DE19905137A1

DE19905137A1 - Verfahren zum Antrieb für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE19905137A1
Application number: DE1999105137
Authority: DE
Inventors: Bert Walch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-10

Abstract

Herkömmliche Fahrzeuge besitzen in der Regel Getriebe zur Anpassung von Motordrehzahlen, Kupplungen zur Entkopplung von Antriebsmotoren und mechanische Lenkeinrichtungen. DOLLAR A Ziel ist es, ein Fahrzeug zu realisieren, das ohne mechanische Einrichtungen wie Schalt- oder automatisches Getriebe, Kupplung, mechanische Lenkung und mechanische Kraftverteilung funktioniert und ausreichend manövriert werden kann. DOLLAR A Jedes Rad des Fahrzeugs erhält einen eigenen Elektromotor, der jeweils mittels einer Steuerung derart angetrieben wird, daß die einzelnen Radgeschwindigkeiten derart koordiniert werden, daß Kurvenfahrten und Manövrieren rein mittels der Steuerung möglich wird. Elektromotoren haben von Drehzahl Null an bereits ein ausreichend hohes Drehmoment, so daß auf Kupplung und Getriebe verzichtet werden kann. DOLLAR A Das Verfahren ist besonders für Kraftfahrzeuge, die mit Brennstoffzellen betrieben werden, geeignet.

Description

Herkömmliche Fahrzeuge werden in der Regel von einem zentralem Antriebsmotor getrieben und besitzen meist Getriebe, Kupplung, Kraftverteiler und Vorrichtungen zum Lenken der Räder für Kurvenfahrten.

Getriebe, Kupplung, Kraftverteilung und Lenkung sind mit einem großen mechanischen Aufwand verbunden.

Der elektrische Antrieb wird in naher Zukunft auch ohne Einschränkung bezüglich Fahrleistungen und Aktionsradius durch den Einsatz von Brennstoffzellen nutzbar.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, ein Fahrzeug zu realisieren, das ohne mechanische Einrichtungen wie Schalt- oder Automatisches Getriebe, Kupplung, mechanische Lenkung und mechanische Kraftverteilung, funktioniert.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Jedes Rad erhält einen eigenen Elektromotor, der jeweils mittels einer Steuerung derart angetrieben wird, daß die einzelnen Radgeschwindigkeiten derart koordiniert werden, daß Kurvenfahrten und Manövrieren rein mittels der Steuerung möglich wird. Elektromotoren haben von Drehzahl Null an bereits ein ausreichend hohes Drehmoment, so daß auf Kupplung und Getriebe verzichtet werden kann.

Diese Lösung nach Patentanspruch 1 hat den Vorteil, daß damit Fahrzeuge ohne mechanische Getriebe, Kupplung und Lenkung, mit je 4 gleichen Antriebsrädern gebaut werden können. Dies bringt ein enormes Rationalisierungs- und Einsparungspotential im Fahrzeugbau. Weiterhin kann aus jedem Antriebsrad beim Bremsvorgang elektrische Energie einem Hilfsspeicher zugeführt werden. Diese Bremsenergie kann dann für den nächsten Anfahrvorgang mit genutzt werden. Jedes Rad des Fahrzeuges ist identisch aufgebaut.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Informationen der Sensoren zur Drehzahlbestimmung der Räder samt Drehwinkellage der Räder untereinander, die für die Fahrtrichtungssteuerung sowieso nötig sind, lassen sich auch zum Realisieren einer Antischlupf- und Antiblockierregelung heranziehen. Weiterhin kann die Anbringung von Sensoren für Drehrate und Querbeschleunigung zur Stabilisierung des Fahrzeuges gegen Schleudern verwendet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 angegeben. Für diese Antriebsart ist prinzipiell ein Verfahren nötig, um das Geradeausfahren zu gewährleisten. Wenn alle Räder genau die gleiche Weglänge zurücklegen, so ist prinzipiell das Geradeausfahren zu erwarten. Es muß für jedes Rad ein automatischer Abgleich des Radumfanges vorgesehen werden, damit geringe Raddurchmesserunterschiede ausgleichbar sind. Die Wegdistanzen für eine Geradeausüberwachung müssen auch begrenzt und festlegbar sein. Eine Möglichkeit wäre, die Überwachung jedesmal zu starten, wenn der Fahrer das Lenkrad in Geradeausstellung bringt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 4 angegeben. Mit doppelten Drehzahlsensoren kann die Funktionsfähigkeit des Drehzahlmeßsystems überprüft werden. Damit wird die Sicherheit des Fahrzeuges erhöht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 5 angegeben. Es liegt nahe, mit Kameras das Szenarium Straßenverlauf und Geschwindigkeit mittels eines elektronischen Systemes zu erkennen. Damit kann ein Regelkreis aufgebaut werden, der das Fahrzeug immer sicher auf der Straße hält. Dieser Mechanismus kann auch derart ausgestaltet sein, daß er als Unterstützung für den Fahrer dient.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen Fig. 1 bis Fig. 2 dargestellt und wird im folgenden beschrieben:

Eine Radeinheit (siehe Fig. 1) bestehend im Wesentlichen aus dem Antriebsmotor (1), der Sensoreinheit zur Drehzahlerfassung (8) und der Bremseinheit (7). Alternativ wird die Verbindung zwischen Antriebsmotor und Achse mit einer festen Untersetzung (Zahnräder 2 und 3) realisiert. Damit kann der Drehzahlbereich eines Elektromotors an das Rad angeglichen werden. Der Antriebsmotor (1) stützt sein Reaktionsmoment über die Abstützung (10) an der Radaufhängung (9) ab. Die Radaufhängung kann entsprechend nach herkömmlicher Technik mit einer Feder und einem Stoßdämpfer versehen sein.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges mit vier Rädern wie in Fig. 1 beschrieben. Die Räder (1) sind einzeln in herkömmlicher Weise zum Beispiel mit Einzelradaufhängung und Federung am Fahrzeugrahmen (7) angebracht. Eine zentrale, elektronische Steuerung (2) koordiniert die Bewegung der einzelnen Räder. Die Steuerung erhält Informationen von den einzelnen Radsensoren, dem Lenkrad, dem Gaspedal und von der Bremse. Aus diesen Informationen werden die einzelnen Drehzahlen der Räder berechnet. Es existiert ein herkömmliches Bremssystem (3), mit dem die 4 Radbremsen bedient werden. Bremspedal (4), Gaspedal (5) und Lenkrad (6) sind als Sensoren realisiert. Die Steuerung (2) koordiniert die einzelnen Radgeschwindigkeiten, so daß eine entsprechende Fahrtrichtung entsteht. Soll das Fahrzeug geradeaus fahren, so drehen sich alle vier Räder gleich schnell. Wird eine Kurvenfahrt vom Fahrer gewünscht, so stellen sich unterschiedliche Radgeschwindigkeiten links und rechts bzw. wenn nötig auch vorne und hinten ein, so daß das Fahrzeug eine Kurvenfahrt vollzieht.

Bezugszeichenliste zu Fig. 1

1

Elektromotor

2

Zahnrad auf Elektromotor-Achse

3

Zahnrad auf Radachse

4

Radachse

5

Felge

6

Reifen

7

Bremse

8

Drehzahlsensorik

9

Radaufhängung

10

Abstützung

Bezugszeichenliste zu Fig. 2

1

Radeinheit wie in

Fig.

1 beschrieben

2

Steuerung für die Radeinheiten

3

Steuerung für die Bremsen

4

Bremspedal

5

Gaspedal

6

Lenkrad

7

Rahmen

Claims

1. Verfahren zum Antrieb für Fahrzeuge insbesondere für Kraftfahrzeuge mit mindestens 4 Rädern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 4 der Räder mit einem Elektromotor versehen sind, dessen Achse entweder direkt mit der Radachse oder höchstens über eine nicht verstellbare Übersetzung (Zahnrad) verbunden ist. Es gibt keine mechanische Lenkung und kein mechanisches Getriebe, keine Kupplung. Die Fahrtrichtung, insbesondere auch Kurvenfahrten und Manövrieren werden mittels einer Steuerung, welche die Bewegung der einzelnen Räder koordiniert, realisiert.

2. Verfahren zum Antrieb für Fahrzeuge nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung für die einzelnen Räder mit entsprechender Sensorik für Schleudern, Rutschen beim Beschleunigen oder Bremsen versehen ist, und mit diesen Informationen über die Ansteuerung der Antriebsmotoren dem Rutschen und Schleudern entgegenwirkt.

3. Verfahren zum Antrieb für Fahrzeuge nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verfahren zur Realisierung der Geradeausfahrt wie folgt Verwendung findet:
es werden die absolut zurückgelegten Winkelgrade je Rad bezüglich eines definierten Weg-Ausgangs-Punktes verglichen und mit Hilfe der Steuerung für alle Räder gleichgestellt.

4. Verfahren zum Antrieb für Fahrzeuge nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Motorachse ein zusätzlicher Drehzahlsensor angebracht ist, dessen Signal mit dem Drehzahlsensor am dazugehörigen Rad mittels einer geeigneten Überwachungsschaltung zum Erkennen von Fehlern verglichen wird.

5. Verfahren zum Antrieb für Fahrzeuge nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erkennungssystem bestehend aus mindestens 2 Kameras das Szenarium "Straßenverlauf" erkennt und die Fahrtrichtungsdaten zum Verbleib auf der Straße der Steuerung mitteilt.