Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine antreibbare Achse gemäß Anspruch 15.

Fahrzeuge wie beispielsweise Geländefahrzeuge, Pick-ups, aber auch Transporter unterschiedlicher Größe weisen häufig eine angetriebene Starrachse als Hinterachse auf. Bei derart ausgestatteten Fahrzeugen sind die Radträger beider Räder der Achse über den Achskörper starr miteinander verbunden (im Unterschied zu einer Einzelradaufhängung). Zumeist ist ein Teil des Antriebsstranges, unter anderem ein Differential sowie Antriebswellen in die antreibbare Achse integriert. Derartige, für sich gesehen bekannte und mit beträchtlichem Markanteil verwendete Starrachsen werden entweder von Blattfedern, oder von Längslenkern und einem Panhardstab geführt, der Achskörper ist zur Gewährleistung eines angestrebten Fahrkomforts federnd gegenüber einem Aufbau des Fahrzeugs gelagert. Unter dem Aufbau des Fahrzeugs kann in diesem Zusammenhang - abhängig vom Fahrzeugtyp - ein Karosserieaufbau (Personenkraftwagen) oder beispielsweise ein Leiterrahmen (Pickups oder Transporter) verstanden werden.

Allgemein erfordert der Antriebsstrang herkömmlicher heckangetriebener Fahrzeuge mit Starrachse verhältnismäßig viel Bauraum von der Fahrzeugfront bis zum Fahrzeugheck. Der Antriebsstrang umfasst oft einen Verbrennungsmotor mit angeflanschtem Getriebe im Vorderwagen sowie die Starrachse mit einem Hinterachsgetriebe (Differential) im hinteren Bereich des Fahrzeugs. Diese beiden Baugruppen verbindet eine Kardanwelle, die sich in Fahrzeuglängsrichtung vom Vorderwagen bis hin zum Hinterachsgetriebe erstreckt.

Besteht der Bedarf, ein solches Fahrzeug hinsichtlich des Antriebs zu elektrifizieren, gibt es drei Möglichkeiten: es lässt sich ein Elektromotor in die Starrachse integrieren, es lässt sich eine sogenannte De-Dion-Achse (beispielhaft sei verwiesen auf WO 2019/003926 A1 ) verwenden oder das Fahrzeug lässt sich mit einem Elektromotor anstelle des Verbrennungsmotors ausstatten, wobei der Elektromotor dann über die Kardanwelle das Hinterachsgetriebe antreibt. Letztere Variante ist aus Gründen mangelnden Bauraums oftmals keine Option, da eine für den elektrischen Antrieb erforderliche Batterie zweckmäßigerweise etwa fahrzeugmittig unterhalb des Fahrzeugaufbaus angeordnet ist und damit keinen Raum für eine dort verlaufende Kardanwelle lässt.

Für eine Integration in die Starrachse muss ein spezieller Elektromotor entwickelt werden, der ins Package passt und eine koaxiale Bauweise aufweist. Die Integration in den Achskörper erhöht jedoch die ungefederte Masse, folglich sind nachteilige Auswirkungen auf Fahrkomfort und Fahrstabilität zu berücksichtigen.

Aus diesen Überlegungen ist es insbesondere bei höheren Leistungsklassen von Elektromotoren sinnvoll den Elektromotor aufbauseitig zu lagern, d.h. abhängig vom Fahrzeugtyp am Karosserieaufbau oder am Leiterrahmen des Fahrzeugs.

Bereits angesprochene De-Dion-Achsen weisen derartige Eigenschaften auf. Sie haben die Bauform einer angetriebenen Starrachse, bei der klassischerweise das Differentialgetriebe - bei Elektrifizierung des Fahrzeugs der Elektromotor - vom Achskörper getrennt aufbeiseitig, gemeint ist karosseriefest oder am Leiterrahmen, gelagert und mit den Rädern über (gelenkige) Antriebswellen verbunden ist. Beide, jeweils ein Rad aufnehmende Radträger sind durch einen gebogenen Achskörper starr (im Fall einer nicht lenkbar ausgeführten Achse) miteinander verbunden. Der die Räder über die Antriebswellen antreibende Elektromotor ist fahrzeugmittig positioniert. De-Dion-Achsen vereinen die Vorteile einer konstanten Achsgeometrie einer Starrachse (konstante Spurweite beim Einfedern) mit einer bedingt durch die aufbauseitige Lagerung von Differential bzw. Elektromotor verringerten ungefederten Masse. Als nachteilig am herkömmlichen De-Dion-Konzept ist jedoch anzusehen, dass die Antriebswellen jeweils zwei Gelenke (nahe des Differentials bzw. Elektromotors und nahe des Radträgers) sowie eine Möglichkeit zum Längenausgleich erfordern, wie dies bei Einzelradaufhängungen der Fall ist, was jedoch einen konstruktiven Aufwand darstellt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug mit einer elektrisch antreibbaren Starrachse anzugeben, das die zuvor beschriebenen Nachteile überwin- det, insbesondere soll dieses hinsichtlich des Antriebsstrangs mit verringertem konstruktivem Aufwand herstellbar sein. Daneben soll eine entsprechende antreibbare Achse angegeben werden.

Die genannte Aufgabe wird zunächst gelöst durch ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 . Es handelt sich dabei um ein Fahrzeug mit einem Aufbau und einer antreibbaren Achse, wobei die Achse einen gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs federnd gelagerten Achskörper, zwei gegenüberliegenden Achskörper starr befestigte Radträger zur drehbaren Aufnahme je eines Rades sowie eine Antriebsanordnung zum Antrieb der Räder mittels diesen zugeordneten Antriebswellen aufweist. Erfindungsgemäß ist das Fahrzeug gekennzeichnet durch zwei aufbauseitig gelagerte Elektromotoren, wobei jeder Elektromotor einem Rad zugeordnet ist und jeweils über eine Antriebswelle das ihm zugeordnete Rad antreibt.

Dem erfindungsgemäßen Fahrzeug liegt die Überlegung zu Grunde, dass ein sogenanntes De-Dion-Achskonzept für die Ausstattung eines mit einer Starrachse versehenen Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb zwar Vorteile mit sich bringt (geringe ungefederte Masse, konstante Spurweite), dass hinsichtlich der Gestaltung des Antriebsstrangs, insbesondere der Antriebswellen jedoch ein unverhältnismäßig hoher konstruktiver Aufwand besteht. Daraus wurde die erfindungsgemäße Idee entwickelt, die Fahrzeugachse - anstatt mit einem (einzigen) zentralen Antriebsaggregat - vielmehr mit zwei aufbauseitig gelagerten Elektromotoren anzutreiben. Dabei ist jeder der zwei aufbauseitig gelagerten Elektromotoren (nur) einem Rad zugeordnet und treibt dieses über eine Antriebswelle an. Durch diese Maßnahme lässt sich jeder der Elektromotoren auf vorteilhafte Weise derart gegenüber dem Fahrzeugaufbau lagern, dass für die den Elektromotor mit dem Rad verbindende Antriebswelle eine konstruktiv vereinfachte Gestaltung möglich ist. Verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten sind denkbar. Insbesondere lässt sich durch das radindividuelle Vorhandensein zweier aufbauseitig gelagerter Elektromotoren einschließlich zugehöriger Antriebswellen an jeder der Antriebswellen je ein Antriebswellengelenk (das beim klassischen De-Dion-Achskonzept motorseitig erforderlich ist) einsparen. Der radindividuelle elektrische Antrieb ermöglicht darüber hinaus eine radindividuelle Verteilung der Antriebsdrehmomente (sogenanntes „Torque Vectoring“). Weiterhin können zwei identische, kompakte Elektromotoren verwendet werden. Der allgemeine Vorteil einer De-Dion-Achse, nämlich eine Verringerung ungefederter Massen durch Lagerung von Antriebskomponenten (hier im Wesentlichen die beiden Elektromotoren) am Fahrzeugaufbau bleibt erhalten. Gegenüber dem klassischen Konzept der De-Dion- Achse werden ein Differential, gegebenenfalls Sperrdifferential sowie Kardanwelle eingespart.

Wie bereits beschrieben, weist das Fahrzeug erfindungsgemäß zwei - mechanisch voneinander entkoppelte - Antriebsstränge auf. Gemäß einer konstruktiv zweckmäßigen Gestaltung sind die zwei Antriebsstränge bezogen auf eine zur Fahrzeuglängsrichtung und zur Fahrzeughochrichtung parallel verlaufende Fahrzeugmittelebene symmetrisch angeordnet.

Zweckmäßigerweise umfasst jeder der zwei Antriebsstränge jeweils einen Elektromotor und eine zumindest ein Antriebswellengelenk aufweisende Antriebswelle, die den Elektromotor mit dem zugeordneten Rad in Antriebsverbindung bringt.

Vorteilhaft weisen die sich vom Elektromotor zum Rad erstreckenden Antriebswellen jeweils genau ein, vorzugsweise nahe des Radträgers positioniertes Antriebswellengelenk auf. Bedingt durch die radindividuelle Zuordnung und Lagerung der Elektromotoren ist es in kinematischer Hinsicht ausreichend, an jeder Antriebswelle genau ein Antriebswellengelenk vorzusehen. Die Gestaltung der Antriebswelle ist damit vereinfacht gegenüber der herkömmlichen Gestaltung mit jeweils zwei Antriebswellengelenken.

Wie zuvor ausgeführt, sind die Elektromotoren jeweils aufbauseitig gelagert. Diese Lagerung kann auf unterschiedliche Weise gestaltet sein. Zur Vereinfachung der Montage sind die Elektromotoren vorteilhaft gegenüber einem am Aufbau des Fahrzeugs befestigbaren Achsträger gelagert.

Zur Erzielung einer mechanischen Entkopplung sind gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Fahrzeugs die Elektromotoren mittels zumindest eines Gummilagers, vorteilhaft mittels zwei sich gegenüberliegenden Gummilagern, gegenüber dem Achsträger oder dem Aufbau des Fahrzeugs gelagert. Die auf diese Weise erzielbare Schwingungsentkopplung vom Elektromotor trägt zur Vermeidung akustischer Störgeräusche und/oder störender Körperschwingungen bei.

In vorteilhafter Weise sind die Elektromotoren jeweils um eine zur Fahrzeuglängsrichtung parallele Lagerachse schwenkbeweglich gelagert, so dass die sich vom Elektromotor zum Rad erstreckende Antriebswelle den Hubbewegungen des Achskörpers und des vom damit verbundenen Radträger aufgenommenen Rades folgen kann. Die schwenkbewegliche Lagerung kann auf unterschiedliche Weise verwirklicht sein, vorteilhaft - aus Gründen der Schwingungsentkopplung - kommt dabei zumindest ein Gummilager zum Einsatz.

In konstruktiver Hinsicht ist es zweckmäßig, dass ein Abstand vom Antriebswellengelenk zur Lagerachse des zugehörigen Elektromotors deutlich größer ist als ein maximaler Hub des angetriebenen Rades. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass während des Fährbetrieb des Fahrzeugs entstehende Hubbewegungen des Rades jeweils nur zu einer verhältnismäßig geringen winkelmäßigen Auslenkung des Antriebswellengelenks führen. Eine konstruktiv einfache Gestaltung sieht demnach vor, dass es sich bei dem Antriebswellengelenk um ein Kreuzgelenk handelt. Auf ein alternativ ebenfalls verwendbares homokinematisches Gleichlaufgelenk kann verzichtet werden, das einen konstruktiv höheren Aufwand darstellt.

In vorteilhafter Weise verläuft die jeweilige Lagerachse eines Elektromotors - um welchen der Elektromotor schwenkbeweglich gelagert ist - etwa durch dessen Schwerpunkt. Auf diese Weise ist der Elektromotor in (oder nahe) einem Gleichgewichtszustand aufgehängt, die zugehörige Antriebswelle wird so von Querkräften weitgehend entlastet.

Indem gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung die Elektromotoren in Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung nahe der Fahrzeugmitte angeordnet sind, weisen die Antriebswellen eine verhältnismäßig große Länge auf, wodurch bei Hubbewegungen der Räder nur ein verhältnismäßig geringer Längenausgleich erforderlich wird. Zweckmäßigerweise sind die Elektromotoren (auch) in einer Fahrzeugquerrichtung beweglich gelagert, um bei Höhenbewegungen des Rades eine dadurch bedingte Längenänderung des Antriebsstranges in Fahrzeugquerrichtung zu kompensieren. Die bewegliche Lagerung der Elektromotoren in Fahrzeugquerrichtung kann auf unterschiedliche Weise verwirklicht sein, vorteilhaft wird diese ermöglicht durch Lagerung des Elektromotors mittels zumindest eines Gummilagers. Vorteilhaft ermöglicht das zumindest eine Gummilager sowohl ein Schwenken des Elektromotors um die Lagerachse als auch eine zumindest geringfügige Bewegung des Elektromotors in Fahrzeugquerrichtung.

In konstruktiver Hinsicht erweist es sich als vorteilhaft, dass der Achskörper der antreibbaren Achse eine C-Form aufweist und vorzugsweise aus einem Achsrohr gefertigt ist.

Die Erfindung ist anwendbar auf verschiedene Typen von Fahrzeugen. Besonders vorteilhaft kommt die Erfindung an einem in Leiterrahmenbauweise konstruierten Fahrzeug wie einem Geländefahrzeug, Pick-up oder Transporter zum Einsatz.

Neben einem Fahrzeug betrifft die Erfindung auch eine antreibbare Achse gemäß Patentanspruch 15, geeignet für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeug der zuvor beschriebenen Art. Die antreibbare Achse weist erfindungsgemäß auf: einen Achskörper, zwei gegenüberliegend am Achskörper starr befestigte Radträger zur drehbaren Aufnahme je eines Rades sowie eine Antriebsanordnung zum Antrieb der Räder mittels diesen zugeordneten Antriebswellen. Weiterhin erfindungsgemäß ist die Achse gekennzeichnet durch zwei aufbauseitig lagerbare Elektromotoren, wobei jeder Elektromotor einem Rad zugeordnet ist und jeweils über eine Antriebswelle das ihm zugeordnete Rad antreibt. Zu den technischen Wirkungen und Vorteilen der antreibbaren Achse sei auf die vorigen Ausführungen bezüglich des Fahrzeugs verwiesen, die entsprechend auch für die Achse gelten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Daraus ergeben sich auch weitere vorteilhafte Wirkungen der Erfindung. In der Zeichnung zeigt: Figur 1 eine antreibbare Achse eines Fahrzeugs gemäß dem einzigen Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht,

Figur 2 die Achse aus Figur 1 , ergänzt um einen Achsträger und um Bewegungspfeile zur Verdeutlichung der Funktionsweise in Ansicht von schräg unten,

Figur 3 die Achse gemäß Figur 2 (mit Achsträger) in Draufsicht.

Figur 1 zeigt in Draufsicht eine elektrisch antreibbare Achse 10 eines - nicht insgesamt dargestellten - erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Es handelt sich bei der Achse 10 um eine Hinterachse, die an einen - nicht dargestellten - Aufbau des Fahrzeugs anbindbar ist. Die Achse 10 beruht in deren Grundform auf dem Konzept einer sogenannten „De-Dion-Starrachse“. Zwei gegenüberliegend angeordnete Radträger 12 zur drehbaren Aufnahme je eines Rades 7 (nur durch Bezugszeichen angedeutet) sind starr mit einem C-förmig gebogenen Achsrohr verbunden, dass den Achskörper 1 der Achse 10 bildet. In einem bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung Y mittigen Bereich der Achse 10 sind zwei Elektromotoren 3 angeordnet. Der in der Bilddarstellung gemäß Figur 1 linke Elektromotor 3 treibt das linke Rad 7 an, der rechte Elektromotor 3 treibt das rechte Rad 7 an. Jeder der Elektromotoren 3 weist einen Motorschwerpunkt auf, eine durch den Motorschwerpunkt verlaufende Lagerachse 9 ist parallel zur Fahrzeuglängsrichtung X. Beidseits jedes Elektromotors 3 ist jeweils ein Gummilager 2 angeordnet, wodurch die Elektromotoren 3 aufbauseitig (nicht näher dargestellt) lagerbar sind. Insbesondere sind die Elektromotoren 3 jeweils über die beiden Gummilager 2 mit einem Achsträger (dargestellt in Figuren 2 und 3) verbunden, der wiederum mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbunden, beispielsweise an diesen angeschraubt ist.

Die Gummilager 2 sind jeweils so ausgelegt, dass eine Schwenkbewegung des Elektromotors 3 um die Lagerachse 9 und auch eine Verschiebung des Elektromotors 3 in Fahrzeugquerrichtung Y in gewissem Maße möglich ist. Zugleich erzielen die Gummilager 2 bedingt durch deren dämpfende Wirkung eine Schwingungsentkopplung gegenüber dem Fahrzeugaufbau.

Aus jedem der Elektromotoren 3 führt eine Antriebswelle 4 starr (d.h. ohne Gelenk) zur jeweiligen Fahrzeugaußenseite, d.h. parallel zur Fahrzeugquerrichtung y zum jeweiligen Rad 7 heraus, um dieses anzutreiben. Jede der Antriebswellen 4 weist ausschließlich ein (einziges) Antriebswellengelenk 5 auf, das in der Nähe des Radträgers 12 positioniert ist. Während die Antriebswellengelenke 5 in Figur 1 durch Federn 8 verdeckt und somit nicht sichtbar sind, ist in Figur 2 zumindest das Antriebswellengelenk 5 des in der Darstellung linken Rads 7 sichtbar.

Mit Bezug auf Figur 2, welche die Achse 10 einschließlich eines Achsträgers 6 in Ansicht von schräg unten zeigt, soll die Funktionsweise der Erfindung näher erläutert werden. Zu diesem Zweck sind an den Rädern 7, sowie an den Lagerachsen 9 der Elektromotoren 3 Bewegungspfeile eingezeichnet. Beim Einfedern eines Rades 7 (relative Hubbewegung des Rades 7 bzw. des zugehörigen Radträgers 12 in Fahrzeughochrichtung z entsprechend der an den Bezugszeichen 7 jeweils eingezeichneten Bewegungspfeilen) folgen die Elektromotoren 3 dieser Bewegung, indem jeder der Elektromotoren 3 eine Drehbewegung (Schwenkbewegung) um die Lagerachse 9 entsprechend dem jeweils angegebenen Rotationspfeil ausführt. Entsprechend bewirkt ein Einfedern des linken Rads 7 ein Schwenken des linken Motors 3 gemäß dem eingezeichneten Drehrichtungspfeil. Ein Einfedern des rechten Rads 7 bewirkt analog ein Schwenken des rechten Motors 3 in Richtung des dazu angegebenen Drehrichtungspfeils. Es versteht sich, dass bedingt durch die kinematische Kopplung über den Achskörper 1 eine Einfederbewegung auf der einen Fahrzeugseite eine (richtungsmäßig) umgekehrte Ausfederbewegung auf der jeweils anderen Fahrzeugseite und damit ein umgekehrtes Schwenken des gegenüberliegenden Elektromotors zur Folge haben kann. Abhängig von der Fahrsituation des Fahrzeugs kann der Achskörper 1 aber auch auf beiden Fahrzeugseiten gleichermaßen ein- oder ausfedern; in diesem Fall werden die beiden Elektromotoren entsprechend gleichermaßen ein- oder ausgeschwenkt, um der Achsbewegung nachgeführt zu werden. Aufgrund der nahe der Fahrzeugmitte vorgesehenen Positionierung beider Elektromotoren 3 weisen die jeweiligen Antriebswellen 4 eine verhältnismäßig große Länge auf, insbesondere ist ein Abstand vom Antriebswellengelenk 5 zur jeweiligen Lagerachse 9 des zugehörigen Elektromotors 3 deutlich größer als ein maximaler Hub des angetriebenen Rades 7, so dass sich bei Hubbewegungen der Räder 7 die Erstreckung der Antriebswelle 4 in Fahrzeugquerrichtung y nur geringfügig ändert. Entsprechend ist nur ein geringer Längenausgleich erforderlich, eine Querbewegung (Fahrzeugquerrichtung y) des Elektromotors 3 zur Ermöglichung dieses Längenausgleichs erfolgt ebenfalls durch die Gummilager 2, was in Figur 2 jeweils durch einen in Verlängerung der Lagerachse 9 eingezeichneten Doppelrichtungspfeil in Fahrzeugquerrichtung y angedeutet ist.

Bei den Antriebswellengelenken 5 in der Nähe der Radträger 12 kann es sich aufgrund der verhältnismäßig geringen Knickung der Antriebswelle 4 um Kreuzgelenke handeln.

Aus Darstellungsgründen ist von dem erfindungsgemäßen Fahrzeug in Figur 2 durch das Bezugszeichen 11 nur dessen Aufbau angedeutet, auf eine vollständige Darstellung des Fahrzeugs wurde verzichtet, da dieses unterschiedlich gestaltet sein kann und dessen Gestaltung in Bezug auf die Erfindung von untergeordneter Bedeutung ist.

Ergänzend zu den Darstellungen von Figur 1 und Figur 2 zeigt Figur 3 eine antreibbare Achse 10 einschließlich eines Achsträgers 6 in Draufsicht. Es handelt sich um dieselbe Achse wie in den Figuren 1 und 2. Aus der Darstellung der Figur 3 ist erkennbar, dass die Elektromotoren 3 unter dem hier als im Wesentlichen rechteckiger Rahmen ausgeführten Achsträger 6 angeordnet sind und diesem gegenüber - wie zuvor beschrieben - mittels zwei sich gegenüberliegenden Gummilagern jeweils um eine Lagerachse 9 schwenkbar aufgehängt sind. Der Achskörper 1 der Achse 10 lässt sich über eine hier nicht näher erläuterte Lenkeranordnung einschließlich Elementen zur Federung und Dämpfung gegenüber dem Aufbau des Fahrzeugs lagern. Es sei erwähnt, dass der Achskörper 1 der Achse alternativ auf andere Weise gegenüber dem Aufbau 11 des Fahrzeugs federnd gelagert werden kann. Beispielswei- se ist es denkbar, dass der Achskörper anstatt über eine Luftfeder (wie zeichnerisch dargestellt) über eine Spiralfeder, oder über eine oder mehrere Blattfedern gegenüber dem Aufbau gefedert ist. Insbesondere bei einer Federung per Blattfeder kann die Führung des Achskörpers über Längslenker und/oder sonstige Führungselemente (wie beispielsweise einen Panhard-Stab) entfallen.

Es sei erwähnt, dass die Elektromotoren 3 anstelle von Gummilagern auch auf andere Weise aufbauseitig gelagert sein können, beispielsweise über ein Gestänge mit entsprechender Kinematik. Daneben sei erwähnt, dass die antreibbare Achse lenkbar ausgeführt werden kann, insbesondere indem die Radträger 12 jeweils um eine Lenkachse drehbar gegenüber dem Achskörper 1 gelagert werden. In diesem Fall wären die Radträger - anders als im zuvor beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel - also nicht starr, sondern um eine Lenkachse schwenkbar mit dem Achskörper verbunden. Zudem versteht sich, dass für die Antriebswellengelenke 5 Gelenke unterschiedlicher Bauart zum Einsatz kommen können. Es können Kreuzgelenke oder (homokinematische) Gleichlaufgelenke verwendet werden.

Bezuqszeichen

1 Achsrohr

2 Gummilager

3 Elektromotor

4 Antriebswelle

5 Antriebswellengelenk

6 Achsträger

7 Rad

8 Feder

9 Lagerachse

10 antreibbare Achse

11 Leiterrahmen

12 Radträger x Fahrzeuglängsrichtung y Fahrzeugquerrichtung

Fahrzeughochrichtung