DE102019126119A1 - VEHICLE WITH AT LEAST THREE DRIVEN WHEEL AXLES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeuges mit mindestens drei angetriebenen Radachsen. Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Vorderradachse und eine in Längsrichtung des Fahrzeugs dahinter liegende zweite Radachse mittels eine Hauptmotors und einer Vierrad-Getriebeanordnung angetrieben sind. Mindestens eine dritte Radachse ist mittels mindestens einem Elektromotor angetrieben, welcher vom Hauptmotor getrennt angeordnet ist.The invention relates to a vehicle and a method for manufacturing a vehicle with at least three driven wheel axles. The vehicle according to the invention is characterized in that a first front wheel axle and a second wheel axle located behind it in the longitudinal direction of the vehicle are driven by means of a main motor and a four-wheel gear arrangement. At least one third wheel axle is driven by means of at least one electric motor which is arranged separately from the main motor.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit mindestens drei angetriebenen Radachsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a vehicle with at least three driven wheel axles according to the preamble of claim 1.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugs mit mindestens drei angetriebenen Radachsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention also relates to a method for manufacturing a vehicle with at least three driven wheel axles according to the preamble of claim 8.
Fahrzeuge mit drei oder mehr angetriebenen Radachsen sind seit langem bekannt. Es handelt sich hierbei in der Regel um Sonderfahrzeuge. Beispielsweise ist ein Bergungsfahrzeug mit drei angetriebenen Radachsen aus der
Derartige Spezialfahrzeuge mit drei oder mehr angetriebenen Radachsen werden in relativ kleinen Stückzahlen hergestellt. Diese sind damit schon aufgrund des Fertigungsaufwandes mit relativ hohen Kosten verbunden.Such special vehicles with three or more driven wheel axles are produced in relatively small numbers. These are therefore associated with relatively high costs due to the manufacturing complexity.
Besonders aufwändig ist bei derartigen Fahrzeugen die Getriebeanordnung, durch welche das Drehmoment eines Hauptmotors an die mindestens drei Radachsen verteilt wird. Eine derartige Getriebeanordnung für Fahrzeuge mit drei angetriebenen Radachsen geht beispielsweise aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit mindestens drei angetriebenen Radachsen und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, mit welchen ein derartiges Fahrzeug mit mindestens drei angetriebenen Radachsen besonders kosteneffizient hergestellt werden kann.The invention is based on the object of specifying a vehicle with at least three driven wheel axles and a method for its production, with which such a vehicle with at least three driven wheel axles can be produced in a particularly cost-effective manner.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruches 1 und zum anderen mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 8 gelöst.The object is achieved according to the invention on the one hand with a vehicle with the features of claim 1 and on the other hand with a method with the features of claim 8.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Vorderradachse und eine in Längsrichtung des Fahrzeugs dahinter liegende zweite Radachse mittels eines Hauptmotors und einer Vierrad-Getriebeanordnung angetrieben sind und dass mindestens eine dritte Radachse mittels mindestens einem Elektromotor angetrieben ist, welcher vom Hauptmotor getrennt angeordnet ist.The vehicle according to the invention is characterized in that a first front wheel axle and a second wheel axle behind it in the longitudinal direction of the vehicle are driven by means of a main motor and a four-wheel gear arrangement and that at least one third wheel axle is driven by means of at least one electric motor which is arranged separately from the main motor .
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Vierrad-Getriebeanordnungen relativ kostengünstig zur Verfügung stehen, da diese in relativ hohen Stückzahlen für vierradgetriebene Fahrzeuge hergestellt werden. Weiterhin beruht eine Grundidee der Erfindung darauf, die dritte und gegebenenfalls weitere Radachsen nicht über ein zusätzliches Verteilgetriebe von dem Hauptmotor anzutreiben, sondern stattdessen für die mindestens eine dritte Radachse eine separate Elektroantriebsanordnung vorzusehen. Der dafür vorgesehene mindestens eine Elektromotor ist von dem Hauptmotor zum Antreiben der Vierrad-Getriebeanordnung getrennt.The invention is based on the knowledge that four-wheel transmission arrangements are available relatively inexpensively, since they are produced in relatively large numbers for four-wheel-drive vehicles. Furthermore, a basic idea of the invention is based on not driving the third and possibly further wheel axles from the main motor via an additional distribution gear, but instead providing a separate electric drive arrangement for the at least one third wheel axle. The at least one electric motor provided for this purpose is separate from the main motor for driving the four-wheel gear arrangement.
Die Elektroantriebsanordnung kann somit autark von dem Hauptmotor und der Hauptgetriebeanordnung vorgesehen und eingebaut werden. Damit entfällt eine besonders kostenaufwändige weitere Getriebestufe für die dritte Radachse. Dem gegenüber stehen Elektroantriebsanordnungen für eine Radachse kostengünstig zur Verfügung, so dass gemäß der Erfindung ein Fahrzeug mit mindestens drei angetriebenen Radachsen effizient und kostengünstig und auch mit relativ geringem Zusatzgewicht hergestellt werden können. Der Hauptmotor und die Elektroantriebsanordnung können aufeinander abgestimmt durch eine Steuereinheit betätigt werden.The electric drive arrangement can thus be provided and installed independently of the main motor and the main transmission arrangement. This eliminates a particularly costly further gear stage for the third wheel axle. In contrast, electric drive arrangements for a wheel axle are available at low cost, so that, according to the invention, a vehicle with at least three driven wheel axles can be produced efficiently and inexpensively and also with a relatively low additional weight. The main motor and the electric drive arrangement can be operated in a coordinated manner by a control unit.
Grundsätzlich kann der Hauptmotor selbst ein Elektromotor oder eine Anordnung aus Elektromotoren sein. Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass der Hauptmotor ein Verbrennungsmotor ist. Der Hauptmotor, welcher vorzugsweise als ein Frontmotor im Fahrzeug eingebaut ist, kann insbesondere ein Dieselmotor oder ein Benzinmotor sein.In principle, the main motor itself can be an electric motor or an arrangement of electric motors. According to one embodiment of the invention, it is particularly preferred that the main engine is an internal combustion engine. The main engine, which is preferably installed as a front engine in the vehicle, can in particular be a diesel engine or a gasoline engine.
Weiter ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, dass die Vierrad-Getriebeanordnung eine Kardanwelle, welche mit dem Hauptmotor verbunden ist, und Gelenkwellen aufweist, welche mit den Rädern der Vorderradachse und der zweiten Radachse verbunden sind. Insbesondere kann die Vierrad-Getriebeanordnung ein Verteilgetriebe aufweisen, welches zumindest einen Teil des Drehmomentes des Hauptmotors an die mindestens eine Kardanwelle überträgt. Bei einem Frontmotor kann ein Drehmoment des Hauptmotors unmittelbar über die Gelenkwellen an die Vorderräder übertragen werden. Für die hinteren Räder kann bei der Vierrad-Getriebeanordnung am Austrittsende der Kardanwelle ein weiteres Verteilgetriebe oder ein Differentialgetriebe angeordnet sein, durch welches ein Drehmoment auf die Gelenkwellen der hinteren Räder übertragen wird.Furthermore, according to one embodiment of the invention, it is advantageous that the four-wheel gear arrangement has a cardan shaft, which is connected to the main engine, and cardan shafts, which are connected to the wheels of the front wheel axle and the second wheel axle. In particular, the four-wheel gear arrangement can have a distribution gear which transmits at least part of the torque of the main engine to the at least one cardan shaft. In the case of a front engine, torque from the main engine can be transmitted directly to the front wheels via the cardan shafts. For the rear wheels, a further distribution gear or a differential gear can be arranged in the four-wheel gear arrangement at the outlet end of the cardan shaft, through which a torque is transmitted to the cardan shafts of the rear wheels.
Grundsätzlich kann die elektrisch angetriebene dritte Radachse zwischen den vom Hauptmotor angetriebenen Radachsen liegen. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die dritte Radachse die Hinterradachse des Fahrzeugs ist. Somit werden von dem Hauptmotor die Vorderradachse und die zweite Radachse angetrieben, welche zwischen der Vorderradachse und der Hinterradachse liegt.In principle, the electrically driven third wheel axle can be located between the wheel axles driven by the main motor. According to a further development of the invention, it is particularly expedient for the third wheel axle to be the rear wheel axle of the vehicle. Thus, the front wheel axle and the second wheel axle, which lies between the front wheel axle and the rear wheel axle, are driven by the main motor.
Eine besonders stabile Antriebsanordnung ergibt sich nach einer Ausführungsvariante der Erfindung dadurch, dass die dritte Radachse, welche mit dem mindestens einen Elektromotor angetrieben ist, an einem Fahrzeugrahmen, insbesondere einem Leiterrahmen, angeordnet ist. Bei einem Fahrzeug mit Leiterrahmen kann grundsätzlich die dritte Radachse insgesamt nachgerüstet werden, wobei der Elektromotor zuverlässig an dem Fahrzeugrahmen angebracht wird.A particularly stable drive arrangement results from an embodiment variant of Invention in that the third wheel axle, which is driven by the at least one electric motor, is arranged on a vehicle frame, in particular a ladder frame. In a vehicle with a ladder frame, the third wheel axle can basically be retrofitted as a whole, with the electric motor being reliably attached to the vehicle frame.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, dass zum Antrieb der dritten Radachse zwei Elektromotoren vorgesehen sind. Dabei kann jeweils ein Elektromotor unmittelbar einem Rad zugeordnet sein, so dass ein Direktantrieb durch jeweils einen Elektromotor erfolgt. Besonders zweckmäßig ist es weiter, dass ein Verteilgetriebe vorgesehen ist, an dem die beiden Elektromotoren angeflanscht sind. Von dem Verteilgetriebe wird das gemeinsame Drehmoment der beiden Elektromotoren auf die Gelenkwellen übertragen.According to a further embodiment of the invention, it is advantageous that two electric motors are provided to drive the third wheel axle. In this case, one electric motor can be assigned directly to a wheel, so that a direct drive is carried out by one electric motor in each case. It is also particularly expedient that a distribution gear is provided to which the two electric motors are flanged. The joint torque of the two electric motors is transmitted from the distribution gear to the cardan shafts.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche mit einem Gaspedal für den Hauptmotor in Wirkverbindung steht und über welche eine Zuschaltung des mindestens einen Elektromotors ermöglicht ist. Damit kann das Fahrzeug auch nur als Vierrad-angegebenes Fahrzeug betrieben werden, während die mindestens eine dritte Radachse nur bei Bedarf durch die Steuereinheit zuschaltbar ist. Ergänzend oder alternativ ist die Steuereinheit so ausgebildet, dass sie den mindestens einen Elektromotor abhängig von dem Hauptmotor steuert. Insbesondere kann die Steuereinheit mit dem Gaspedal in Wirkverbindung stehen, so dass abhängig von der Leistung des Hauptmotors auch der Elektromotor angetrieben und insbesondere auch synchronisiert wird.Another advantageous embodiment variant of the invention consists in that a control unit is provided which is in operative connection with an accelerator pedal for the main engine and via which the at least one electric motor can be switched on. This means that the vehicle can only be operated as a four-wheel vehicle, while the at least one third wheel axle can only be switched on by the control unit when required. Additionally or alternatively, the control unit is designed such that it controls the at least one electric motor as a function of the main motor. In particular, the control unit can be in operative connection with the accelerator pedal, so that the electric motor is also driven and, in particular, also synchronized, depending on the power of the main motor.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrzeug mit einem Hauptmotor und einer Vierrad-Getriebeanordnung vorgesehen wird, durch welche eine erste Vorderradachse und eine zweite Radachse angetrieben sind, dass mindestens eine dritte Radachse vorgesehen wird, dass zum Antrieb der mindestens einen dritten Radachse mindestens ein Elektromotor angeordnet wird, dass mindestens eine Batterieeinheit zum Versorgen des mindestens einen Elektromotors mit elektrischer Energie angeordnet wird und dass eine Steuereinheit vorgesehen wird, welche dem mindestens einen Elektromotor in Abstimmung mit dem Hauptmotor betätigt.The method according to the invention is characterized in that a vehicle is provided with a main engine and a four-wheel gear arrangement through which a first front wheel axle and a second wheel axle are driven, that at least one third wheel axle is provided that for driving the at least one third wheel axle at least an electric motor is arranged, that at least one battery unit is arranged to supply the at least one electric motor with electrical energy and that a control unit is provided which actuates the at least one electric motor in coordination with the main motor.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Fahrzeug hergestellt werden. Dabei können die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.With the method according to the invention, in particular the vehicle according to the invention described above can be produced. The advantages described above can be achieved in this way.
Das Herstellungsverfahren kann insbesondere auch ein Verfahren zum Umbau eines bestehenden Fahrzeugs sein. Dabei kann ein bestehendes Fahrzeug mit einem Vierradantrieb durch Anbau der dritten Radachse mit der Elektroantriebsanordnung versehen werden. Alternativ kann auch ein dreiachsiges Fahrzeug, welches nur über eine Vierrad-Getriebeanordnung verfügt, mit einer Elektroantriebsanordnung für die dritte, bisher nicht angetriebene Radachse versehen werden. In beiden Fällen kann in effizienter Weise ein Fahrzeug mit mindestens drei angetriebenen Radachsen gebildet werden. Es ist aber auch die Neuherstellung eines Fahrzeuges mit mindestens drei angetriebenen Radachsen möglich, wobei durch die erfindungsgemäße Anordnung eine günstige Vierrad-Getriebeanordnung mit dem Hauptmotor verbaut werden kann, während die mindestens eine dritte Radachse in effizienter Weise durch eine separate Elektroantriebsanordnung angetrieben werden kann. Die dritte Radachse kann als eine Achseinheit mit den Rädern und der Elektroantriebsanordnung und einer Schwinge an einem Fahrgestell angebracht und vorzugsweise auslenkbar gelagert sein. Die Achseinheit kann auch zwischen einer Betriebsposition und einer Ruheposition verstellbar sein, bei der die Räder der dritten Radachse nicht in Kontakt mit dem Boden sind.The manufacturing method can in particular also be a method for converting an existing vehicle. An existing four-wheel drive vehicle can be provided with the electric drive arrangement by adding the third wheel axle. Alternatively, a three-axle vehicle, which only has a four-wheel gear arrangement, can be provided with an electric drive arrangement for the third, previously non-driven wheel axle. In both cases, a vehicle with at least three driven wheel axles can be formed in an efficient manner. However, it is also possible to manufacture a new vehicle with at least three driven wheel axles, with the arrangement according to the invention being able to install a favorable four-wheel gear arrangement with the main engine, while the at least one third wheel axle can be efficiently driven by a separate electric drive arrangement. The third wheel axle can be attached to a chassis as an axle unit with the wheels and the electric drive arrangement and a rocker arm and can preferably be supported such that it can be deflected. The axle unit can also be adjustable between an operating position and a rest position in which the wheels of the third wheel axle are not in contact with the ground.
Eine vorteilhafte Verfahrensvariante besteht nach der Erfindung darin, dass über die Steuereinheit der mindestens eine Elektromotor ergänzend oder alternativ zu dem Hauptmotor zu- oder abgeschaltet wird. So wird ein Fahrzeug bereitgestellt, bei welchem je nach Bedarf eine Vierrad-Antriebsanordnung oder eine Sechsrad-Antriebsanordnung oder mit weiteren angetriebenen Rädern erreicht werden kann.According to the invention, an advantageous variant of the method consists in that the at least one electric motor is switched on or off in addition to or as an alternative to the main motor via the control unit. Thus, a vehicle is provided in which, as required, a four-wheel drive arrangement or a six-wheel drive arrangement or with further driven wheels can be achieved.
Eine weitere zweckmäßige Verfahrensvariante besteht nach der Erfindung darin, dass ein Fahrzeug mit zwei Radachsen vorgesehen ist, an welchem die dritte Radachse zusätzlich angebaut wird. Mit dem Verfahren kann so ein bestehendes zweiachsiges Fahrzeug, insbesondere mit einer bestehenden Vierrad-Getriebeanordnung, in ein drei- oder mehrachsiges Fahrzeug mit drei oder mehr angetriebenen Radachsen umgebaut werden.According to the invention, a further expedient variant of the method consists in providing a vehicle with two wheel axles on which the third wheel axle is additionally attached. With the method, an existing two-axle vehicle, in particular with an existing four-wheel transmission arrangement, can be converted into a three- or multi-axle vehicle with three or more driven wheel axles.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben, welches stark schematisiert in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist. Die einzige Figurenzeichnung zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Antriebsanordnung für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug
Das Fahrzeug
Über ein Verteilgetriebe
Die Vierrad-Getriebeanordnung
Zum Bilden eines dreiachsigen Fahrzeuges
Über eine nicht dargestellte Steuereinheit werden die Elektromotore
Die dritte Radachse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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