DE19619865A1 - Fahrzeugkonzept - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugkonzept für ein straßen- und geländegeeignetes, insbesondere militärisches Radfahrzeug, mit mindestens vier Rädern oder zwei Radsätzen oder Radpaaren, bestehend aus einem Fahrzeugaufbau, einem Verbrennungsmotor und einem mechanischen oder diesel-elektrischen Getriebe.

Bei militärischen Fahrzeugen ist es für die Lebens­ dauer, von Vorteil, wenn die Funktionszeit bis zum Ausfall durch Feindeinwirkung, von langer Zeitdauer ist. Hierzu ist eine kleine Silhouette oder Kontur des Fahrzeugs erforderlich, damit eine geringe Entdeckungs­ wahrscheinlichkeit für den Gegner besteht. Der Para­ meter Kontur in allen Ansichten oder damit verknüpft Baugröße und insbesondere Fahrzeughöhe eines Fahrzeugs läßt sich aus verschiedenen Gründen nicht beliebig verkleinern.

Die Einflußgrößen auf die Fahrzeughöhe sind im wesent­ lichen, die Bodenfreiheit des Fahrzeugs, der Platz­ bedarf für den Antriebsstrang am Fahrzeugboden, die Höhe des Innenraums und die Ausformung und Stärke von Boden- und Dachblech. Die Bodenfreiheit darf einen bestimmten Wert nicht unterschreiten, sonst sitzt ein Fahrzeug in unebenem Gelände zum Beispiel mit der Unterseite am Boden und Lind bleibt stecken.

Der Antriebsstrang liegt am Fahrzeugboden und verbindet über Getriebe und Wellen jedes Rad mit dem Motor bzw. Schaltgetriebe. Die Innenraumhöhe wird durch die Ergonomie der Besatzung bestimmt, sofern das Fahrzeug von einem Fahrer und fallweise weiteren Personen im Innenraum besetzt ist. Diese Personen lassen sich nicht verkleinern. Außerdem soll das Fahrzeug zur Erfüllung einer Mission oder eines Einsatzzwecks eine Nutzlast, zum Beispiel eine Waffe tragen, was sich wiederum in der Baugröße und -höhe niederschlägt. Boden- und Dachblech schließlich werden in der Dicke durch einen erforderlichen Panzerschutz gegen Minen und Einwirkung aus der Luft bestimmt.

Das Konturproblem betrifft noch in anderer Hinsicht ein Radfahrzeug. Da dieses Fahrzeug meist geländegängig und für viele Bodenbeschaffenheiten geeignet sein soll, müssen Radgröße und -querschnitt und auch der zuge­ hörige Federungsweg entsprechend groß angesetzt sein, siehe Beispiel Ackerschlepper, damit ein geringer Bodendruck zwischen Reifen und Boden und eine gute Geländegängigkeit realisiert werden. Im Gegensatz dazu ist beispielweise bei einem Kettenfahrzeug bei dem Laufwerk mit Kette als "Rädern" der Punkt Radgröße oder Größe der Kettenseite kein so gravierendes Problem.

Bei einem Radfahrzeug kommt hinzu, daß die Baugröße durch den Allradantrieb, der für eine gute Gelände­ gängigkeit ebenso unverzichtbar ist, und damit die Antriebsteile wie Differential und Gelenkwellen und Radgetriebe, die dann für jedes Rad oder Radpaar vorhanden sein müssen, negativ zu einer größeren Fahrzeughöhe und Kontur beeinflußt wird.

Bei den bekannten Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und mechanischem Antriebsstrang gliedert sich der Fahrzeug­ aufbau grundsätzlich in die Teile Fahrzeuggehäuse, mit dem Antriebsstrang vom Motor/Schaltgetriebe zu den Radsätzen unten im Gehäuse und schließlich den Rädern mit den Radaufhängungen als Radpaare jeweils links und rechts am Fahrzeuggehäuse. Dabei baut das Gehäuse im Querschnitt gesehen auf einem zentralen Teilbereich auf, der zwischen den Radpaaren nach unten verläuft, bis in Höhe einer unteren Be­ grenzung, die durch die Größe der erforderlichen Bodenfreiheit zwischen Antriebsteilen und Boden gegeben ist, und beidseitig oberhalb der Räder auf seitlichen Gehäuseausbildungen, die nach außen reichen bis zu einer Begrenzung, die durch die gewünschte oder zu­ lässige Fahrzeugbreite gegeben ist. Bei den seitlichen Gehäuseabschnitten, die oberhalb der Räder liegen, ist der Freiraum für den Einfederungsweg der Räder zu beachten, der bei Geländefahrzeugen entsprechend größer ist als bei reinen Straßenfahrzeugen, so daß dadurch die Fahrzeughöhe- und Kontur wiederum in eine un­ günstige Richtung beeinflußt wird entsprechend der Größe und Höhe der seitlichen Gehäuseabschnitte.

Ebenfalls bekannt in einschlägigen Fachkreisen ist die Möglichkeit, ein Radfahrzeug mit elektrischen Fahr­ antrieben, speziell den Rädern zugeordneten einzelnen Radnaben- oder Radmotoren anzutreiben, wobei die benötigte elektrische Energie mittels eines Ver­ brennungsmotors mit angebautem elektrischen Generator erzeugt wird. Ein solches Antriebsprinzip, das auch "serieller Hybridantrieb" genannt wird, hat verschiede­ ne Vorteile, die sich zum Beispiel durch den Wegfall von verschiedenen mechanischen Antriebsstrangteilen zwischen Getriebe und Rädern und den Hauptvorteil der flexiblen Anordnung der Antriebskomponenten in einer niedrigen Fahrzeughöhe und damit kleinen Kontur nieder­ schlagen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug­ konzept für einen modularen Aufbau eines Fahrzeugs zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vor­ teilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch den Modulaufbau verschiedene Antriebsarten mittels eines austauschbaren Antriebs­ strangs anbaubar sind. Das Fahrzeug ist in wesentliche Teile oder Module zerlegbar, die verschieden kombiniert werden können und speziell das Fahrzeuggehäuse in modularen Teile aufgebaut wird. Mit dem modularen Aufbau die Fahrzeughöhe und damit die Kontur variabel und optimal gestaltet werden kann und außerdem einen zusätzlichen Minenschutz bietet. Die Luftverlastbarkeit das Fahrzeugs kann bei entsprechender Kombination von kleinbauenden Modulen verbessert werden und es wird eine Geräuschentkopplung von Rad und Radantrieb vom Fahrzeuggehäuse ermöglicht. Außerdem wird eine Optimierung der Vormontage von Modulen und der Produk­ tion eines Fahrzeugs hinsichtlich Zeit- und Kosten­ aufwand bei der Gesamtherstellung und bei der Instand­ setzung im Sinne von Reparaturfreundlichkeit ermög­ licht.

Das straßen- und geländegeeignete, vorzugsweise militä­ rische Radfahrzeug mit seinen besonderen Anforderungen besteht in vorteilhafter Weise aus mehreren Grund­ modulen. Üblicherweise besteht das Fahrzeug aus einem Gehäuse, welches alle funktionsbedingten Teile enthält und an einer linken und rechten Seite den Anbau der Radsätze einschließlich der Radaufhängung und der Antriebsverbindung zum Antriebsstrang im Gehäuse vorsieht. Nach der Erfindung ist das Fahrzeug vom Fahrzeugquerschnitt aus gesehen hauptsächlich in die Grundmodule: Grundgehäuse, Fahrschemel, Staukasten und Radeinheit aufgeteilt.

Das Grundgehäuse enthält vorzugsweise den Fahrgastraum oder Kampfraum und alle Bedienelemente und Einrich­ tungen zum Fahren und Führen des Fahrzeugs sowie sonstige Nutzlasten und Einrichtungen, die nicht fahrfunktionsspezifisch sind, und stellt die tragende Struktur des Fahrzeugs dar und kann als Schutzzelle zum Beispiel mit Panzerschutz für die Fahrzeuginsassen ausgelegt sein. Der Fahrschemel enthält die Verteiler-, Ausgleichs- und Verbindungsgetriebe des Allradantriebs­ strangs für jedes Rad beim konventionellen Antrieb oder auch fallweise elektrische Komponenten bei einem diesel-elektrischen Antriebsstrang. Er hat keine tragende Funktion und wird unten am Grundgehäuse befestigt. Die Staukästen enthalten nicht-fahrfunktions­ spezifische Nutzlasten und haben vorzugsweise keine für das Gesamtfahrzeug tragende Funktion. Fallweise können sie an der Unterseite auch die oberen Anlenk­ punkte für die Radaufhängung aufnehmen.

Die Radeinheit enthält Rad und Radaufhängung und schafft die Verbindung vom Grundgehäuse zum Boden. Die Räder werden mit den antreibenden Getrieben des Fahr­ schemels mittels Verbindungswellen beim konventionellen Antrieb verbunden.

In der Montage/Demontage zum Zweck des Austauschs von Modulen ist es damit möglich, die Staukästen links und rechts am Grundgehäuse über den Rädern zu entfernen oder auszutauschen, auch in Verbindung mit dem Einsatz des elektrischen Antriebs, um damit das Fahrzeug an eine spezielle Aufgabe anzupassen.

Weiterhin ist es in gleicher Weise möglich, den Fahr­ schemel unterhalb des Grundgehäuses zu entfernen oder auszutauschen, um den üblichen konventionellen diesel­ mechanischen Antriebsstrang oder Teile diese Antriebs­ strangs auszutauschen und um damit das Fahrzeug an eine spezielle Aufgabe anzupassen.

Dabei ist es auch möglich, den Fahrschemel bei einem diesel-elektrischen Antrieb vollkommen zu entfernen, sofern dann die Radantriebe, als elektrische Radnaben­ antriebe wie bekannt direkt in der Radeinheit inte­ griert sind, wobei die Fahrzeughöhe entsprechend verringert werden kann und die Fahrzeugkontur kleiner wird. In diesem Fall sind die Radsätze und Radauf­ hängungen am Grundgehäuse in vorgesehenen Aufnahmen weiter oben neu zu montieren, wobei die frühere Ver­ bindung Grundgehäuse zu Fahrschemel für die Querlenker der Radaufhängung (z. B. McPherson) direkt als Befestigungspunkt genutzt werden kann, und erforderliche Schläuche und/oder Kabel vom Grundgehäuse zu den Rädern in vorgesehene Halter und Aufnahmen einzubauen sind sowie der diesel-mechanische Antriebsblock gegen einen diese-elektrischen auszutauschen ist. Die Module Radeinheit, das heißt Rad und Radaufhängung, sind bei Umbaubedarf wie zum Beispiel bei Umbau zum elektrischen Antrieb oder bei Reparaturbedarf bei Beschädigung eines Rades leicht de- und montierbar und für sich als Einheit austauschbar.

Durch die Kombination von kleineren Staukästen in Verbindung mit dem Wegfall des Fahrschemels bei elek­ trischem Radantrieb kann ein niedrigbauendes Fahrzeug mit kleiner Kontur, geringerem Gewicht und damit auch verbesserter Lufttransportierbarkeit aufgrund des geringeren Gewichts und der geringeren Fahrzeughöhe hergestellt werden.

Bei gleicher Kombination kann als weiterer Vorteil eine zusätzliche Panzerplattenausbildung am Boden das Fahrzeugs anstelle des Fahrschemels eingebracht werden, die einen zusätzlichen Minenschutz für das Fahrzeug erzeugt bei nur geringfügiger Vergrößerung der Fahr­ zeughöhe und -kontur durch die Dicke der Panzerplatten­ ausbildung.

Bei der vorgesehenen Trennung von Grundgehäuse und Fahrschemel mit dem Antriebsstrang bei mechanischem Radantrieb ist die vorteilhafte Möglichkeit gegeben, die Geräuschquellen der Getriebe im Fahrschemel vom Grundgehäuse bezüglich Körperschall zu isolieren und das Grundgehäuse als Schallträger und -strahler weitgehend auszuschalten und damit den Gesamtschall­ pegel des Fahrzeugs wirksam herabzusetzen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen konventionellen Fahrzeugquerschnitt,

Fig. 2 einen modularen Fahrzeugquerschnitt,

Fig. 3 eine weitere modulare Fahrzeugseitenan­ sicht,

Fig. 4 einen Querschnitt des Fahrzeugs mit demontierten Staukästen,

Fig. 5 einen Querschnitt das Fahrzeugs mit demontiertem Fahrschemel,

Fig. 6 einen Querschnitt des Fahrzeugs mit tiefergesetztem Grundgehäuse,

Fig. 7 einen Querschnitt das Fahrzeuges mit tiefergesetztem Grundgehäuse und modifi­ zierten Staukästen,

Fig. 8 einen Querschnitt des Fahrzeugs mit Radseitenlenkung und

Fig. 9 einen Querschnitt des Fahrzeugs mit großer Innenraumhöhe.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Fahrzeugs nach dem Stand der Technik dargestellt, wobei das Fahrzeug­ gehäuse eine Ausformung 2 nach unten zur Aufnahme eines mechanischen Antriebsstrangs und seitliche Ausformungen 3 zur Aufnahme von zum Beispiel Nutzlasten besitzt. Weiterhin sind Räder 4 dargestellt, die mit Antriebswellen 5 mit dem Antriebsstrang zum Zwecke des Radantriebs und mittels Radaufhängungen 6, 7 mit dem Fahrzeuggehäuse zum Zwecke der Radführung und Halterung verbunden sind. Die Einflußgrößen auf die Höhe des Fahrzeugs sind im wesentlichen, die Boden­ freiheit des Fahrzeugs H1, der Platzbedarf für den Antriebsstrang am Fahrzeugboden H2, die Höhe des Innenraumes H3 und die Ausformung und Stärke von Boden- und Dachblech H4.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Aufteilung und Ausbildung des Fahrzeuges im Querschnitt gezeigt; mit dem Modul Grundgehäuse 8, dem Modul Fahrschemel 9, den Modulen Staukasten 10 und den Modulen Radeinheit 11, zu dem die Radaufhängung 11a, 11b und die Antriebswellen 11c mit dazu gehören. Die festen und die drehbar oder gelenkig beweglichen Verbindungen 12, 13 zwischen den Modulen werden zum Beispiel durch geeignete Verschrau­ bungen und Verbindungsteile hergestellt.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Aufbau in der Seitenansicht mit dem Modul Grundgehäuse 8, dem Modul Fahrschemel 9, dem Modul Staukasten 10 und den Modulen Radeinheit 11, wobei in dem Beispiel jeweils drei Radeinheiten 11 links und rechts am Grundgehäuse 8 vorgesehen sind und das Modul Fahrschemel 9 unterhalb über die ganze Länge das Grundgehäuses 8 ausgebildet ist.

In Fig. 4 sind die Module Staukästen 10 demontiert, die mittels der lösbaren Verschraubungen 12 am Grundgehäuse 8 befestigt sind.

In Fig. 5 ist auch das Modul Fahrschemel 9 demontiert, das mittels der lösbaren Festverbindung 12 am Grundgehäuse 8 befestigt ist und das die gelenkige Ver­ bindung 13 der unteren Radaufhängung 11a trägt. Gedank­ lich ist das Grundgehäuse 8 jetzt mit Bodenstützen unterstützt, da es sonst trotz der noch bestehenden Verbindung 13 zu den oberen Radaufhängungen 11b zwischen die Radeinheiten 11 absacken würde.

In Fig. 6 ist das Grundgehäuse 8 von den bisherigen Befestigungspunkten 13 der oberen Radaufhängung 11b der Radeinheiten 11 getrennt und diese Radaufhängung 11b ist in einem weiter oben am Grundgehäuse 8 liegenden und bei Herstellung des Grundgehäuses 8 eingebrachten Befestigungspunkt 13a befestigt. Gleichzeitig ist die untere Radaufhängung 11a an den bisherigen Befesti­ gungspunkten 12 des entfernten Fahrschemels 9 nach Austausch bzw. Einsatz von geeigneten Verbindungs­ elementen befestigt worden.

In Fig. 7 sind flachere Module Staukasten 10 an den vorhandenen Befestigungspunkten 12 für Staukästen montiert und Verbindungsleitungen 14 zwecks Aufnahme von Kabeln zwischen Grundgehäuse 8 und Radeinheiten 11 an zum Beispiel bei Herstellung des Grundgehäuses 8 bereits vorgesehenen Halterungen und Vorkehrungen angebaut. Nach Umrüstung des Grundgehäuses 8 mit einem elektrischen Generator am Verbrennungsmotor und Ver­ legung von Kabeln sowie Austausch der Räder oder Radeinheiten 11 gegen solche mit elektrischem Radnaben­ antrieb ist damit ein Fahrzeug mit elektrischem An­ triebsstrang hergestellt, welches eine niedrige Fahr­ zeughöhe H1 bis H3 und damit unauffällige Kontur neben weiteren beschriebenen Vorteilen aufweist.

In Fig. 8 ist das Fahrzeug aus Fig. 7 mit der Änderung zur Radseitenlenkung dargestellt. Dabei werden modifizierte Radeinheiten 11 mit einer senkrechten Parallelführung der Radaufhängung 11a in geringem Abstand vom Grundgehäuse 8 links und rechts angebracht, so daß die Gesamtbreite des Fahrzeugs geringer wird, wobei dann die konventionelle Achsschenkellenkung, bei der die Räder in einem Winkel relativ zum Grundgehäuse 8 eingeschlagen werden, nicht verwendet wird, sondern die Radseitenlenkung. Damit wird eine Lufttransportier­ barkeit des Fahrzeugs, bei der es auf ein geringe Fahrzeugbreite ankommt, verbessert.

In Fig. 9 ist der Fahrzeugumbau, wie in Fig. 7 dargestellt, wobei jetzt ein Grundgehäuse 8 mit größerer Höhe verwendet wird. Damit erhält man ein geräumiges Fahrzeug mit großer Innenraumhöhe H3 bei sonst gleicher Fahrzeughöhe verglichen mit dem Fahrzeug vor dem Umbau.

Das Fahrzeugkonzept für ein Radfahrzeug unterteilt das Gesamtfahrzeug in die Module Grundgehäuse, Fahrschemel, Staukästen und Radeinheiten. Bei entsprechender Kombi­ nation und Austausch von Modulen ist damit aus einem baugrößeren Fahrzeug mit diesel-mechanischem Antriebs­ strang ein baukleineres Fahrzeug mit diesel-elektrischem Antriebsstrang herstellbar, speziell bezüglich Fahrzeughöhe und Gewicht.

Claims (10)

1. Fahrzeugkonzept für ein straßen- und geländegeeig­ netes, insbesondere militärisches Radfahrzeug mit mindestens vier Rädern bzw. zwei Radsätzen oder Radpaaren, bestehend aus einem Fahrzeugaufbau, einem Verbrennungsmotor und einem mechanischen oder diesel-elektrischen Getriebe, dadurch gekennzeich­ net, daß das Fahrzeug aus Modulen, wie ein Grund­ gehäuse (8), einem Fahrschemel (9), Radeinheiten (11) und Staukästen (10) zusammengesetzt ist und das Grundgehäuse (8) als zentrale tragende Einheit mit einer Fahrgastzelle, einem Verbrennungsmotor und mit Räumen zur Nutzlastaufnahme ausgebildet ist, wobei der Fahrschemel (9) ein zwischen dem Motor mit Schaltgetriebe und den Rädern (4) ange­ ordnetes Zwischengetriebe aufnimmt, das unterhalb des Grundgehäuses (8) befestigt ist und an dem die Radeinheiten (11) über Radaufhängungen (11a, 11b) gehalten sind.

2. Fahrzeugkonzept nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fahrzeug ein Grundgehäuse (8) als Modul umfaßt, das eine tragende Fahrzeugstruktur darstellt und an der die übrigen Module über lösbare Verbindungen (12, 13, 13a) befestigbar sind und das die eingebauten Module die Fahrgastzelle, der Verbrennungsmotor mit Schaltgetriebe oder Generator und die Räume für fahrzeugspezifische oder andere Nutzlasten aufnimmt.

3. Fahrzeugkonzept nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrschemel-Modul (9), das Zwischengetriebe enthält und unterhalb des Grundgehäuses (8) an diesem lösbar und austauschbar befestigbar ist.

4. Fahrzeugkonzept nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Radeinheit-Module (11, 11a, 11b), bestehend aus dem Rad, der Radaufhängung, der Radfederung und -führung und der lösbaren Anschluß­ stelle für den Radantrieb (11c) vom Radgetriebe im Fahrschemel (9), mittels der lösbaren Verbindungen (12, 13, 13a) für die Radaufhängung und -führung am Grundgehäuse (8) befestigbar sind.

5. Fahrzeugkonzept nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundgehäuse Modul (8) Staukästen (10) angeordnet sind, die symmetrisch jeweils links und rechts vom Grundgehäuse (8) oberhalb der Räder lös- und austauschbar befestigbar sind.

6. Fahrzeugkonzept nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radeinheit-Module (11, 11a, 11b) paarweise symmetrisch derart am Fahrzeug angeordnet und mittels der Radaufhängung und -führungen gelagert sind, daß die Radeinheiten in einer zur Radachse lotrechten Achse um einen Lenkwinkel drehbar sind und die Rad-Lenkgetriebe zur Erzeugung des Lenk­ winkels im Fahrschemel (9) untergebracht sind.

7. Fahrzeugkonzept nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Module Fahrschemel (9), Radein­ heit (11) und Staukästen (10) zur Ausbildung des Gesamtfahrzeuges gegen ein anderes Modul austausch­ bar ausgebildet sind, und dieses Modul gleiche Befestigungs- und Schnittstellen wie das ausge­ tauschte Modul besitzt.

8. Fahrzeugkonzept nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Fahrzeugs mit diesel­ elektrischem Antrieb die Module Fahrschemel (9), Radeinheit (11) und Staukästen (10) am Grundge­ häuse-Modul (8) des Gesamtfahrzeuges befestigbar und austauschbar gehalten sind, wobei die Radein­ heiten (11) durch elektrische Radnabenantriebe ersetzbar sind und die Radaufhängungen am Grund­ gehäuse (8) in vorbereiteten Befestigungsaufnahmen höhergesetzt angeordnet werden und die Staukästen (10) gegen kleinere austauschbar sind und daß das Grundgehäuse (8) einen Verbrennungsmotor mit Generator aufnimmt und eine elektrische Verkabelung (14) zu den Radnabenantrieben in vorbereiteten Aufnahmen und Befestigungen liegt.

9. Fahrzeugkonzept nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fahrzeug eine Radseitenlenkung aufweist und die Radeinheiten (11) nahe am Grundgehäuse (8) angeordnet sind und schmale Staukästen (10) am Grundgehäuse (8) verwendbar sind.

10. Fahrzeugkonzept nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fahrzeug ein hohes Grundgehäuse (8) aufweist und die Gesamthöhe des Fahrzeugs unverändert ist und ein großer Innenraum mit großer Innenraumhöhe im Grundgehäuse (8) entsteht, der um die Fahrschemeldicke höher ausgebildet ist.