DE102004009030B4 - Antrieb für ein Kettenfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Kettenfahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
- Für den Antrieb von Personenkraftfahrzeugen sind sogenannte Hybridantriebe allgemein bekannt. Auf der Suche nach Kraftstoffeinsparmöglichkeiten sind Fahrzeuge mit Elektromotoren als Fahrantrieb entstanden. Der elektrische Strom für den Fahrantrieb wird dabei von einem Generator geliefert, der durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Es sind Konzepte bekannt, bei welchen die gesamte mechanische Energie des Verbrennungsmotors in elektrische umgewandelt wird und über einen Elektromotor wieder in mechanische Bewegungsenergie zurückverwandelt wird. Andere Konzepte verwenden einen Teil der mechanischen Energie des Verbrennungsmotors direkt für den Antrieb des Fahrzeugs und wandeln den verbleibenden Teil in elektrische Energie um. Die elektrische Energie kann einerseits über einen Elektromotor beim Antrieb eingesetzt oder in einer Batterie gespeichert werden. Aus der Batterie kann das Fahrzeug dann unabhängig vom Verbrennungsmotor Antriebsleistung für den elektrischen Fahrmotor ziehen.
- Aus der
DE 37 28 171 C2 ist eine elektrische-mechanische Antriebsanlage für ein Vollkettenfahrzeug bekannt. Die Leistung eines Verbrennungsmotors wird durch einen Generator in elektrische Energie umgewandelt und über Elektromotoren wieder als mechanische Antriebsleistung verwendet. Hierzu ist ein elektrischer Fahrmotor vorgesehen, der eine Zentralwelle antreibt, welche jeweils über eine Differentialgetriebeanordnung mit den beiden Kettenantriebsrädern verbunden ist. Für die Lenkung des Kettenfahrzeugs ist ein elektrischer Lenkmotor vorgesehen, der über eine Nullwelle in gegensätzlicher Richtung in die Differentialgetriebeanordnungen eintreibt. - Als weiterer Stand der Technik wird auf die
US 4 960 404 A die ebenfalls ein Kettenfahrzeug offenbart und auf dieUS 6 253 127 B1 , die ein Hybridfahrzeug offenbart, verwiesen. - Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Antrieb für ein Kettenfahrzeug zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Durch einen erfindungsgemäßen Antrieb kann im Kettenfahrzeug in vorteilhafter Weise die Versorgung der Verbraucher mit elektrischer Leistung sichergestellt werden. Bei militärischen Fahrzeugen, wie beispielsweise Kampfpanzern können zum Beispiel elektrische Waffen mit Strom versorgt werden.
- Durch Zufuhr elektrischer Energie aus einem Energiespeicher, kann mit einem erfindungsgemäßen Antrieb die Höchstgeschwindigkeit eines Kettenfahrzeugs gegenüber einem herkömmlich angetriebenen Kettenfahrzeug vorteilhaft erhöht werden. Ebenso kann die größtmögliche Beschleunigung vorteilhaft vergrößert werden und es sind auch geräuschlose Schleichfahrten mit einem erfindungsgemäßen Kettenfahrzeug möglich.
- Beim Bremsen kann über eine Starter/Generator-Kombination in vorteilhafter Weise Energie in Batterien oder andere elektrische, mechanische oder hydraulische Energiespeicher rückgespeist werden.
- Bei geschlossener Trennkupplung kann ein erfindungsgemäßes Kettenfahrzeug vorteilhaft angeschleppt werden. Dabei kann die benötigte elektrische Energie durch den Starter/Generator erzeugt werden.
- Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen schematischen Zeichnung näher erläutert. Die
-
1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs. - Die
1 zeigt einen Verbrennungsmotor1 , der über eine Kupplung2 trennbar mit einer elektrischen Maschine3 verbunden ist. Statt einem Verbrennungsmotor1 kann auch eine Gasturbine oder eine andere Wärmekraftmaschine zur Erzeugung von mechanischer Leistung vorgesehen werden. Die elektrische Maschine3 , die einerseits mit dem Verbrennungsmotor1 gekuppelt werden kann, ist andererseits vorzugsweise über weitere Antriebsverbindungen mit Kettenrädern18 des Kettenfahrzeugs verbunden. Die elektrische Maschine3 kann durch den Verbrennungsmotor1 angetrieben als Generator betrieben werden und elektrische Energiespeicher, wie beispielsweise eine Batterie4 aufladen. - Mit der Zufuhr von elektrischer Leistung, vorzugsweise aus einem fahrzeugeigenen elektrischen Energiespeicher
4 , kann die elektrische Maschine3 als Elektromotor betrieben werden. Bei geschlossener Kupplung2 kann der Verbrennungsmotor1 über diesen Elektromotor3 gestartet werden. Die elektrische Maschine3 kann auch als Starter/Generator-Kombination bezeichnet werden. Die elektrische Maschine3 und der elektrische Energiespeicher sind so ausgelegt, dass es bei geöffneter Kupplung2 möglich ist, das Kettenfahrzeug auch alleine mit dem Elektromotor3 anzutreiben. Bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor1 und geöffneter Kupplung2 kann der Elektromotor3 das Kettenfahrzeug geräuschlos antreiben, so dass Schleichfahrten möglich sind. - Die Kupplung
2 lässt sich vorzugsweise auch unter Last schalten. - Zur Erhöhung der Beschleunigung und der Höchstgeschwindigkeit kann der, aus einem elektrischen Energiespeicher gespeiste, Elektromotor
3 bei geschlossener Kupplung2 zusätzlich zum Verbrennungsmotor1 weitere Antriebsleistung in den Antrieb einbringen. - Die elektrische Maschine
3 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie im Generatorbetrieb die Stromversorgung des Fahrzeugs und der installierten elektrischen Verbraucher, wie z.B. auch elektrische Waffen bei Kampfpanzern, sicherstellt. - Beim Abbremsen kann die Bewegungsenergie des Kettenfahrzeugs über den Generator
3 in vorteilhafter Weise in elektrische Energie umgewandelt und der elektrische Speicher3 geladen werden. Es ist auch vorteilhaft weitere mechanische und/oder hydraulische Energiespeicher vorzusehen, die beim Bremsen durch die Bewegungsenergie des Fahrzeugs aufgeladen werden können. - Bei geschlossener Trennkupplung
2 kann der Verbrennungsmotor1 eines erfindungsgemäßen Kettenfahrzeugs vorteilhaft angeschleppt werden. Die benötigte elektrische Energie kann dabei durch den Generator3 erzeugt werden. - Zwischen der elektrischen Maschine
3 und den Kettenrädern18 ist vorzugsweise ein Drehmomentwandler5 vorgesehen, der über eine Antriebsverbindung6 , beispielsweise ein Stimradtrieb, in ein Gangschaltgetriebe7 eintreibt. Das Gangschaltgetriebe7 ist vorzugsweise ein lastschaltbares Automatik-Getriebe mit mehreren Gängen und passt den Drehmomentbedarf an den Kettenantriebsrädern18 in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch und dem Gelände an. Am Gangschaltgetriebe7 kann auch ein Wendegang vorgesehen werden, der die Ausgangsdrehrichtung des Getriebes7 umkehrt. Das Gangschaltgetriebe7 treibt über eine Zentralwelle8 vorzugsweise in zwei Differentialgetriebeanordnungen13 ein, die ihrerseits jeweils mit einem Kettenantriebsrad18 verbunden sind. Jedes Kettenantriebsrad18 treibt die Gleiskette19 einer Seite des Fahrzeugs an. Zwischen den Differentialgetriebeanordnungen13 und den Kettenrädern18 ist vorzugsweise jeweils ein Seitenvorgelege17 angeordnet, das falls erforderlich über eine Antriebsverbindung16 , z.B. einen Stirnradzug, und eine Schnelltrennkupplung15 mit dem Ausgang des Differentialgetriebes13 verbunden ist. - Zum Lenken des Kettenfahrzeugs müssen die Ketten der beiden Fahrzeugsseiten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden. Hierzu werden dem Antrieb über die Differentialgetriebeanordnungen
13 Lenkdrehzahlen eines Lenkantriebs10 überlagert. Der Lenkantrieb10 besteht vorzugsweise aus einer Hydropumpe, die mit einem Hydromotor zusammenwirkt. Die Hydropumpe wird über eine Lenkantriebsverbindung10a und Antriebsverbindung6 durch den Verbrennungsmotor1 bzw. den Elektromotor3 angetrieben. Der Hydromotor treibt über eine weitere Antriebsverbindung11 eine Nullwelle12 an. Die Nullwelle12 treibt jeweils in die Sonnenräder der Differentialgetriebeanordnungen13 ein, wobei sie auf der einen Seite in gegenläufigem Drehsinn eintreibt. Hierbei überlagert sich die Lenkantriebsdrehzahl mit der Drehzahl der Zentralwelle8 , die über die Hohlräder in die Differentialgetriebeanordnungen13 eintreibt. Dem Abtrieb, der über die Planetenträger der Differentialgetriebeanordnungen13 in die Kettenantriebsräder18 erfolgt, wird auf der einen Seite die Lenkdrehzahl hinzu addiert und auf der anderen Seite subtrahiert. Hierbei fließt Antriebsleistung von einer zur anderen Antriebsseite, wobei auch von regenerativem Lenken gesprochen wird. - Diese stufenlose Überlagerungslenkung kann statt mit dem hydrostatischen Antrieb auch durch eine elektrisch angetriebene Nullwelle realisiert werden.
- Ebenso ist es auch möglich nur eine Differentialgetriebeanordnung
13 vorzusehen und die Lenkantriebsdrehzahl nur auf ein Kettenantriebsrad18 zu überlagern. - Der beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Antrieb weist drei unabhängige Bremssysteme auf: Zum einen eine hydrodynamische Bremse
9 , einen sogenannten „Retarder“, der an der Zentralwelle8 wirkt sowie mechanische Bremsen14 , die jeweils an den Abtrieben der Differentialgetriebeanordnungen13 vorgesehen sind und die elektrische Maschine3 , die im Generatorbetrieb als elektrische Bremse wirkt. - Ein wesentlicher Kern der vorliegenden Erfindung ist es, zwei voneinander unabhängige Antriebsmotoren in ein Getriebekonzept für ein Kettenfahrzeug mit stufenloser Überlagerungslenkung zu integrieren, die bei gleichzeitiger Nutzung die Fahrleistung des Kettenfahrzeug wesentlich steigern können und durch den Generatorbetrieb der elektrischen Maschine zusätzlich die Stromversorgung der elektrischen Verbraucher zu sichern.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Verbrennungsmotor/Gasturbine
- 2
- Kupplung
- 3
- Elektrische Maschine (Generator/Elektromotor)
- 4
- Energiespeichereinrichtung/Batterie
- 5
- Drehmomentwandler
- 6
- Antriebsverbindung
- 7
- Gangschaltgetriebe
- 8
- Zentralwelle
- 9
- Hydrodynamische Bremse (Retarder)
- 10
- Lenkantrieb
- 10a
- Lenkantriebsverbindung
- 11
- Antriebsverbindung
- 12
- Nullwelle
- 13
- Differentialgetriebeanordnung
- 14
- Bremse
- 15
- Trennkupplung
- 16
- Antriebsverbindung
- 17
- Seitenvorgelege
- 18
- Kettenantriebsrad
- 19
- Kette
Claims (10)
- Kettenfahrzeugantrieb mit einer Antriebswelle (8), die zwei Kettenantriebsräder (18) antreibt und mindestens einer Differentialgetriebeanordnung (13), durch welche eine Lenkdrehzahl eines Lenkantriebs (10) auf mindestens ein Kettenantriebsrad überlagerbar ist, wobei die Antriebswelle (8) mit einer elektrischen Maschine (3) in Antriebsverbindung steht, welche als Generator oder Elektromotor betreibbar ist und über eine schaltbare Kupplung (2) mit einem Verbrennungsmotor (1) koppelbar ist sowie ein elektrischer Energiespeicher (4) vorgesehen ist, der im Generatorbetrieb aufladbar ist, wobei zwischen der elektrischen Maschine (3) und den Kettenrädern (18) ein Drehmomentwandler 5 vorgesehen, der über eine Antriebsverbindung (6) in ein Gangschaltgetriebe (7) eintreibt.
- Kettenfahrzeugantrieb nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (3) als elektrische Bremse einsetzbar ist und die Bewegungsenergie des Kettenfahrzeugs in elektrische Energie umwandelt und den elektrischen Energiespeicher (4) damit auflädt. - Kettenfahrzeugantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische und/oder hydraulische Energiespeicher vorgesehen sind, durch welche die Bewegungsenergie des Kettenfahrzeugs beim Abbremsen umwandelbar und speicherbar ist.
- Kettenfahrzeugantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (4) und der Elektromotor (3) so ausgelegt sind, dass das Fahrzeug alleine mit dem Elektromotor (3) fahrbar ist.
- Kettenfahrzeugantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (3) so ausgelegt ist, dass alle elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs ausreichend mit elektrischer Energie versorgbar sind.
- Kettenfahrzeugantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mechanische und/oder hydrodynamische Bremsen (9, 14) vorgesehen sind.
- Kettenfahrzeugantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (2) lastschaltbar ist.
- Kettenfahrzeugantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebe (7) mit mindestens zwei schaltbaren Gangstufen und einer Umkehrstufe vorgesehen ist.
- Kettenfahrzeugantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) bei geschlossener Kupplung (2) durch die elektrische Maschine (3) startbar ist.
- Kettenfahrzeugantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkantrieb (10) stufenloses Lenken ermöglicht und durch einen elektrischen oder hydraulischen Motor antreibbar ist.
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