Ausgleichsgetriebe für Fahrzeuge mit radnabennahen Elektromotoren

In der Dissertation wird ein Fahrwerks- und Antriebsstrangkonzept vorgestellt, das durch ein innovatives Ausgleichsgetriebe eine neuartige Positionierung der radindividuellen elektrischen Maschinen innerhalb des Antriebsstranges einer elektrisch angetriebenen Hinterachse ermöglicht. Durch eine Funktionsintegration dient das Ausgleichsgetriebe als Kennungswandler, übernimmt Teilfunktionen des Fahrwerkes als Radträger und entkoppelt anhand seiner besonderen Kinematik, durch die ein zusätzlicher translatorischer Freiheitsgrad der Getriebeeingangswelle entsteht, die radnabennahe und dennoch karosseriefeste elektrische Maschine von der Hubbewegung des Rades. Im Rahmen der Dissertation wird zunächst auf die Fragestellungen eingegangen, wie eine Getriebekinematik mit dem geforderten Freiheitsgrad für die Radhubbewegung eines Fahrzeuges aussehen muss, um eine radnabennahe, karosseriefeste elektrische Maschine zu positionieren. Anschließend erfolgt eine Überprüfung der Kinematik anhand einer Mehrkörpersimulation. Insbesondere werden die weiteren Fragen geklärt, ob der zusätzliche Freiheitsgrad der Getriebeeingangswelle zu Wechselwirkungen zwischen der Hubbewegung und dem Antriebsmoment führt und ob das System in jeder Position der Getriebeeingangswelle eindeutig kinematisch definiert ist. Mit der nachfolgenden Integration des Getriebes in die Radaufhängung des Fahrzeuges befasst sich die Arbeit in einem nächsten Schritt. Es wird die Abstimmung der Freiheitsgrade der Getriebeeingangswelle und der Radaufhängung aufeinander beschrieben. Anhand der Mehrkörpersimulation, der FEM- Berechnung und zusätzlicher analytischer Berechnungen sowie dem realen Antriebsstrangkonzept - integriert in ein Forschungsfahrzeug - wird das Gesamtsystem abschließend verifiziert. Das erarbeitete Konzept vereint mit dem Ausgleichsgetriebe eine Vielzahl von Vorteilen bereits bekannter unterschiedlicher elektrischer Antriebsstrangkonzepte. Im Vergleich zu Antrieben mit elektrischen Radnabenmotoren liegt der größte Vorteil im Bereich der geringeren ungefederten Masse und der gegen Erschütterungen und Witterungseinflüsse geschützten Position der Antriebsmaschine. Verglichen mit zentralen elektrischen Antriebseinheiten steht dem Fahrzeugaufbau mehr Bauraum zur Verfügung, da die elektrische Maschine größtenteils innerhalb des vom Fahrwerk ungenutzten Bauraumes untergebracht werden kann. Für elektrisch oder teilelektrisch angetriebene Fahrzeuge stellt dieses System eine Alternative zu bereits bekannten Antriebsstrangkonzepten dar.