AT15470U1 - Mechanismus und Verfahren zur Variation des Achsabstandes eines Fahrzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beinhaltet einen Mechanismus zur Variation des Achsabstandes für Fahrzeuge ohne zusätzliche Hilfsantriebe, wie z.B. Linearmotoren oder Hydrauliksysteme. Stattdessen wird der Hauptantrieb des Fahrzeuges für den Faltvorgang genutzt. Zur Kraftunterstützung wirken ein Federsystem sowie die spezifische Anordnung masserelevanter Antriebskomponenten, welche einem niedrigen Fahrzeugschwerpunkt dient und die mechanischen Kräfte Mechanismus verringert. Ein oder mehrere Gelenkhebel, (3) und (4), sind an beiden Enden mit dem Hauptträger (5) und der Antriebseinheit (2) drehgelagert.

Description

Beschreibung

VERFAHREN UND MECHANISMUS ZUR VARIATION DES ACHSABSTANDES EINES FAHRZEUGES

[0001] Die Erfindung betrifft einen Mechanismus und Verfahren zur Veränderung des Achsabstandes eines Fahrzeuges.

[0002] Der Radstand eines Fahrzeuges repräsentiert eine wesentliche Größe für die Abmessungen und für das Fahrverhalten eines Fahrzeuges. Fahrzeuge mit langem Radstand bieten ein gutes Fahrverhalten, benötigen beim Parken und Rangieren auf Grund der Fahrzeuglänge jedoch relativ viel Platz. Fahrzeuge mit kurzem Radstand bieten eine hohe Wendigkeit und eine sehr gute Parkraumnutzung, aber nur wenig Platz im Innenraum und ein vergleichbar schlechtes Fahrverhalten. Eine Variation des Achsabstandes ermöglicht bei langem Radstand eine stabile und komfortable Fahrt auch bei hohen Geschwindigkeiten, sowie bei kurzem Radstand geringen Park- und Rangierflächenbedarf. STAND DER TECHNIK: [0003] In US 8894088 B2 wird ein Faltmechanismus für die Variation des Achsabstandes von Fahrzeugen beschrieben. Für die Betätigung dieser komplexen Faltmechanik wird ein Hilfsantrieb benötigt. Des Weiteren ist die Fahrgastzelle mit der zur Fahrgastzelle beweglichen Einheit nicht starr verbunden, was sich nachteilig auf die Verwindungssteifigkeit und Sicherheit des Fahrzeuges auswirkt.

[0004] Stand der Technik sind auch Mechanismen zur Variation des Achsabstandes, welche einen Hebelarm mit zentralem Lager beinhalten. Beispielsweise beschreibt US 006 015 022 A eine solche Ausführung bei welcher der Mechanismus über den Antriebsmotor des Fahrzeuges betätigt wird. Die zentrale Lagerung der Hebelarme, auf welchen das Hinterrad befestigt ist, muss sehr stabil und aufwendig ausgeführt werden, da auf die Hebelarmkonstruktion hohe Kräfte wirken. Dies wirkt sich nachteilig auf das Gewicht und die Herstellungskosten aus.

[0005] Die Patentanmeldung CN101698420A betrifft ein Fahrzeug mit 3 oder alternativ 4 Rädern, welches über die Hinterachse angetrieben wird. In der Patentanmeldung werden der Aufbau von Fahrwerk und Karosserie sowie die Sitzposition des Fahrers beschrieben. Als besonderes Merkmal wird die Funktion der Seitenneigung bei Kurvenfahrten hervorgehoben. An dem Fahrgestell sind ein oder mehrere Hydraulikgestänge vorgesehen, um den Abstand zwischen Fahrgestell und Hinterachse zu variieren. Die Erfindung beinhaltet ein dreieckiges Kraftfahrzeug, welches ein Gehäuse, ein Fahrgestell und ein Hinterachsaggregat umfasst, die zusammen einen verstellbaren dreieckigen Aufbau bilden, wobei der Antrieb zur Verstellung durch ein oder mehrere Hydraulikgestänge durchgeführt wird. Diese Gestänge können den Abstand zwischen dem Fahrgestell und dem Hinterachsaggregat variieren, wobei durch die Verstellung der Länge des Hydraulikgestänges die Geometrie des dreieckigen Aufbaus geändert werden kann. Die Verwendung eines hydraulischen Systems zur Durchführung des Verstell-Vorgangs beinhaltet jedoch wesentliche Nachteile bezüglich der Komplexität des Gesamtsystems, dem Fahrzeuggewicht, des benötigten Bauraums und der Herstellungskosten.

[0006] Die Gebrauchsmusterschrift DE212014000042U1 beschreibt ein ultraleichtes dreispuri-ges E-Stadtfahrzeug, wobei der Fokus auf einer besonderen Konstruktion des Rahmens liegt, welcher durch ein geschlossenes Stabgestell gebildet wird. Das Fahrzeug verfügt über eine Zweirad-Vorderachse und eine Allrad-Hinterachse. Eine Variation des Radstandes ist dabei nicht vorgesehen.

[0007] WO2014145878A1 beschreibt ein dreirädriges Fahrzeug mit 2 Vorderrädern und einem Hinterrad. Das hintere Rad ist an einer schwenkbaren und drehbaren Schwinge befestigt. Auf diese Weise kann das Fahrzeug über eine Hinterradlenkung gesteuert werden, und der Radstand, bzw. Neigungswinkel des Aufbaus variiert werden. Zur Änderung des Neigungswinkels des Aufbaus ist jedoch wiederum mindestens ein zusätzlicher Antrieb notwendig, was sich nachteilig auf Gewicht, Bauraum und Herstellungskosten auswirkt.

[0008] WO2011032368A1 beschreibt ein dreirädriges Fahrzeug mit verstellbarem Radstand in Leichtbauweise. Auch hier erfolgt die Verstellung des Abstands der Hinterachse relativ zum Fahrzeugkörper über ein hydraulisch angetriebenes Hebelsystem, was sich nachteilig auf Gewicht, Bauraum und Herstellungskosten auswirkt.

[0009] Zusammenfassend kann bezüglich des Standes der Technik festgehalten werden, dass die bekannten Lösungen aufwendig, schwer und teuer sind. Des Weiteren wird bei den zitierten Erfindungen die Steifigkeit des Fahrzeugaufbaus reduziert, was sich nachteilig auf das Fahrverhalten, den Komfort und die Sicherheit auswirken kann.

[0010] Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen variablen Achsabstand für Fahrzeuge, ohne die bekannten Nachteile des Standes der Technik aufzuweisen. In der neuartigen Konstruktion werden keine zusätzlichen Hilfsantriebe benötigt. Des Weiteren wird durch den Mechanismus die Verwindungssteifigkeit der Karosserie und somit das Fahrverhalten und die Sicherheit im Betrieb nicht negativ beeinflusst. Die Erfindung umfasst einen leichten und kostengünstigen Mechanismus zur Variation des Achsabstandes eines Kraftfahrzeuges sowie einen einfachen Fahrzeugaufbau. Der Mechanismus benötigt keinerlei Hilfsantriebe, wie z.B. Linearmotoren oder Hydrauliksysteme. Stattdessen wird der Hauptantrieb des Fahrzeuges für den Falt-Vorgang zur Reduktion des Radstandes genutzt. Zur Kraftunterstützung wirken ein Federsystem sowie die spezifische Anordnung masserelevanter Antriebskomponenten, welche einem niedrigen Fahrzeugschwerpunkt dient und die mechanischen Kräfte im Mechanismus verringert. Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 2 bis 6 erreicht. Im Vergleich zu den bekannten durch Hilfsantriebssysteme angetriebenen Systemen ergibt sich somit ein deutlicher Vorteil hinsichtlich Gewichts-, Bauraum- und Kosteneinsparung.

[0011] Die Erfindung des Mechanismus für einen veränderlichen Radstand wird anhand einer Anwendung an einem Stadtfahrzeugkonzept erläutert, ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt. Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Erläuterungen.

[0012] Fig. 1 zeigt die Seitenansicht des Fahrzeugkonzeptes mit dem Mechanismus für den variablen Radstand in den Betriebssituationen „Fahren" (linke Abbildung) und „Parken" (rechte Abbildung), [0013] Fig.2 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht das Fahrzeugkonzept mit dem Mecha nismus für den variablen Radstand in der Betriebssituation „Fahren", [0014] Fig.3 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht das Fahrzeugkonzept mit dem Mecha nismus für den variablen Radstand in der Betriebssituation „Falten", [0015] Fig.4 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht das Fahrzeugkonzept mit dem Mecha nismus für den variablen Radstand in der Betriebssituation „Parken", [0016] Fig.5 zeigt in einer teilweisen Schnittansicht das Fahrzeugkonzept mit dem Mecha nismus für den variablen Radstand mit der Anordnung der einzelnen Fahr-zeugkom ponenten, [0017] Fig.6 zeigt eine Hilfsansicht des Fahrzeugantriebsmodules in einer axonometri- schen Darstellung, [0018] Fig.7 zeigt in einer teilweisen Schnittdarstellung des Fahrzeugkonzeptes den Zug mitteltrieb als weitere Antriebsvariante für den Mechanismus für den variablen Achsstand, [0019] Fig.8 zeigt in einer Detailansicht den Zugmitteltrieb im Antriebsmodul mit den dazu gehörigen Komponenten.

[0020] Im dargestellten Anwendungsbeispiel besteht das Fahrzeug aus zwei Hauptbaugruppen, der Fahrgastzelle 1 und der Antriebseinheit 2, welche mit Hilfe des Mechanismus zur Variation des Radstandes zueinander verschoben werden können. Der Mechanismus zur Variation des

Radstandes besteht aus der Antriebseinheit 2, den Gelenkhebel 3 und 4, dem Hauptträger 5, der Federeinheit 6, den Fixierungsstellen 7 und dem Fixiermechanismus 12. Der Hauptträger 5 ist fest mit der Fahrgastzelle 1 verbunden und dient als stabile Aufnahme der Gelenkhebel 3 und 4.

[0021] Im Betriebsmodus „Fahren" ist bei langem Radstand die Antriebseinheit 2 über die Fixierungsstellen 7 und dem Fixiermechanismus 12 fest mit der Fahrgastzelle 1 verbunden. Dies sichert eine verwindungssteife Gesamtkonstruktion zur Begünstigung der fahrdynamischen Eigenschaften und bietet zusammen mit dem langen Radstand stabile Fahreigenschaften, selbst bei hohen Geschwindigkeiten.

[0022] Die Gelenkhebel der Gelenkhebelpaare 3 und 4 sind an beiden Enden mit dem Hauptträger 5 und der Antriebseinheit 2 drehgelagert verbunden und dienen zum Verschieben der Antriebseinheit 2 relativ zur Fahrgastzelle.

[0023] Bei Aktivierung des Vorganges zur Variaton des Radstandes wird der Fixiermechanismus 12 von den Fixierstellen 7 gelöst und dadurch die Antriebseinheit 2 von der Fahrgastzelle 1 entkoppelt. Der Vorgang zur Verkürzung des Achsabstandes wird durch das Einbremsen der Vorderräder und mittels der über den Antriebsmotor 9 betriebenen Hinterräder in Gang gesetzt. Dadurch kann sich die Antriebseinheit 2 zur Fahrgastzelle 1 in Richtung der Fahrzeuglängsachse verschieben. Die Federsysteme 6 sind an ihren Enden an der Antriebseinheit 2 und an den beiden Gelenkhebel des Gelenkhebelpaares 3 drehgelagert verbunden und unterstützen den Vorgang bis zum Erreichen der Parkstellung. Die Positionierung des Federsystems 6 und die Anzahl der Gelenkhebel sind dabei nicht auf die dargestellte Anordnung beschränkt. Die beiden Enden des Federsystems können auch an der Antriebseinheit 2 und an den Gelenkhebel 3 beziehungsweise 4, oder an der Antriebseinheit 2 und an der Fahrgastzelle 1, oder an der Fahrgastzelle 1 und an den Gelenkhebel 3 beziehungsweise 4 drehbar gelagert verbunden sein.

[0024] Für den Betriebsmodus „Parken" wird bei kurzem Radstand die Antriebseinheit 2 mit der Fahrgastzelle 1 über die Fixierungsstellen 7 und dem Fixierungsmechansimus 12 fest verbunden.

[0025] Der kurze Radstand im Betriebsmodus „Parken" führt zu einem deutlich reduzierten Parkflächen- und Rangierflächenbedarf. In diesem Modus beträgt die Länge des dargestellten Fahrzeugkonzeptes nur ca. 2 Meter - im Vergleich zu einer Fahrzeuglänge von 3,5 Meter im Modul „Fahren". Dies ermöglicht technisch das Einparken quer zu Längsparkflächen.

[0026] Die spezifische Anordnung der Fahrzeugkomponenten ermöglicht einen einfachen Aufbau des Fahrzeuges und eine Verringerung der wirkenden Kräfte im Mechanismus während des Vorganges zur Variation des Achsabstandes. Zu diesem Zwecke sind die schweren Fahrzeugkomponenten in der Antriebseinheit 2 befestigt, wie Batterie 8, Elektromotor 9, Getriebe 10, Fahrwerk mit dazugehörigem Antriebsstrang 12 der Hinterräder, und der Fixiermechanismus 12.

[0027] Als Variante ist es möglich, den Kinematikmechanismus über einen Zugmitteltrieb mit dem Antriebsmotor des Fahrzeuges zu betreiben. Der Zugmitteltrieb besteht aus einem Zugmittel 14, welches durch einen Riemen, ein Seil, Band oder eine Kette ausgeführt werden kann, und einem Umschlingungsgetriebe bestehend aus Triebrollen mit verbundener Kupplung 13 und Umlenkrollen mit Spannern 15. Die Triebrollen mit Kupplung 13 sind mit der Triebwelle 16 des Getriebes 10 verbunden. Durch Schließen der Triebrolle mit Kupplung 13 kann der Mechanismus mit dem Antriebsmotor 9 betrieben werden.

VERZEICHNIS DER BEZUGSZEICHEN 1 Fahrgastzelle 2 Antriebsmodul 3 Gelenkhebel 4 Gelenkhebel 5 Hauptträger 6 Federeinheit 7 Fixierungsstellen 8 Batterie 9 Antriebsmotor 10 Getriebe 11 Fahrwerk mit Hinterrad-Antriebsstrang 12 Verschluss-und Fixiermechanismus 13 Triebrolle mit Kupplung 14 Zugmittel (Seil, Riemen, Band, Kette) 15 Umlenkrolle mit Spanner 16 Getriebewelle

Claims (6)

Ansprüche

1. Fahrzeug, bestehend aus einer Fahrgastzelle (1) und einer Antriebseinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass diese beiden Komponenten über einen oder mehrere Gelenkhebel (3 und 4), verbunden sind, wobei der oder die Gelenkhebel an den Enden mit einem Hauptträger (5), welcher in die Fahrgastzelle (1) integriert ist, und der Antriebseinheit (2) drehgelagert sind.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinheit (2) bezüglich der Fahrgastzelle (1) in Fahrzeuglängsachse bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mechanismus zur Variation des Radstandes dafür vorgesehen ist, welcher sich aus einem oder mehreren Gelenkhebel (3 und 4) und dem Hauptträger (5) zusammensetzt, wobei der Antrieb des Mechanismus über den Hauptantrieb des Fahrzeuges erfolgt.

3. Mechanismus zur Variation des Radstandes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebevorgang von Antriebseinheit (2) zur Fahrgastzelle (1) nach Lösen eines Fixiermechanismus (12) durch Einbremsen der Vorderräder und gleichzeitigem Antrieb der Hinterräder erfolgt.

4. Mechanismus zur Variation des Radstandes nach Anspruch 2 bis 3, in einer weiteren Variante dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Federeinheiten (6) an der Antriebseinheit (2) und dem oder den Gelenkhebel (3 oder 4), oder an der Antriebseinheit (2) und an der Fahrgastzelle (1), oder an der Fahrgastzelle (1) und an dem oder den Gelenkhebel (3 oder 4), drehbar gelagert ist und den Vorgang zur Variation des Radstandes unterstützt.

5. Mechanismus zur Variation des Radstandes nach Anspruch 1 bis 3, in einer weiteren Variante dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Mechanismus mit Hilfe eines Zugmittels (14), einer Triebrolle mit Kupplung (13) und einer Umlenkrolle mit Spanner (15) durch den Antriebsmotor (9) des Fahrzeuges betrieben wird.

6. Mechanismus zur Variation des Radstandes nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verwindungssteife Fixierung der Antriebseinheit (2) mit der Fahrgastzelle (1) in den Endpositionen über einen Fixiermechanismus (12) und Fixierungsstellen (7) erfolgt.