated coupling in the sense of the patent claim. In order - as desired - to be able to support or hang the electric motor on the vehicle body and still allow the wheel to move in and out compared to the body, the electric motor is articulated or suspended in such a way that it can be moved in such a way under the influence of the is pivoted with the wheel to be driven as described drive shaft relative to the vehicle body. With such a pivoting movement, an angle changes, which an output shaft of the electric motor encloses with the vehicle body or a specific plane thereof.

Hierbei sei darauf hingewiesen, dass nicht nur eine gelenkige Aufhängung des Elektromotors direkt am Fahrzeug-Aufbau möglich ist, sondern ebenso eine sogenannte indirekte Aufhängung, wobei der Elektromotor an irgendeinem Träger gelenkig aufgehängt oder abgestützt ist, der seinerseits am Fahrzeug-Aufbau gegebenenfalls unter Zwischenschaltung elastischer Lager befestigt ist, so beispielsweise an einem üblichen Achsträger. Ferner sei erwähnt, dass es durchaus erforderlich sein kann, in einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung, d.h. entweder in der Antriebswelle selbst oder/und in deren Verbindung mit der Abtriebswelle des Elektromotors oder/und mit dem Fahrzeug-Rad einen geeigneten Längenausgleich vorzusehen. Bei Verlagerungen des Rades und einem erfindungsgemäß daraus folgenden Verschwenken des Elektromotors ändert sich nämlich zumindest geringfügig der Abstand zwischen dem Anbindungspunkt der Antriebswelle am Rad einerseits und am Elektromotor andererseits.It should be pointed out here that not only an articulated suspension of the electric motor is possible directly on the vehicle body, but also so-called indirect suspension, the electric motor being articulated or supported on some support, which in turn may be more elastic on the vehicle body with the interposition Bearing is attached, for example on a conventional axle bracket. It should also be mentioned that it may well be necessary in a drive arrangement according to the invention, ie either in the drive shaft itself and / or in its connection with the output shaft of the electric motor or / and provide a suitable length compensation with the vehicle wheel. When the wheel is displaced and the electric motor is pivoted as a result, the distance between the connection point of the drive shaft on the wheel on the one hand and on the electric motor on the other hand changes at least slightly.

Die gelenkige Aufhängung des Elektromotors am Fahrzeug-Aufbau (oder an einem mit diesem verbundenen Träger) kann beispielsweise kardanisch ausgeführt bzw. ausgebildet sein, womit die größte Bewegungsfreiheit hinsichtlich irgendwelcher Lageveränderungen des Fahrzeug-Rades gegenüber dem Aufbau gegeben ist. Im Wesentlichen erfolgen jedoch Ein- und Ausfederbewegungen des Rades, welche im wesentlichen in Vertikalrichtung verlaufen, sodass es durchaus ausreichend sein kann, wenn die Aufhängung des Elektromotors ohne elastische Verformung eines Zwischenelementes nur eine Verschwenkbewegung desselben um die Fahrzeug-Längsachse erlaubt. Geringfügige Winkelabweichungen in der Größenordnung von bis 15° sollen dabei umfasst sein, d.h. eine solchermaßen gegenüber der Fahrzeug-Längsachse geneigte Schwenkachse soll ebenso unter ein Verschwenken um die Fahrzeug-Längsachse fallen. Zum Ausgleich bzw. zur Aufnahme geringfügiger zusätzlicher Verschwenkbewegungen insbesondere um die Fahrzeug-Hochachse kann dabei ein geeignetes elastisch verformbares Zwischenelement in der entsprechenden Aufhängung des Elektromotors, d.h. zwischen diesem und dem Fahrzeug-Aufbau bzw. einem mit dem Fahrzeug-Aufbau verbundenen Träger vorgesehen sein. Auch kann eine erfindungsgemäße Aufhängung solchermaßen gestaltet sein, dass sie ohne elastische Verformung eines Zwischenelementes eine Verschwenkbewegung des Elektromotors um die Fahrzeug-Hochachse erlaubt, wobei für eine solche Verschwenkbewegung und für eine Verschwenkbewegung um die Fahrzeug-Längsachse unterschiedliche Gelenke vorgesehen sein können. Im einfachsten Fall kann jedoch eine einfache Pendelstütze oder dergleichen ausreichend sein, d.h. insbesondere eine Aufhängung beispielsweise nach Art eines Pendels oder Fadenpendels, wobei die Funktion des „Fadens“ ein Stab mit endseitigen Kugelgelenken ausfüllen kann.The articulated suspension of the electric motor on the vehicle body (or on a carrier connected to it) can, for example, be designed or designed with a gimbal, which gives the greatest freedom of movement with regard to any changes in position of the vehicle wheel relative to the body. Essentially, however, the wheel is deflected and rebounded, which runs essentially in the vertical direction, so that it may be sufficient if the suspension of the electric motor without elastic deformation of an intermediate element only allows it to pivot about the longitudinal axis of the vehicle. Slight angular deviations on the order of up to 15 ° should be included, i.e. a pivot axis which is inclined in this way with respect to the longitudinal axis of the vehicle should also fall under a pivoting about the longitudinal axis of the vehicle. A suitable elastically deformable intermediate element can be accommodated in the corresponding suspension of the electric motor, i.e. be provided between this and the vehicle body or a carrier connected to the vehicle body. A suspension according to the invention can also be designed in such a way that it allows a pivoting movement of the electric motor about the vehicle vertical axis without elastic deformation of an intermediate element, wherein different joints can be provided for such a pivoting movement and for a pivoting movement about the vehicle longitudinal axis. In the simplest case, however, a simple pendulum support or the like may be sufficient, i.e. in particular a suspension, for example, in the manner of a pendulum or thread pendulum, the function of the “thread” being able to fill a rod with ball joints at the ends.

Was weitere dem Elektromotor zugeordnete Bauelemente betrifft, so können diese entweder am Elektromotor starr befestigt sein, oder am Rad oder am Fahrzeug-Aufbau befestigt und geeignet mit dem Elektromotor verbunden sein. So kann ein Untersetzungsgetriebe zwischen der Abtriebswelle des Elektromotors und dem Rad entweder am Rad bzw. an einem Radträger oder am Elektromotor angeordnet sein. Die Leistungselektronik des Elektromotors hingegen ist vorzugsweise direkt (oder indirekt) am Fahrzeug-Aufbau befestigt und über flexible Leitungen elektrisch mit dem Elektromotor verbunden.As for further components associated with the electric motor, these can either be rigidly attached to the electric motor, or attached to the wheel or to the vehicle body and suitably connected to the electric motor. A reduction gear can thus be arranged between the output shaft of the electric motor and the wheel either on the wheel or on a wheel carrier or on the electric motor. The power electronics of the electric motor, however, is preferably directly (or indirectly) attached to the vehicle body and electrically connected to the electric motor via flexible lines.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016205717 A1 [0001]
EP 2616257 B1 [0001]
DE 102015218793 A1 [0002]
DE 102005034278 A1 [0002]

Claims

Drive arrangement of a motor vehicle with an electric motor that is individually assigned to a vehicle wheel that is displaceable to a certain extent via a wheel suspension relative to a body of the vehicle, the electric motor being articulated (directly or indirectly) on the vehicle body and a drive shaft leading from the electric motor to the wheel , which has an angularly movable articulated coupling only on the wheel side, pivots the electric motor relative to the body due to a displacement of the vehicle wheel.

Drive arrangement after Claim 1 , wherein the suspension of the electric motor without elastic deformation of an intermediate element allows the same to pivot about the longitudinal axis of the vehicle.

Drive arrangement after Claim 2 , wherein the suspension of the electric motor comprises an elastomer element, which allows a certain pivoting movement of the electric motor about the vehicle vertical axis.

Drive arrangement according to one of the Claims 1 , 2nd , wherein the suspension of the electric motor without elastic deformation of an intermediate element allows the same to pivot about the vehicle vertical axis.

Drive arrangement according to one of the preceding claims with a variable-length drive shaft.

Drive arrangement according to one of the preceding claims with a reduction gear provided between the electric motor and the drive shaft and (directly or indirectly) mounted on the vehicle body.