DE102018009785A1

DE102018009785A1 - Fahrzeug mlt Kugelrädern

Info

Publication number: DE102018009785A1
Application number: DE102018009785.5A
Authority: DE
Inventors: Holger Schleife
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Kugelrädern, wobei mindestens ein Kugelrad (9, 11; 31, 33) an einem Fahrwerk (3) befestigt und von einer Antriebseinheit (7) antreibbar ist. Bei einem Fahrzeug mit Kugelrädern, welche eine ausreichende Stabilität während der Fahrt aufweist, ist die Antriebseinheit (7) auf einer Achse (5, 17) angeordnet, welche zwei Kugelräder (9, 11; 31, 33) miteinander verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Kugelrädern, wobei mindestens ein Kugelrad an einem Fahrwerk befestigt und von einer Antriebseinheit antreibbar ist.
In der DE 10 2017 006 828 A1 ist ein Fahrzeug zum Transport von Gütern und/oder Personen auf einer Oberfläche offenbart, an dessen Fahrwerk ausschließlich ein Kugelrad zum Abrollen auf der Oberfläche angeordnet ist. Eine Antriebseinheit für das Kugelrad, eine Energiequelle zur Energieversorgung der Antriebseinheit, eine mit der Antriebseinheit verbundene Lagestabilisierungseinheit zum Regeln einer Schwerpunktlage des Fahrzeuges relativ zum Kugelrad und eine Abstellvorrichtung zum Abstellen des Fahrzeuges auf der Oberfläche sind weiterhin gezeigt. Die Verwendung nur eines einzigen Kugelrades erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand, um die Stabilität des Fahrzeuges während der Fahrt zu gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit Kugelrädern anzugeben, welches sich während der Fahrt ausreichend stabil verhält.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist mit einem Fahrzeug dadurch gelöst, dass die Antriebseinheit auf einer Achse angeordnet ist, welche zwei Kugelräder miteinander verbindet. Dadurch, dass die angetriebene Achse zwei Räder aufweist, können an der nicht angetriebenen Achse ein oder auch zwei oder auch mehrere Kugelräder befestigt werden, wobei bei nur der Verwendung eines einzigen Kugelrades auf der nicht angetriebenen Achse schon eine ausreichende Stabilität des Fahrzeuges während des Fahrbetriebes erlangt wird.
Vorteilhafterweise ist die Antriebseinheit als Elektromotor ausgebildet und/oder eine Lenkung der Kugelräder erfolgt per Torque Vectoring über die Achse. Dadurch entfällt die klassische Lenkung, die man aus brennstoffbetriebenen Fahrzeugen kennt.
In einer Ausgestaltung ist am Fahrwerk entgegengesetzt zur Antriebsachse eine zweite Achse positioniert, welche ein Fahrzeug mittig angeordnetes drittes Kugelrad trägt. Durch ein Torque Vectoring der einen Achse im Zusammenspiel mit dem frei beweglich passiven Kugelrad lassen sich fahrdynamisch vollständig neue Lenkmanöver erzielen. Das Fahrzeug kann enorm kleine Lenkradien realisieren und sich faktisch um die Hinterachse drehen.
In einer Variante ist eine Drehachse des dritten Kugelrades versetzt zum Mittelpunkt des Kugelrades ausgebildet. Dadurch wird eine exzentrische Achse realisiert, wobei das passive dritte Kugelrad durch einen Drehimpuls ausgehend von der angetriebenen Achse eindrehen und das Fahrzeug in die gewünschte Richtung lenken kann. Die vertikale Drehachse des Kugelrades ist versetzt zum eigentlichen Mittelpunkt der Kugel, d.h. dass die Drehachse exzentrisch ausgeführt ist.
In einer Ausführungsform ist das dritte Kugelrad über einen Stoßdämpfer am Fahrwerk fixiert.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgt die Aufhängung des allein an der nicht angetriebenen Achse befestigten dritten Kugelrades beidseitig über ein Drehlager, das als Kugelschale ausgebildet ist, die so beschnitten ist, dass eine große Oberfläche des Kugelrades frei von der Kugelschale ist. Ein so ausgebildetes Drehlager nimmt das dritte Kugelrad auf, ohne dem Betrachter den Anblick des Kugelrades zu verwehren.
In einer Weiterbildung ist am Fahrwerk entgegengesetzt zur angetriebenen Achse ein Querträger positioniert, an dessen entgegengesetzten Enden das dritte und ein viertes Kugelrad drehbar befestigt sind. Ein solches vier Kugelräder aufweisendes Fahrzeug besitzt eine Stabilität wie jedes heute bekannte Kraftfahrzeug. Das an dem Querträger, welcher eine nicht angetriebene Achse darstellt, befestigte dritte und vierte Kugelrad kann reibminimiert sein und ohne energetischen Aufwand angebunden werden.
Vorteilhafterweise ist der Querträger über zwei Stoßdämpfer mit dem Fahrwerk verbunden. Diese Stoßdämpfer sind dabei in Positionen angeordnet, die nahe je eines der beiden Kugelräder gelegen sind.
In einer Ausgestaltung erfolgt eine Aufhängung des oder der an dem nicht angetriebenen Querträger befestigten Kugelräder durch eine versetzte Drehachse. Die Drehachsen der Kugellager sind somit exzentrisch ausgebildet.
In einer Alternative erfolgt die Aufhängung des dritten und vierten Kugelrades an dem Querträger einseitig über je ein Drehlager, das als Kugelschale ausgebildet ist und so beschnitten ist, dass eine große Oberfläche des Kugelrades frei von der Kugelschale ist. Die einseitige Aufhängung ermöglicht dem Betrachter die Beobachtung des Kugelrades, ohne dass dabei eine Felge sichtbar wird. Das hat den Vorteil, dass das dritte und das vierte, an dem Querträger befestigte Kugelrad freier angebunden werden kann, was optisch für ein Fahrzeugkonzept deutlich attraktiver erscheint.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeuges,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeuges.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeuges 1 mit drei Kugelrädern dargestellt. Das Fahrzeug weist ein Fahrwerk 3 auf, welches an der Vorderachse 5 eine Antriebseinheit 7 aufweist, welches einen Elektromotor umfasst. An der Vorderachse 5 sind über die Antriebseinheit 7 zwei Kugelräder 9, 11 verbunden, die jeweils in einem Kugellager 13, 15 positioniert sind. Am entgegengesetzten Ende des Fahrwerkes 3 ist als Hinterachse 17 allein ein drittes Kugelrad 19 gelagert. Dieses dritte Kugelrad 19 ist so aufgehängt, dass eine versetzte Drehachse 21 in z-Richtung ausgebildet ist. Das dritte Kugelrad 19 ist beidseitig über eine Kugelschale 23 aufgenommen, die so beschnitten ist, dass möglichst viel vom Kugelrad 19 für den Betrachter zu sehen ist. D.h. die Kugelschale 23 überdeckt das Kugelrad 19 beidseitig zur Drehachse 21. Die vertikale Drehachse 21 des dritten Kugelrades 19 ist versetzt zum eigentlichen Mittelpunkt des dritten Kugelrades 19 ausgeführt. Über einen Stoßdämpfer 25 ist die Kugelschale 23 mit dem Fahrwerk 3 verbunden.
Die Lenkung des Fahrzeuges 1 erfolgt per Torque Vectoring über die angetriebene Vorderachse 5.Beim Torque Vectoring überträgt ein Differential ein Drehmoment des Elektromotors auf das Kugelrad 19, wobei das Drehmoment des Kugelrades 19 durch das Differential variiert wird. Dadurch, dass die Aufhängung des dritten Kugelrades 19 durch eine exzentrische Drehachse 21 erfolgt, kann das passive Kugelrad 19 durch einen Drehimpuls ausgehend von der Vorderachse 5 eindrehen und das Fahrzeug 1 in die gewünschte Richtung lenken.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeuges 27 dargestellt, bei welchem sowohl an der Hinterachse 17 wie auch der Vorderachse 29 jeweils zwei Kugelräder 9, 11; 31, 33 angeordnet sind. Die Antriebseinheit 7 ist dabei an der Hinterachse 17 angebunden, welche somit aktiv angetrieben wird und die Kugelräder 9, 11 bewegt. An einem Querträger 37 sind je eine Kugelschale 39, 41 befestigt, in welcher sich jeweils ein drittes Kugellager 31 und ein viertes Kugelrad 33 drehbar gelagert ist. Die Aufhängung ist dabei einseitig, d.h. die Kugelschalen 37, 39 überdecken das jeweilige Kugelrad 31, 33 einseitig zur Drehachse des Kugelrades 31, 33. Somit ist so viel wie möglich von dem Kugelrad 31, 33 optisch sichtbar ist.
An dem Querträger 35 ist nahe des dritten und vierten Kugelrades 31, 33 je ein Stoßdämpfer 41, 43 befestigt, der den Querträger 35 mit dem Fahrwerk 3 verbindet. Die Kugelräder 31, 33 sind dabei jeweils an einer Exzenterachse 45, 47 angeordnet. Die beiden Kugelräder 31, 33 der Vorderachse 29 werden wiederum über Torque Vectoring durch das in der Antriebseinheit 7 positionierten Differentials gelenkt, wobei die Drehmomente der Kugelräder 31 und 33 unabhängig voneinander variierbar sind. Durch die Kugelräder 31, 33 der Vorderachse 29 wird ein Reibwiderstand deutlich minimiert.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
3: Fahrwerk
5: Vorderachse
7: Antriebseinheit
9: Kugelrad
11: Kugelrad
13: Kugelschale
15: Kugelschale
17: Hinterachse
19: Kugelrad
21: Drehachse
23: Kugelschale
25: Stoßdämpfer
27: Fahrzeug
29: Vorderachse
31: Kugelrad
33: Kugelrad
35: Querträger
37: Kugelschale
39: Kugelschale
41: Stoßdämpfer
43: Stoßdämpfer
45: Exzenterachse
47: Exzenterachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017006828 A1 [0002]

Claims

Fahrzeug mit Kugelrädern, wobei mindestens ein Kugelrad (9, 11; 31, 33) an einem Fahrwerk (3) befestigt und von einer Antriebseinheit (7) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (7) auf einer Achse (5, 17) angeordnet ist, welche zwei Kugelräder (9, 11; 31, 33) miteinander verbindet.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (7) einen Elektromotor umfasst und/oder eine Lenkung der Kugelräder (9, 11; 31, 33) per Torque Vectoring über die Achse (5, 17) erfolgt.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrwerk (3) entgegengesetzt zur angetriebenen Achse (5) eine zweite Achse (17) positioniert ist, welche ein zentrisch angeordnetes drittes Kugellager (19) trägt.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (21) des dritten Kugelrades (19) versetzt zum Mittelpunkt des dritten Kugelrades (19) ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kugelrad (19) über einen Stoßdämpfer (25) am Fahrwerk (3) fixiert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung des allein an der nicht angetriebenen Achse (17) befestigten dritten Kugelrades (19) beidseitig über ein Drehlager erfolgt, das als Kugelschale (23) ausgebildet ist, die so beschnitten ist, dass eine große Oberfläche des Kugelrades (19) frei von der Kugelschale (23) ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Fahrwerk (3) entgegengesetzt zur angetriebenen Achse (17) ein Querträger (35) positioniert ist, an dessen entgegengesetzten Enden das dritte und ein viertes Kugelrad (31, 33) drehbar befestigt sind.
Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (35) über zwei Stoßdämpfer (41, 43) mit dem Fahrwerk (3) verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufhängung des oder der an dem Querträger (35) befestigten Kugelräder (31,33) durch eine versetzte Drehachse (45, 47) erfolgt, die zentrisch zum Querträger (35) ausgebildet ist.
Fahrzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufhängung des dritten und vierten Kugelrades (31, 33) an dem Querträger (35) einseitig über je ein Drehlager erfolgt, die als Kugelschale (37, 39) ausgebildet sind und so beschnitten sind, dass eine große Oberfläche des Kugelrades (31, 33) frei von der Kugelschale (37, 39) bleibt.