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Die Erfindung betrifft ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das einen Traktionsantrieb mit einer Axialflussmaschine aufweist, wobei die Axialflussmaschine eine Drehachse aufweist, und die Drehachse parallel zu einer Hochachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist.
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Kraftfahrzeuge mit einem Traktionsantrieb sind grundsätzlich bekannt. Ferner ist bekannt, dass die Traktionsantriebe eine Axialflussmaschine aufweisen. Die Axialflussmaschinen weisen in der Regel einen scheibenförmigen Rotor und eine parallel zu dem scheibenförmigen Rotor angeordneten scheibenförmigen Stator auf. Eine Drehachse des Rotors ist bei den bekannten Axialflussmaschinen in Richtung oder parallel zu einer Querachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet, um die Drehbewegung des Rotors direkt auf die Räder des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Da bei Kraftfahrzeugen der Bauraum für den Traktionsantrieb in Richtung einer Hochachse des Kraftfahrzeugs begrenzt ist, weisen die bekannten Axialflussmaschinen einen reduzierten Durchmesser auf. Dies führt dazu, dass die bekannten Axialflussmaschinen ein reduziertes Drehmoment aufweisen können.
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Kraftfahrzeug mit einem eine Axialflussmaschine aufweisenden Traktionsantrieb anzugeben, wobei die Axialflussmaschine platzsparend anordbar ist und eine erhöhte Leistung aufweisen kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei kann jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen, sofern sich nicht explizit etwas Gegenteiliges aus der Beschreibung ergibt.
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In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Traktionsantrieb mit einer eine Drehachse aufweisenden Axialflussmaschine, wobei die Axialflussmaschine derart in dem Kraftfahrzeug angeordnet ist, dass die Drehachse parallel zu einer Hochachse und/oder in Richtung der Hochachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist.
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Mit anderen Worten ist gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass ein Kraftfahrzeug bereitgestellt wird. Das Kraftfahrzeug weist in der Regel eine Längsachse auf. Die Längsachse ist vorzugsweise in einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet, bzw. erstreckt sind von einer Front des Kraftfahrzeugs zu einem Heck des Kraftfahrzeugs. Zudem weist das Kraftfahrzeug in der Regel eine Querachse auf. Die Querachse ist im rechten Winkel zur Längsachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet und erstreckt sich vorzugsweise zwischen den beiden zueinander beanstandet angeordneten Seiten des Kraftfahrzeugs. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug eine Hochachse. Die Hochachse ist sowohl im rechten Winkel zur Längsachse als auch im rechten Winkel zur Querachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet. Die Hochachse zeigt, sofern das Kraftfahrzeug auf einer ebenen Fläche aufsteht, in Richtung Himmel. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug einen Traktionsantrieb aufweist. Der Traktionsantrieb umfasst eine Axialflussmaschine. Die Axialflussmaschine wiederum umfasst eine Drehachse. Die Drehachse ist vorzugsweise eine Achse eines in der Axialflussmaschine angeordneten Rotors. Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass die Drehachse parallel zu Hochachse und/oder in Richtung der Hochachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist. Somit weist die Anordnung der Axialflussmaschine in dem Kraftfahrzeug eine gänzlich neue Anordnung gegenüber dem bekannten Stand der Technik auf. Durch die neue Anordnung der Axialflussmaschine in dem Kraftfahrzeug derart, dass die Drehachse in Richtung Hochachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, kann einerseits die Axialflussmaschine und somit auch der in der Axialflussmaschine angeordnete Rotor und/oder Stator einen größeren Durchmesser aufweisen, und andererseits kann der Bauraum der Axialflussmaschine in Richtung Hochachse des Kraftfahrzeugs reduziert sein. Mit einem größeren Außendurchmesser der Axialflussmaschine bzw. des in der Axialflussmaschine angeordneten Rotors und/oder Stators kann das Drehmoment und somit auch die Leistungsfähigkeit der Axialflussmaschine erhöht werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Kraftfahrzeug wenigstens zwei zueinander beabstandet angeordnete und um eine Radachse drehbar gelagerte Räder aufweist, wobei die Axialflussmaschine einerseits zwischen den beiden Rädern angeordnet ist und andererseits zwischen der Radachse und einem Radaufstandspunkt der Räder. Es ist folglich vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug zwei Räder aufweist, die vorzugsweise in Querrichtung bzw. in Richtung der Querachse des Kraftfahrzeugs zueinander beanstandet angeordnet sind. Ferner weisen die Räder eine Radachse auf, um die sich die Räder drehen.
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Die Räder stehen für gewöhnlich auf einer Aufstandsfläche auf. Der Punkt, mit dem die Räder auf der Aufstandsfläche aufstehen, ist der Radaufstandspunkt. Die Axialflussmaschine ist zwischen der Radachse und der Aufstandsfläche angeordnet. Es versteht sich von selbst, dass aufgrund der erforderlichen Bodenfreiheit, die Axialflussmaschine einen Mindestabstand zur Aufstandsfläche aufweist. Die Axialflussmaschine ist folglich in einem Bereich angeordnet, der, sofern das Kraftfahrzeug auf der Aufstandsfläche aufsteht, unterhalb der Radachse angeordnet ist. Somit kann der Bereich oberhalb der Radachse vorzugsweise als Kofferraum oder Stauraum genutzt werden. Auf diese Weise wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, bei dem die Axialflussmaschine in einem Bereich angeordnet ist, bei dem die Axialflussmaschine einerseits einen erhöhten Außendurchmesser aufweisen kann, was sich vorteilhaft auf das Drehmoment und die Leistungsfähigkeit der Axialflussmaschine auswirken kann, und andererseits keinen Bauraum oberhalb der Radachse in Anspruch nimmt, so dass dieser anderweitig genutzt werden kann.
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In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass die Axialflussmaschine zwischen der Radachse und einem halben Radradius der Räder angeordnet ist. Mit anderen Worten wird somit ein gewisser Mindestabstand der Axialflussmaschine zum Aufstandspunkt der Räder auf der Aufstandsfläche angegeben. Dieser Mindestabstand beträgt demnach wenigstens einen halben Radradius. Somit wird eine Bodenfreiheit für die Axialflussmaschine, bezogen auf den Aufstandspunkt der Räder angegeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehachse der Axialflussmaschine eine Längsachse des Kraftfahrzeugs kreuzt. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass die Axialflussmaschine, bezogen auf die Querrichtung des Kraftfahrzeugs, mittig angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Gewicht der Axialflussmaschine gleichmäßig verteilt werden kann.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass eine Rotorwelle der Axialflussmaschine mit einem Kegelradgetriebe mechanisch gekoppelt ist, und über das Kegelradgetriebe eine Rotation der Rotorwelle um die Hochachse in eine Drehbewegung um die Querachse des Kraftfahrzeugs überführbar ist. Über das Kegelradgetriebe kann demnach die Drehbewegung der Rotorwelle, die um die Drehachse erfolgt, in eine Drehbewegung um die Querachse zur Übertragung auf die Räder in einfacher Weise überführt werden.
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In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass ein Differentialgetriebe mit dem Kegelradgetriebe mechanisch verbunden ist. Über das Differenzialgetriebe kann ein Ausgleich einer Drehzahl zwischen den beiden zueinander beabstandet angeordneten Rädern einer Radachse erzielt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass für einen Außendurchmesser ØAD eines Rotors der Axialflussmaschine gilt: 20 cm ≤ ØAD ≤ 50 cm, vorzugsweise 25 cm ≤ ØAD ≤ 45 cm, besonders bevorzugt 30 cm ≤ ØAD ≤ 45 cm. Die Axialflussmaschinen weisen somit einen erhöhten Durchmesser gegenüber dem bekannten Stand der Technik auf. Durch den erhöhten Außendurchmesser des Rotors kann die Axialflussmaschine eine erhöhte Leistungsfähigkeit aufweisen.
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Der Traktionsantrieb kann vorzugsweise ein Bestandteil einer Vorderachse und/oder Hinterachse des Kraftfahrzeugs sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel. Das Ausführungsbeispiel ist nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Es soll den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in dem Ausführungsbeispiel offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen, oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Das Ausführungsbeispiel wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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In diesen zeigen:
- 1 eine dreidimensionale Ansicht eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine Ansicht eines Traktionsantriebs des Kraftfahrzeugs.
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In 1 ist eine dreidimensionale Ansicht eines Kraftfahrzeugs KFZ gezeigt. Das Kraftfahrzeug KFZ weist in der Regel eine Längsachse LA auf. Die Längsachse LA ist vorzugsweise in einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeug KFZ ausgerichtet, bzw. erstreckt sind von einer Front des Kraftfahrzeugs KFZ zu einem Heck des Kraftfahrzeugs KFZ. Zudem weist das Kraftfahrzeug KFZ eine Querachse QA auf. Die Querachse QA ist im rechten Winkel zur Längsachse LA des Kraftfahrzeugs KFZ ausgerichtet und erstreckt sich vorzugsweise zwischen den beiden zueinander beanstandet angeordneten Seiten des Kraftfahrzeugs KFZ. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug eine Hochachse HA. Die Hochachse HA ist sowohl im rechten Winkel zur Längsachse LA als auch im rechten Winkel zur Querachse QA des Kraftfahrzeugs KFZ ausgerichtet. Die Hochachse HA zeigt vorzugsweise, sofern das Kraftfahrzeug KFZ auf einer ebenen Fläche aufsteht, in Richtung Himmel.
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Das Kraftfahrzeug KFZ weist einen Traktionsantrieb TA auf, wie dieser in einer Ansicht im 2 schematisch dargestellt ist. Der Traktionsantrieb TA umfasst eine Axialflussmaschine AFM. Die Axialflussmaschine AFM wiederum umfasst eine Drehachse DA. Die Drehachse DA ist vorzugsweise eine Achse eines in der Axialflussmaschine AFM angeordneten Rotors. Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass die Drehachse DA parallel zu Hochachse HA und/oder in Richtung der Hochachse HA des Kraftfahrzeugs KFZ ausgerichtet ist. Durch die Anordnung der Axialflussmaschine AFM in dem Kraftfahrzeug KFZ derart, dass die Drehachse DA in Richtung Hochachse HA des Kraftfahrzeugs KFZ ausgerichtet ist, kann einerseits die Axialflussmaschine AFM und somit auch der in der Axialflussmaschine AFM angeordnete Rotor und/oder Stator einen größeren Außendurchmesser aufweisen, und andererseits die Axialflussmaschine AFM einen reduzierten Bauraum in Richtung der Hochachse HA des Kraftfahrzeugs KFZ aufweisen. Mit einem größeren Außendurchmesser der Axialflussmaschine AFM bzw. des in der Axialflussmaschine AFM angeordneten Rotors und/oder Stators kann das Drehmoment und somit auch die Leistungsfähigkeit der Axialflussmaschine AFM erhöht werden.
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Der 2 ist ferner zu entnehmen, dass das Kraftfahrzeug FKZ wenigstens zwei zueinander beabstandet angeordnete und um eine Radachse RA drehbar gelagerte Räder RD aufweist, wobei die Axialflussmaschine AFM einerseits zwischen den beiden Rädern RD angeordnet ist und andererseits zwischen der Radachse RA und einem Radaufstandspunkt RAP der Räder RD. Der Radaufstandspunkt RAP ist der Punkt, mit dem die Räder RD für gewöhnlich auf einer Aufstandsfläche aufstehen. Insbesondere ist vorgesehen, auch wenn so nicht explizit - wegen einer Überhöhung des Traktionsantriebs - in der 2 dargestellt, dass die Axialflussmaschine AFM zwischen der Radachse RA und einem halben Radradius (1/2 rRD) der Räder RD angeordnet ist. Mit anderen Worten wird somit ein gewisser Mindestabstand der Axialflussmaschine AFM zum Radaufstandspunkt RAP der Räder RD in Richtung Hochachse HA angegeben. Dieser Mindestabstand beträgt demnach wenigstens einen halben Radradius. Somit wird eine Bodenfreiheit für die Axialflussmaschine AFM, bezogen auf den Radaufstandspunkt RAP der Räder RD angegeben.
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Wenn die Axialflussmaschine AFM unterhalb der Radachse RA, also in einem Bereich zwischen der Radachse RA und dem Radaufstandspunkt RAP angeordnet ist, und zudem eine Drehachse DA der Axialflussmaschine AFM in Richtung Hochachse HA des Kraftfahrzeugs KFZ ausgerichtet ist, hat eine Vergrößerung des Außendurchmessers der Axialflussmaschine AFM bzw. von Stator und Rotor keinen oder nur einen reduzierten Einfluss auf den Bauraum der Axialflussmaschine AFM in Richtung der Hochachse HA des Kraftfahrzeugs KFZ.
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Die Drehachse DA der Axialflussmaschine AFM kreuzt vorzugsweise die Längsachse LA des Kraftfahrzeugs KFZ. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass die Axialflussmaschine AFM, bezogen auf die Querrichtung des Kraftfahrzeugs KFZ, mittig angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Gewicht der Axialflussmaschine AFM gleichmäßig verteilt werden kann.
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Eine Rotorwelle eines Rotors der Axialflussmaschine AFM ist mit einem Kegelradgetriebe KRG mechanisch gekoppelt ist, so dass über das Kegelradgetriebe KRG eine Rotation der Rotorwelle RW, wobei sich die sich in Richtung der Hochachse HA erstreckt, in eine Drehbewegung um die Querachse QA des Kraftfahrzeugs KFZ überführbar ist. Über das Kegelradgetriebe KRG kann die Drehbewegung der Rotorwelle, die um die Drehachse DA erfolgt, in eine Drehbewegung um die Querachse QA zur Übertragung auf die Räder RD in einfacher Weise erfolgen.
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Ferner ist vorgesehen, dass ein Differentialgetriebe DG mit dem Kegelradgetriebe KRG mechanisch gekoppelt ist. Über das Differenzialgetriebe DG kann ein Ausgleich einer Drehzahl zwischen den beiden zueinander beabstandet angeordneten Rädern RD einer Radachse RA erzielt werden. Ausgehend von dem Differentialgetriebe DG wird die erzeugte Drehbewegung über Achsschenkel AS auf die Räder RD übertragen.