Allradangetriebenes Kraftfahrzeug

[0001] Die Erfindung betrifft ein allradangetriebenes Kraftfahrzeug mit den Merkmalen aus demOberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik


[0002] Derartige Kraftfahrzeuge sind an sich bekannt. Ein als Hybridfahrzeug mit dieselelektrischerAntriebsvorrichtung ausgebildetes Kraftfahrzeug dieser Bauart ist beispielsweise in DE 101 21 372 A1 beschrieben.
[0003] Es sind weiterhin Kraftfahrzeuge mit einem mechanischen Triebstrang allgemein bekanntund auch Kraftfahrzeuge, bei denen beispielsweise die Vorderachse mechanisch angetrieben wird,während für die Hinterachse ein elektrischer Zusatzantrieb vorgesehen ist.
[0004] Kraftfahrzeuge mit einem mechanischen Triebstrang haben den Nachteil, dass kein Drehenum die Fahrzeug-Hochachse möglich ist und keine flexible Triebstranggestaltung möglich ist,da die Anordnung durch erforderliche Komponenten festgelegt ist.
[0005] Kraftfahrzeuge mit elektrischer oder hydraulischer Antriebseinrichtung, also beispielsweiseKraftfahrzeuge, bei denen die Antriebsmotoren jeweils in den Rädern angeordnet sind, haben denNachteil, dass die Motoren in Leistung und Drehmoment für maximal benötigte Werte ausgelegtwerden müssen, da jeder Motor nur auf ein Rad wirkt.

Aufgabenstellung


[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs1 angegebenen Bauart so auszubilden, dass ein Drehen im Stand möglich wird und/oder die Antriebsmotorenfür weniger Leistung ausgelegt werden können.
[0007] Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnendenTeil des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0008] Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Fahrzeuges werden die Vorteile eines mechanischenTriebstrangs mit den Vorteilen eines elektrischen oder hydraulischen Einzelradantriebs verbunden.Grundsätzlich erfolgt der Aufbau des Antriebs aus Einzelradantrieben, und diese können durchQuersperren achsweise zusammengeschaltet und durch Gelenkwellen und Längssperren zu einem Gesamttriebstrangnach Vorbild eines gesperrten mechanischen Triebstrangs geschaltet werden. Dieses System ermöglichtbei kompakter Bauweise einen elektrischen oder hydraulischen Antriebsstrang, mit dem ein Fahrzeugauch Extremhindernisse (Hang/Stufe) überwinden kann. Die Motoren können für weniger Leistung ausgelegtwerden, was sich auf die Baugröße und die Kosten auswirkt und auch zu kompakteren Hilfssystemen(Kühlung, Generator, Leistungselektronik) führt.
[0009] Weiterhin wird durch das System eine zentrale Parkbremse bzw. Parksperre ermöglicht, waszu Bauraum- und Gewichtsvorteilen führt. Es werden dadurch ungefederte Massen reduziert unddie Wärmeabfuhr der Betriebsbremse durch bessere Anströmung der Bremsscheibe bzw. des Betriebsbremssattelsverbessert.
[0010] Die Eigenschaften eines Einzelradantriebs wie das Drehen um die Fahrzeug-Hochachse ohneVorwärtsbewegung des Fahrzeugs durch unterschiedliche Raddrehzahlen und die aktive Fahrzeugstabilisierungdurch unterschiedliche Raddrehmomente sind gegeben.
[0011] Damit ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug als Geländefahrzeug und insbesondere für militärische Anwendungenbesonders gut geeignet.
[0012] Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug benötigt mindestens zwei Achsen und kann auf einebeliebige Anzahl von Achsen ausgelegt sein. Als elektrische Energiequelle kann für ein Hybridfahrzeug einDieselaggregat verwendet werden, das einen Generator oder eine Hydraulikpumpe antreibt, es sindaber auch andere Energiequellen möglich, wie beispielsweise Akkumulatoren, Batterien oder Brennstoffzellen.
[0013] Als schaltbare Quersperreinrichtungen und schaltbare Längssperreinrichtungen können grundsätzlich sowohlformschlüssig oder kraftschlüssig arbeitende Kupplungen verwendet werden, also beispielsweiseKlauenkupplungen, Lamellenkupplungen, Fluidkupplungen etc., die auch in gemischter Anordnung eingesetztwerden können.

Ausführungsbeispiel


[0014] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele für ein allradangetriebenes Kraftfahrzeug nachder Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
[0015] In den Zeichnungen zeigen:
[0016] Fig. 1 den Triebstrang eines allradangetriebenes Kraftfahrzeugs in einer stark schematisiertenAnsicht von oben in einer ersten Ausführungsform;
[0017] Fig. 2 in einer Darstellung analog Fig. 1 ei-nen Triebstrang in einer zweiten Ausführungsform;
[0018] Fig. 3 in einer Darstellung analog Fig. 1 den Triebstrang in einer dritten Ausführungsform;
[0019] Fig. 4 in einer Darstellung analog Fig. 1 den Triebstrang in einer vierten Ausführungsform;
[0020] Fig. 5 in einer Darstellung analog Fig. 1 den Triebstrang in einer fünften Ausführungsform.
[0021] In allen Darstellungen ist die linke Fahrzeugseite mit L und die rechte Fahrzeugseitemit R bezeichnet. Es sind jeweils dreiachsige Triebstränge dargestellt mit einer ersten AchseA1, einer zweiten Achse A2 und einer dritten Achse A3. Zur ersten Achse A1 gehören die RäderR1 und R2, zur zweiten Achse A2 gehören die Räder R3 und R4 und zur dritten Achse A3 gehörendie Räder R5 und R6.
[0022] Alle Fahrzeuge besitzen eine elektrische oder hydraulische Energiequelle EQ, die in unterschiedlicheran sich bekannter Weise verwirklicht sein kann und nicht näher beschrieben wird. Die Zuleitungder Energie zu den Motoren M des Antriebs erfolgt über Zuleitungen Z.
[0023] Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs sind dieRäder R1 und R2 der Achse A1 jeweils über in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Gelenkwellen 1.1und 2.1 mit einem ihnen zugeordneten Getriebe 7.1 bzw. 8.1 verbunden. Die Getriebe 7.1 und 8.1sind in einem im wesentlichen auf der Fahrzeuglängsmitte liegenden gemeinsamen Gehäuse angeordnet,an dessen Querseiten Motoren 16.1 und 17.1 angesetzt sind. Der Motor 16.1 treibt das Rad R1an, während der Motor 17.1 das Rad R2 antreibt. Die beiden Räder R1 und R2 sind über eine schaltbareQuersperreinrichtung 13.1 miteinander koppelbar.
[0024] In analoger Weise sind die Räder R3 und R4 der Achse A2 über Gelenkwellen 3.1 bzw. 4.1und Getriebe 9.1 bzw. 10.1 mit den Motoren 18.1 bzw. 19.1 verbunden und über die schaltbareQuersperreinrichtung 14.1 koppelbar.
[0025] Die Räder R5 und R6 der Achse A3 sind über die Gelenkwellen 5.1 bzw. 6.1 und die Getriebe11.1 bzw. 12.1 mit den Motoren 20.1 bzw. 21.1 verbunden und über die schaltbare Quersperreinrichtung15.1 koppelbar.
[0026] Die Motoren 17.1, 18.1, 19.1 und 20.1 besitzen jeweils durchgehende Abtriebswellen, dereneines Ende jeweils mit dem Getriebe dieses Motors verbunden ist. Das andere Ende der Abtriebswelledes Motors 17.1 ist über eine in Längsrichtung des Fahrzeugs verlaufende Gelenkwelle 22.1 undeine schaltbare Längssperreinrichtung 24.1 mit einem Ende der Abtriebswelle des Motors 18.1verbunden, deren anderes Ende das Getriebe 9.1 antreibt. Beim Motor 19.1 ist das andere Endeder Abtriebswelle über eine in Längsrichtung verlaufende Gelenkwelle 23.1 und eine schaltbareLängssperreinrichtung 25.1 mit einem Ende der Abtriebswelle des Motors 20.1 verbunden, derenanderes Ende das Getriebe 11.1 antreibt.
[0027] Die Möglichkeiten der Koppelung zwischen den Rädern und Achsen des Triebstrangs sindunmittelbar aus Fig. 1 ablesbar. Wenn sämtliche Quersperreinrichtungen 13.1, 14.1 und 15.1 und sämtlicheLängssperreinrichtungen 24.1 und 25.1 gesperrt sind, sind alle Räder und Achsen miteinandergekoppelt.
[0028] Sind alle Quersperreinrichtungen 13.1, 14.1 und 15.1 und alle Längssperreinrichtungen24.1 und 25.1 entsperrt, so liegt ein Triebstrang mit Einzelradantrieb vor. Je nach Bedarf sindverschiedene Zwischenstufen zwischen diesen beiden Zuständen schaltbar.
[0029] Weiterhin ist im gesperrten Zustand aller Quersperreinrichtungen und Längssperreinrichtungen derEinsatz einer zentralen, auf alle Räder wirkenden Parkbremse oder Parksperre möglich.
[0030] Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die Räder R1 und R2 der Achse A1 über die inFahrzeugquerrichtung verlaufenden Gelenkwellen 1.2 bzw. 2.2 jeweils mit den Getrieben 7.2 bzw.8.2 verbunden, und die Räder R1 und R2 sind über die schaltbare Quersperreinrichtung 13.2 koppelbar.Ebenso sind die Räder R3 und R4 der Achse A2 über die Gelenkwellen 3.2 bzw. 4.2 mit den Getrieben9.2 bzw. 10.2 verbunden, und die Räder R3 und R4 sind über die schaltbare Quersperreinrichtung14.2 koppelbar. Die Räder R5 und R6 der Achse A3 sind über die Gelenkwellen 5.2 bzw. 6.2 mitden Getrieben 11.2 und 12.2 verbunden und über die schaltbare Quersperreinrichtung 15.2 koppelbar.
[0031] Der Unterschied dieser Ausführungsform gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 bestehtdarin, dass die Antriebe der Räder R1, R3 und R5 der linken Fahrzeugseite L und die Antriebeder Räder R2, R4 und R6 der rechten Fahrzeugseite R unabhängig voneinander miteinander koppelbarsind.
[0032] Hierzu ist auf der linken Fahrzeugseite L der Motor 16.2 über eine durch das Getriebe7.2 geführte Zusatzwelle 26.2 und eine schaltbare Längssperreinrichtung 24.21 sowie eine inFahrzeuglängsrichtung verlaufende Gelenkwelle 22.21 mit dem Motor 18.2 koppelbar, der eine durchgehendeAbtriebswelle aufweist und der seinerseits über eine durch das Getriebe 9.2 geführte Zusatzwelle27.2 und eine schaltbare Längssperreinrichtung 25.21 sowie eine in Fahr-zeuglängsrichtung verlaufende Gelenkwelle 23.21 mit dem Motor 20.2 koppelbar ist.
[0033] In der gleichen Weise ist der Motor 17.2 der rechten Fahrzeugseite R über eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufendeGelenkwelle 22.22, eine schaltbare Längssperreinrichtung 24.22 und eine durch das Getriebe 10.2geführte zusätzliche Welle 28.2 mit dem Motor 19.2 koppelbar, der seinerseits eine durchgehende Abtriebswellebesitzt, deren anderes Ende über eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Gelenkwelle 23.22,eine schaltbare Längssperreinrichtung 25.22 und eine durch das Getriebe 12.2 geführte Zusatzwelle29.2 mit dem Motor 21.2 koppelbar ist.
[0034] Diese Ausführungsform des Triebstrangs ermöglicht es, das Drehmoment jeweils der dreiMotoren einer Fahrzeugseite auf die Antriebsräder der gleichen Seite zu bringen, was beim Drehenum die Fahrzeug-Hochachse Vorteile bringen kann.
[0035] Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die Räder R1 und R2 der Achse A1über in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Gelenkwellen 1.3 bzw. 2.3 und Getriebe 7.3 bzw. 8.3mit den Motoren 16.3 und 17.3 verbunden und über die schaltbare Quersperreinrichtung 13.3 koppelbar.Die Räder R3 und R4 der Achse A2 sind über Gelenkwellen 3.3 bzw. 4.3 und Getriebe 9.3 bzw. 10.3mit den Motoren 18.3 und 19.3 verbunden und über die schaltbare Quersperreinrichtung 14.3 koppelbar.Die Räder R5 und R6 der Achse A3 sind über Gelenkwellen 5.3 bzw. 6.3 und Getriebe 11.3 bzw.12.3 mit den Motoren 20.3 bzw. 21.3 verbunden und über die schaltbare Quersperreinrichtung 15.3koppelbar.
[0036] Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Koppelung in Längsrichtung in einer gegenüber derAusführungsform nach Fig. 1 unterschiedlichen Weise.
[0037] Der Motor 17.3 ist über ein zusätzliches Getriebe 26.3, eine schaltbare Längssperreinrichtung24.31, eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Gelenkwelle 22.3, eine schaltbare Längssperreinrichtung24.32 und ein weiteres zusätzliches Getriebe 27.3 mit dem Motor 18.3 koppelbar, während derMotor 19.3 über ein zusätzliches Getriebe 28.3, eine schaltbare Längssperreinrichtung 25.31, einein Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Gelenkwelle 23.3, eine schaltbare Längssperreinrichtung25.32 und ein weiteres zusätzliches Getriebe 29.3 mit dem Motor 20.3 koppelbar ist. Die Schaltungs-und Funktionsmöglichkeiten sind prinzipiell die gleichen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.
[0038] Eine weitere Möglichkeit der Auslegung des Triebstrangs zeigt Fig. 4. Hier sind die Räder R1und R2 der Achse A1 über in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Gelenkwellen 1.4 bzw. 2.4 und dieGetriebe 7.4 bzw. 8.4 mit den Motoren 16.4 bzw. 17.4 verbunden und über die schaltbare Quersperreinrichtung13.4 koppelbar. Die Räder R3 und R4 der Achse A2 sind über die Gelenkwellen 3.4 bzw. 4.4 unddie Getriebe 9.4 bzw. 10.4 mit den Motoren 18.4 bzw. 19.4 verbunden und über die schaltbareQuersperreinrichtung 14.4 koppelbar, während die Räder R5 und R6 der Achse A3 über die Gelenkwellen5.4 bzw. 6.4 und die Getriebe 11.4 bzw. 12.4 mit den Motoren 20.4 bzw. 21.4 verbunden und überdie schaltbare Quersperreinrichtung 15.4 koppelbar sind.
[0039] Der Motor 16.4 der linken Fahrzeugseite L ist über eine durch das Getriebe 7.4 geführteZusatzwelle 26.4, die schaltbare Längssperreinrichtung 24.41, die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufendeGelenkwelle 22.4, die schaltbare Längssperreinrichtung 24.42 und eine durch das Getriebe 10.4geführte Zusatzwelle 28.4 mit dem Motor 19.4 koppelbar, während der Motor 18.4 der linken FahrzeugseiteL über die durch das Getriebe 9.4 geführte Zusatzwelle 27.4, die schaltbare Längssperreinrichtung25.41, die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Gelenkwelle 23.4, die schaltbare Längssperreinrichtung25.42 und die durch das Getriebe 12.4 geführte Zusatzwelle 29.4 mit dem Motor 21.4 der rechtenFahrzeugseite R koppelbar ist.
[0040] Die Koppelung erfolgt hier ohne ein zusätzliches Getriebe, nämlich über die oben oderunten im Getriebe liegenden Zusatzwellen. Die Funktionsweisen sind wieder prinzipiell die gleichenwie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.
[0041] Fig. 5 zeigt einen etwas anderen Aufbau des Triebstrangs. Während bei den Ausführungsformennach Fig. 1 bis Fig. 4 die Motoren der Antriebseinrichtung jeweils unmittelbar zu beiden Seiten derFahrzeuglängsmitte angeordnet sind, sind bei der Ausführungsform nach Fig. 5 die den AntriebsrädernR1 bis R6 zugeordneten Motoren 16.5, 17.5, 18.5, 19.5, 20.5 und 21.5 jeweils in den Radnabenangeordnet und treiben das ihnen zugeordnete Antriebsrad direkt über ein Untersetzungsgetriebean.
[0042] Dabei ist das Rad R1 über die in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Gelenkwelle 1.5, dieschaltbare Quersperreinrichtung 13.5 und die in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Gelenkwelle2.5 mit dem Rad R2 koppelbar, während das Rad R3 über die Gelenkwelle 3.5, die schaltbare Quersperreinrichtung14.5 und die Gelenkwelle 4.5 mit dem Rad R4 koppelbar ist und das Rad R5 über die Gelenkwelle5.5, die schaltbare Quersperreinrichtung 15.5 und die Gelenkwelle 6.5 mit dem Rad R6 koppelbarist.
[0043] Weiterhin ist das Rad R2 bzw. der Motor 17.5 über das Getriebe 8.5, die in Längsrichtung verlaufendeGelenkwelle 22.5, die schaltbare Längssperreinrichtung 24.5 und das Getriebe 9.5 mit dem RadR3 bzw. Motor 18.5 koppelbar. Das Rad R4 bzw. der Motor 19.5 ist über das Getriebe 10.5, diein Längsrichtung verlaufende Gelenkwelle 23.5, die schaltbare Längssperreinrichtung 25.5 und dasGetriebe 11.5 mit dem Rad R5 bzw. dem Motor 20.5 koppelbar. Es bestehen die gleichen Funktions-und Schaltungsmöglichkeiten wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen.