WO2022213136A1 - Elektrifiziertes lenk- und antriebssystem mit radseitenlenkung - Google Patents

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WO2022213136A1 PCT/AT2022/060104 AT2022060104W WO2022213136A1 WO 2022213136 A1 WO2022213136 A1 WO 2022213136A1 AT 2022060104 W AT2022060104 W AT 2022060104W WO 2022213136 A1 WO2022213136 A1 WO 2022213136A1
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vehicle unit
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tracks
lane
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Martin Huber
Gerhard Skoff
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AVL Commercial Driveline and Tractor Engineering GmbH
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AVL List GmbH
AVL Commercial Driveline and Tractor Engineering GmbH
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    • B62D53/005—Combinations with at least three axles and comprising two or more articulated parts

Definitions

  • the invention relates to a tracked vehicle with a first vehicle unit with two tracks and a first drive system, set up for lateral wheel steering of the first vehicle unit, with a second vehicle unit with two tracks and with a coupling element which mechanically connects the two vehicle units, with the tracks of the first vehicle unit and the second vehicle unit caterpillars, in particular caterpillar tracks or rubber tracks.
  • the front vehicle unit In the front vehicle unit, in which generally a drive of the crawler vehicle is installed, seats for driver and passenger are provided. Furthermore, the front vehicle unit preferably has additional usable space that can be used for transport tasks. Usable space is generally also available in the rear vehicle unit.
  • engine power is generally distributed to the front first vehicle unit and the rear second vehicle unit by means of a transfer case.
  • drive power is symmetrically transmitted to both tracks, so that a crawler speed of the respective tracks is substantially identical.
  • a differential may be present but is often omitted for cost reasons.
  • Such tracked vehicles are generally steered by means of hydraulic cylinders, which pivot the rear, second vehicle unit against the front, first vehicle unit about a joint.
  • Such steering is also called articulated steering, and a crawler vehicle with such steering is correspondingly an articulated crawler vehicle.
  • the drive power is transmitted from the front, first vehicle unit to the rear, second vehicle unit via a connecting shaft that is routed through the joint.
  • Such an articulated crawler vehicle is known, for example, from document DE 102 00 901 44 01 A1 or also from document WO 2011/049509 A1.
  • An advantage of such vehicles is the combination of maneuverability and transport volume. By dividing the two driven and mutually connected, relatively small vehicle units, the transport volume of a large tracked vehicle is combined with the maneuverability of a smaller tracked vehicle. Combined with wide tracks and low weight, it can drive on types of terrain and transport goods over which no other vehicle can otherwise drive.
  • US Pat. No. 4,645,023 A discloses an articulated crawler vehicle with two vehicle units and a coupling unit which connects the two vehicle units to one another and can set a rotational movement of a vehicle unit relative to the coupling unit by means of various actuators.
  • a first aspect of the invention relates to a tracked vehicle, which has a first vehicle unit with two lanes and a first drive system, set up for wheel-side steering of the first vehicle unit, and a second vehicle unit with two lanes, with a coupling element mechanically connecting the two vehicle units binds and has two joints.
  • the coupling element preferably has a coupling rod which connects the two joints to one another.
  • the tracks of the first vehicle unit and the second vehicle unit preferably have caterpillars, in particular caterpillar tracks or rubber tracks.
  • a first joint in the vehicle front-rear direction is preferably arranged outside a first portion defined by the space between the two lanes of the first vehicle unit or in a third of the first portion extending to a rear of the first vehicle unit, and a second joint is further preferably arranged in the vehicle front-rear direction outside a second portion defined by the space between the two lanes of the second vehicle unit or in one third of the second portion extending to a front of the second vehicle unit.
  • the first joint and the second joint are preferably spaced apart and each have at least one vertical axis of rotation.
  • the first drive system is set up to operate the tracks of the first vehicle unit independently of one another's speed, the tracked vehicle having control means which are set up to operate the tracks of the first vehicle unit with speed control depending on a steering request.
  • the second aspect of the invention relates to a method for operating a caterpillar vehicle, wherein for a right turn in the direction of travel a differential speed between the left lane and the right lane of the first vehicle unit is set, in which the left lane runs faster than the right lane, with a left turn in the direction of travel, a differential speed between the right lane and the left lane of the first vehicle unit is set, in which the left lane runs slower than the right lane, and where both lanes are operated at least essentially at the same speed for driving straight ahead. This assumes driving on level ground with the same surface.
  • a side wheel steering in the sense of the invention steers by driving one track at a different speed than the other track.
  • a drive system for lateral steering drives the curve-outside track at a higher speed than the curve-inside track when cornering and thus takes on the steering function of the vehicle in addition to the drive task.
  • the invention is based on the approach of granting the two vehicle units more degrees of freedom in the movement to one another in a tracked vehicle with two vehicle units.
  • a coupling element is preferably provided which has two joints which are spaced apart from one another.
  • a rear vehicle unit in the direction of travel can follow a trajectory following the front vehicle unit, which has fewer buckling points than in the case of a coupling element with only a single joint.
  • fewer transverse forces act on the first vehicle unit and the second vehicle unit.
  • a trajectory, with which the second vehicle unit follows the first vehicle unit preferably has no break points at all.
  • the coupling element according to the invention acts through the position of the two Ge steer this similar to a drawbar of a trailer. As a result, greater maneuverability is achieved than with two-part crawler vehicles with only one joint.
  • the crawler vehicle according to the invention achieves a much more stable driving behavior when steering, because the two vehicle units are not actively bent towards one another.
  • the driving behavior when steering compared to such articulated steering does not depend, or only to a small extent, on the existing ground or the coefficient of friction of the individual driving units to the ground.
  • the caterpillar vehicle according to the invention can also be operated at a significantly higher speed.
  • a wear of the caterpillars, in particular with rubber caterpillars, by a sideways pivoting of the vehicle units, as it is the case in the caterpillar vehicle with articulated steering, can be avoided due to the higher degree of freedom of movement of the vehicle units relative to one another.
  • By providing lateral wheel steering the efficiency of the drive system when cornering can also be significantly improved, since mechanical or electrical regeneration is possible.
  • a steering torque for the two vehicle units is not created by an active buckling, but by a speed difference on the inside and outside of the curve Sense. As a result, the slip on the respective track can be kept small compared to crawler vehicles with an articulated joint.
  • the coupling element preferably has a rigid coupling rod between the two joints.
  • An optimal length of such a connecting rod is measured as a function of a geometry of both vehicle units, in particular the length and the track width.
  • Rigid here means that the coupling rod is not deformable in terms of mechanics. However, it goes without saying for a person skilled in the art that this only applies up to a defined load limit and that such a rod still has a certain elasticity.
  • the second vehicle unit has a second drive system, which drives the second vehicle unit independently of the drive of the first vehicle unit by the first drive system and is also set up for side wheel steering of the second vehicle unit.
  • the drive power can be distributed to both vehicle units.
  • the second vehicle unit can be steered deeply with the first vehicle unit and thus contribute to better handling when steering the tracked vehicle.
  • the first joint is arranged outside of the first vehicle unit, in particular directly on the outside of the first vehicle unit and/or the second joint is arranged outside of the second vehicle unit, in particular directly on the outside of the second vehicle unit.
  • the first joint is arranged approximately or exactly on a central axis of the first vehicle unit and the second joint is arranged approximately or exactly on a central axis of the second vehicle unit.
  • the first drive system and/or the second drive system are each operated electrically and supplied with electrical power from a primary energy source, in particular an internal combustion engine, a battery or a fuel cell or any combination of these three primary energy sources.
  • a primary energy source in particular an internal combustion engine, a battery or a fuel cell or any combination of these three primary energy sources.
  • only one primary energy source is arranged in the first vehicle unit or in the second vehicle unit and supplies both its own vehicle unit and the other vehicle unit with electrical power.
  • the second drive system is set up to operate the tracks of the second vehicle unit independently of the speed of one another and independently of the speed of the tracks of the first vehicle unit, with the tracked vehicle having control means which are set up to regulate the speed of the tracks of the second vehicle unit as a function of a steering request to operate.
  • the tracked vehicle having control means which are set up to regulate the speed of the tracks of the second vehicle unit as a function of a steering request to operate.
  • the first drive system and/or the second drive system has drive elements for the crawler tracks or for rubber tracks, a transfer gear and two drive shafts, with a first drive shaft having a drive element of one track and a first electric machine of the torque transmission is or can be connected and a second drive shaft is connected or can be connected in a torque-transmitting manner to a drive element of the other track and a second electric machine of the torque transmission, both drive shafts being or being connectable to the transfer gear in a torque-transmitting manner, and one element of the transfer gear being connected to a third Electric machine torque-transmitting connected or connectable.
  • a transfer gear By providing a transfer gear, a braking performance of one of the curves inside Track can be mechanically recuperated by mechanically transferring it to the outer track.
  • this control means is set up to transfer braking power mechanically from a curve inner track at least partially as regenerative drive power to a curve outer track of the first vehicle unit between the braking power from a curve inner track mechanically at least partially as to transmit regenerative drive power to an outside lane of the second vehicle unit.
  • the first joint and/or the second joint has three degrees of freedom and can be pivoted about two orthogonal axes and rotated about its axis.
  • the two vehicle units can move flexibly in relation to one another in all three spatial directions.
  • the second vehicle unit can be operated flexibly in a type of trailer mode. This is particularly advantageous with regard to the energy efficiency of the tracked vehicle.
  • a differential speed between the left lane and the right lane in the direction of travel of the second vehicle unit is generated for cornering on the basis of the speeds of the lanes of the first vehicle unit in such a way that the second vehicle unit initiates a steering maneuver of the first vehicle unit supported and follows the first vehicle unit, so that countersteering or swerving is avoided.
  • a required drive power is divided between the first vehicle unit and the second vehicle unit. In this way, particularly good traction can be achieved.
  • the second vehicle unit is pulled by the first vehicle unit when idling or is operated in such a way that for a right turn in the direction of travel a difference in speed between the left lane and the right lane of the second vehicle unit is set, in which the left lane runs faster than the right lane, and for a left turn in the direction of travel a difference in speed between the right lane and the left lane the second vehicle is set convincing unit, in which the left lane runs slower than the right lane, and for straight driving - both lanes are operated at least substantially at the same speed - on the level with the same ground.
  • the second vehicle unit follows the first vehicle unit on a particularly advantageous trajectory and supports the first vehicle unit in steering the caterpillar vehicle.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a tracked vehicle with two vehicle units which are connected by a coupling element
  • FIG. 2 shows a plan view of a tracked vehicle according to FIG. 1 in a sectional view
  • Figure 3 is a plan view of one of the vehicle units.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a method for operating a crawler vehicle.
  • Figure 1 shows a tracked vehicle with a first vehicle unit 1 and a second vehicle unit 2, both of which tracks 17, 19 have caterpillars, i.e. rubber tracks or metal tracks.
  • the two vehicle units 1, 2 are mechanically connected by a coupling element 3, 4, 5.
  • FIG. 2 shows a caterpillar vehicle according to FIG. 1 when cornering, which is initiated by the vehicle unit 1 in front of it.
  • the first front vehicle unit 1 has a first lane 16, which is arranged on the right in the direction of travel, and a second lane 17, which is arranged on the left in the direction of travel.
  • the second vehicle unit 2 has a first track 18, which is arranged on the right in the direction of travel, and a second track 19, which is in the direction of travel is arranged on the left.
  • the tracks 16, 17, 18, 19 preferably have a rubber chain or a metal chain as drive elements.
  • Both vehicle units 1, 2 can be steered independently of one another by means of side wheel steering.
  • a first electric motor 8, 11 and a second electric motor 10, 13 can drive the two tracks of the respective vehicle unit 1, 2 independently of one another.
  • the two vehicle units 1, 2 each have a transfer gear 6, 7. More preferably, only the first vehicle unit 1 can have such a transfer gear 6 .
  • the one or more transfer gears 6, 7 are further preferably coupled to a third electric machine 9, 12. This allows a torque flow between the two tracks 16, 17; 18, 19 of a respective vehicle unit 1; 2 to be realized.
  • a regenerative drive power can be transmitted as drive power by means of such an arrangement when cornering from the inner track 16, 18 to the outer track 17, 19.
  • a more balanced load distribution between the electric machines of a vehicle unit 1; 2 can be achieved.
  • a fuel cell, a generator, a compressed air reservoir and/or a battery or a combination of these energy sources can be used as the energy source.
  • the first vehicle unit 1 and the second vehicle unit 2 are preferably mechanically connected via a coupling element which has a first joint 4 and a second joint 5 .
  • the coupling element also has a preferably rigid coupling rod 3 which extends between the two joints 4 and 5 .
  • the optimal length of the connecting rod is dependent on the geometry of both vehicle units 1, 2, in particular on their length and track width.
  • all four lanes 16,17,18,19 are individually speed controlled in the illustrated embodiment.
  • the torque applied to each of the four chains can preferably be adjusted. When steering, the chains are therefore driven at different speeds.
  • the steering torque for the respective vehicle unit is therefore not created by active bending as in the case of an articulated steering control element from the prior art, but by the torque difference on the inside and outside tracks of the curve.
  • the transverse forces and the slip on the respective chain can be kept relatively low compared to the prior art, efficiency can be increased, chain wear reduced and handling improved.
  • a further increase in efficiency and improvement in driving behavior is made possible by the coupling rod 3 .
  • the two joints 4, 5 have three degrees of freedom, so that the coupling rod 3 can be multi-dimensionally bent and twisted relative to the vehicle units 1, 2.
  • a possible design for these joints are e.g. rotatable cardan joints.
  • the position of the two joints 4, 5 is not in the vicinity of the respective center of gravity or lane center of the respective vehicle unit 1, 2. This ensures that a sufficient steering torque can be transmitted between the two vehicle units 1 , 2 when cornering. This causes a largely automatic tracking of the rear second vehicle unit 2 to the front first vehicle unit 1 if vehicle unit 2 is towed. As a result, the steering torque for the rear second vehicle unit 2, which must be applied by the local drive 22, can be reduced and the components can be dimensioned correspondingly smaller. When reversing, this also applies accordingly to the drive 21 of the first vehicle unit 1 that is then at the rear.
  • the joints 4, 5 are preferably located outside of the vehicle units 1, 2.
  • the geometry of the vehicle units 1, 2, for example their “cabin structure” does not have to be adapted and can be modified from existing ones Realizations of caterpillar vehicles are taken over. In this way, the original intended use of such vehicles can be retained unchanged, but the weak points inherent in the system of the designs according to the prior art are solved.
  • the joints 4, 5 are preferably located on a central axis 20 of the vehicle units 1, 2. This ensures a balanced power transmission between the two vehicle units 1, 2.
  • the crawler vehicle performs a steering maneuver. This is initiated in the front vehicle unit 1 by means of a difference in speed between the right lane 16 and the left lane 17 .
  • the tracked vehicle then swivels around a vertical axis, the position of which is determined by the combination of steering angle and driving speed.
  • the hinge point 4 of the first vehicle unit 1 pivots out of the ideal curved path 14 .
  • the articulation point 4 of the first vehicle unit 1 describes a curve 15 which corresponds to a higher-order polygon with a singularity point (the point at which the curve 15 begins to deviate from the ideal curved path 14).
  • Figure 4 shows an embodiment of a method 100 for operating a tracked vehicle with two vehicle units 1, 2.
  • the front vehicle unit 1 is driven.
  • the Ge transmission unit 7 of the rear vehicle unit 2 is decoupled from the rear tracks 18,19.
  • Such a driving mode can be used specifically when driving on paved roads or paths and high off-road mobility is not required, but high economy is required.
  • the drive 22 of the second vehicle unit 2 is idling 103-N both in a right turn 102-R, in a left turn 102-L and when driving straight ahead 102-G. This is realized in particular via the transfer gear 7 and/or various clutches (not shown).
  • the rear vehicle unit 2 is also driven.
  • This driving mode is primarily used when high off-road mobility and/or high traction are required.
  • the drive power can be divided between the two vehicle units 1 , 2 depending on the requirement.
  • a difference in speed between the left lane 19 and the right lane 18 of the second vehicle unit 2 is set 103-R in the direction of travel, in which the left lane 19 runs faster than the right lane 18
  • a differential speed between the right lane 18 and the left lane 19 of the second vehicle unit 2 is set 103-L in the direction of travel, at which the left lane 19 runs slower than the right lane 18. Both are used for driving straight ahead Traces at least essentially with the same Speed operated 103-G. This is based on a trip on the level with the same sub-ground.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Raupenfahrzeug aufweisend: eine erste Fahrzeugeinheit (1) mit zwei Spuren (16, 17) und einem ersten Antriebssystem (6, 8, 9, 10); eine zweite Fahrzeugeinheit (2) mit zwei Spuren (18, 19); ein Koppelelement, welches die beiden Fahrzeugeinheiten (1, 2) mechanisch verbindet und zwei Gelenke (4, 5) und eine Koppelstange (3) aufweist, wobei die Koppelstange (3) die beiden Gelenke (4, 5) in einem definierten Abstand miteinander verbindet und das erste Gelenk (4) und das zweite Gelenk (5) jeweils wenigstens eine vertikale Drehachse aufweisen; wobei die Spuren der ersten Fahrzeugeinheit (1) und der zweiten Fahrzeugeinheit (2) Raupen, insbesondere Gleisketten oder Gummiketten, aufweisen, wobei ein erstes Gelenk (4) in Fahrzeuglängsrichtung außerhalb eines ersten Abschnitts, welcher durch den Raum zwischen den zwei Spuren (16, 17) der ersten Fahrzeugeinheit (1) definiert ist, oder in einem Drittel des ersten Abschnitts, welches sich zu einem Heck der ersten Fahrzeugeinheit (1) erstreckt, angeordnet ist, wobei ein zweites Gelenk (5) in Fahrzeuglängsrichtung außerhalb eines zweiten Abschnitts, welcher durch den Raum zwischen den zwei Spuren (18, 19) der zweiten Fahrzeugeinheit (2) definiert ist, oder in einem Drittel des zweiten Abschnitts, welches sich zu einem Bug der zweiten Fahrzeugeinheit (2) erstreckt, angeordnet ist. Zur Verwirklichung einer Radseitenlenkung ist das erste Antriebssystem (6, 8, 9, 10) eingerichtet, um die Spuren (16, 17) der ersten Fahrzeugeinheit (1) drehzahlunabhängig voneinander zu betreiben, wobei das Raupenfahrzeug Steuerungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, die Spuren (16, 17) der ersten Fahrzeugeinheit (1) in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt zu betreiben.

Description

Elektrifiziertes Lenk- und Antriebssystem mit Radseitenlenkung
Die Erfindung betrifft ein Raupenfahrzeug mit einer ersten Fahrzeugeinheit mit zwei Spu ren und einem ersten Antriebssystem, eingerichtet für eine Radseitenlenkung der ersten Fahrzeugeinheit, mit einer zweiten Fahrzeugeinheit mit zwei Spuren und mit einem Kop pelelement, welches die beiden Fahrzeugeinheiten mechanisch verbindet, wobei die Spuren der ersten Fahrzeugeinheit und der zweiten Fahrzeugeinheit Raupen, insbeson dere Gleisketten oder Gummiketten, aufweisen.
Um größere Raupenfahrzeuge manövrierbarer zu gestalten oder eine höhere Modularität zu erschaffen, ist es im Stand der Technik bekannt, diese in zwei Fahrzeugeinheiten zu unterteilen. Hierbei wird eine in Fahrtrichtung vordere Fahrzeugeinheit und eine hintere Fahrzeugeinheit mit ähnlicher Kontur gelenkig verbunden.
In der vorderen Fahrzeugeinheit, in der allgemein ein Antrieb des Raupenfahrzeugs ein gebaut ist, sind Sitze für Fahrer und Beifahrer vorgesehen. Des Weiteren weist die vor dere Fahrzeugeinheit vorzugsweise weiteren Nutzraum auf, der für Transportaufgaben genutzt werden kann. In der hinteren Fahrzeugeinheit steht im Allgemeinen ebenfalls Nutzraum zur Verfügung.
Zum Antreiben solcher Raupenfahrzeuge wird im Allgemeinen die Motorleistung mittels eines Verteilergetriebes auf die vordere erste Fahrzeugeinheit und die hintere zweite Fahrzeugeinheit verteilt. In jeder Fahrzeugeinheit wird die Antriebsleistung symmetrisch auf beide Spuren übertragen, sodass eine Drehzahl der Raupe der jeweiligen Spuren im Wesentlichen identisch ist. Ein Differenzial kann vorhanden sein, wird aber häufig aus Kostengründen weggelassen.
Eine Lenkung solcher Raupenfahrzeuge erfolgt im Allgemeinen mittels Hydraulikzylin dern, die die hintere, zweite Fahrzeugeinheit gegen die vordere, erste Fahrzeugeinheit um ein Gelenk verschwenken. Eine solche Lenkung wird auch Knicklenkung genannt, ein Raupenfahrzeug mit einer derartigen Lenkung entsprechend ein Gelenkraupenfahr zeug. Die Antriebsleistung wird über eine Verbindungswelle, die durch das Gelenk geführt ist, von der vorderen, ersten Fahrzeugeinheit auf die hintere, zweite Fahrzeugeinheit über tragen.
Ein solches Gelenkraupenfahrzeug ist beispielsweise aus dem Dokument DE 102 00 901 44 01 A1 oder auch aus dem Dokument WO 2011/049509 A1 bekannt. Ein Vorteil derartiger Fahrzeuge ist die Kombination aus Manövrierbarkeit und Transport volumen. Durch die Aufteilung auf die zwei angetriebenen und miteinander verbundenen, relativ kleinen Fahrzeugeinheiten wird einerseits das Transportvolumen eines großen Kettenfahrzeugs mit der Manövrierbarkeit eines kleineren Kettenfahrzeugs verbunden. Kombiniert mit breiten Raupen und niedrigem Gewicht können damit Geländearten be fahren und Güter darüber transportiert werden, die sonst mit keinem anderen Fahrzeug befahren werden können.
US 4645023 A offenbart ein Gelenkraupenfahrzeug mit zwei Fahrzeugeinheiten und ei ner Koppeleinheit, die die beiden Fahrzeugeinheiten miteinander verbindet und mittels verschiedener Aktuatoren eine Drehbewegung einer Fahrzeugeinheit gegenüber der Koppeleinheit einstellen kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Raupenfahrzeug mit zwei Fahrzeug einheiten bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrver halten eines solchen Raupenfahrzeugs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die vorteilhaf ten Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beansprucht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Raupenfahrzeug, welches eine erste Fahrzeu geinheit mit zwei Spuren und einem ersten Antriebssystem, eingerichtet für eine Radsei tenlenkung der ersten Fahrzeugeinheit, und eine zweite Fahrzeugeinheit mit zwei Spu ren, aufweist, wobei ein Koppelelement die beiden Fahrzeugeinheiten mechanisch ver bindet und zwei Gelenke aufweist. Vorzugsweise weist das Koppelelement darüber hin aus eine Koppelstange auf, welche die beiden Gelenke miteinander verbindet.
Die Spuren der ersten Fahrzeugeinheit und der zweiten Fahrzeugeinheit weisen vor zugsweise Raupen, insbesondere Gleisketten oder Gummiketten, auf. Ein erstes Gelenk in Fahrzeuglängsrichtung ist vorzugsweise außerhalb eines ersten Ab schnitts, welcher durch den Raum zwischen den zwei Spuren der ersten Fahrzeugeinheit definiert ist, oder in einem Drittel des ersten Abschnitts, welches sich zu einem Heck der ersten Fahrzeugeinheit erstreckt, angeordnet und ein zweites Gelenk ist weiter vorzugs weise in Fahrzeuglängsrichtung außerhalb eines zweiten Abschnitts, welcher durch den Raum zwischen den zwei Spuren der zweiten Fahrzeugeinheit definiert ist, oder in einem Drittel des zweiten Abschnitts, welches sich zu einem Bug der zweiten Fahrzeugeinheit erstreckt, angeordnet. Vorzugsweise sind das erste Gelenk und das zweite Gelenk beab- standet und weisen jeweils wenigstens eine vertikale Drehachse auf.
Zur Verwirklichung einer Radseitenlenkung ist das erste Antriebssystem eingerichtet, um die Spuren der ersten Fahrzeugeinheit drehzahlunabhängig voneinander zu betreiben, wobei das Raupenfahrzeug Steuerungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, die Spu ren der ersten Fahrzeugeinheit in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt zu betreiben.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Raupenfahr zeugs, wobei für eine Rechtskurve in Fahrtrichtung eine Differenzdrehzahl zwischen der linken Spur und der rechten Spur der ersten Fahrzeugeinheit eingestellt wird, bei welcher die linke Spur schneller läuft als die rechte Spur, wobei für eine Linkskurve in Fahrtrich tung eine Differenzdrehzahl zwischen der rechten Spur und der linken Spur der ersten Fahrzeugeinheit eingestellt wird, bei welcher die linke Spur langsamer läuft als die rechte Spur, und wobei für eine Geradeausfahrt beide Spuren wenigstens im Wesentlichen mit gleicher Drehzahl betrieben werden. Hierbei wird von einer Fahrt in der Ebene mit glei chem Untergrund ausgegangen.
Eine Radseitenlenkung im Sinne der Erfindung lenkt, indem eine Spur mit einer anderen Geschwindigkeit angetrieben wird als die andere Spur. Ein Antriebssystem für eine Rad seitenlenkung treibt zur Kurvenfahrt daher die kurvenäußere Spur mit einer höheren Ge schwindigkeit an als die kurveninnere Spur und übernimmt damit neben der Antriebsauf gabe zusätzlich auch die Lenkfunktion des Fahrzeugs.
Die Erfindung beruht auf dem Ansatz, bei einem Raupenfahrzeug mit zwei Fahrzeugein heiten den beiden Fahrzeugeinheiten mehr Freiheitsgrade in der Bewegung zueinander einzuräumen. Hierfür ist erfindungsgemäß vorzugsweise ein Koppelelement vorgesehen, welches zwei Gelenke aufweist, welche beabstandet voneinander sind. Durch das Vorsehen der bei den beabstandeten Gelenke kann eine in Fahrtrichtung hintere Fahrzeugeinheit beim Folgen der vorderen Fahrzeugeinheit eine Trajektorie einschlagen, die weniger Knick punkte aufweist als bei einem Koppelelement mit nur einem einzigen Gelenk. Hierbei tre ten insbesondere weniger Querkräfte auf die erste Fahrzeugeinheit und die zweite Fahr zeugeinheit auf. Vorzugsweise weist eine Trajektorie, mit welcher die zweite Fahrzeugei nheit der ersten Fahrzeugeinheit folgt, gar keine Knickpunkte auf.
Durch die vorzugsweise Anordnung der Gelenke außerhalb des Raums, welcher zwi schen den zwei Spuren der jeweiligen Fahrzeugeinheit gebildet ist oder wenigstens in einem Drittel eines Abschnitts dieses Raums, welcher der jeweils anderen Fahrzeugein heit zugewandt ist, wird ein besseres Fahrverhalten der beiden Fahrzeugeinheiten er reicht. Das erfindungsgemäße Koppelelement wirkt durch die Stellung der beiden Ge lenke hierbei ähnlich wie eine Deichsel eines Anhängers. Hierdurch wird eine höhere Manövrierbarkeit als bei zweiteiligen Raupenfahrzeugen mit nur einem Gelenk erreicht.
Gegenüber einem Gelenkraupenfahrzeug mit Knicklenkung wird bei dem erfindungsge mäßen Raupenfahrzeug ein wesentlich stabileres Fahrverhalten beim Lenken erreicht, weil die beiden Fahrzeugeinheiten nicht aktiv zueinander geknickt werden. Darüber hin aus hängt das Fahrverhalten beim Lenken gegenüber einer solchen Knicklenkung nicht oder nur in geringem Maße von dem jeweils vorhandenen Untergrund bzw. dem Reibko effizienten der einzelnen Fahreinheiten zum Untergrund ab.
Gegenüber einem Raupenfahrzeug mit Knicklenkung kann das erfindungsgemäße Rau penfahrzeug darüber hinaus mit wesentlich höherer Geschwindigkeit betrieben werden. Ein Verschleiß der Raupen, insbesondere bei Gummiraupen, durch ein Seitwärts schwenken der Fahrzeugeinheiten, wie es beim Raupenfahrzeug mit Knicklenkung er zeugt wird, kann durch den höheren Freiheitsgrad der Bewegung der Fahrzeugeinheiten zueinander vermieden werden. Durch das Vorsehen einer Radseitenlenkung kann dar über hinaus der Wirkungsgrad des Antriebssystems bei Kurvenfahrten wesentlich ver bessert werden, da eine mechanische oder elektrische Regeneration möglich ist. Ein Lenkmoment für die beiden Fahrzeugeinheiten entsteht nicht durch ein aktives Abkni cken, sondern durch eine Drehzahldifferenz an den kurveninneren und kurvenäußeren Spuren. Hierdurch kann der Schlupf an der jeweiligen Spur im Vergleich zu Raupenfahr zeugen mit Knickgelenk klein gehalten werden.
Vorzugsweise weist das Koppelelement zwischen den zwei Gelenken eine starre Kop pelstange auf. Eine optimale Länge einer solchen Verbindungsstange bemisst sich dabei in Abhängigkeit einer Geometrie beider Fahrzeugeinheiten, insbesondere der Länge und der Spurweite. Starr bedeutet hierbei, dass die Koppelstange im Sinne der Mechanik nicht verformbar ist. Es ist für den Fachmann jedoch selbstverständlich, dass dies nur bis zu einer definierten Belastungsgrenze gilt und eine solche Stange dennoch eine gewisse Elastizität aufweist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Raupenfahrzeugs weist die zweite Fahrzeugein heit ein zweites Antriebssystem auf, welches die zweite Fahrzeugeinheit unabhängig vom Antrieb der ersten Fahrzeugeinheit durch das erste Antriebssystem antreibt und ebenfalls für eine Radseitenlenkung der zweiten Fahrzeugeinheit eingerichtet ist. Durch das Vorsehen eines zweiten Antriebssystems in der zweiten Fahrzeugeinheit kann die Antriebsleistung auf beide Fahrzeugeinheiten verteilt werden. Darüber hinaus kann die zweite Fahrzeugeinheit tief mit der ersten Fahrzeugeinheit mitgelenkt werden und so zu einem besseren Fahrverhalten beim Lenken des Raupenfahrzeugs beitragen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Raupenfahrzeugs ist das erste Gelenk außerhalb der ersten Fahrzeugeinheit, insbesondere unmittelbar an der Außenseite der ersten Fahrzeugeinheit angeordnet und/oder das zweite Gelenk ist außerhalb der zwei ten Fahrzeugeinheit, insbesondere unmittelbar an der Außenseite der zweiten Fahrzeug einheit, angeordnet. Hierdurch können Beschränkungen des Aufbaus der Fahrzeugein heiten durch das Vorsehen von Schwenkraum für das Koppelelement vermieden wer den. Eine Stange des Koppelelements, welche die beiden Gelenke miteinander verbin det, kann sich dann im Wesentlichen in alle Raumrichtungen außerhalb der Fahrzeugei nheiten verschwenken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Raupenfahrzeugs ist das erste Gelenk in etwa oder genau auf einer Mittelachse der ersten Fahrzeugeinheit angeordnet und das zweite Gelenk ist in etwa oder genau auf einer Mittelachse der zweiten Fahrzeugeinheit angeordnet. Hierdurch ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Fahrverhalten mit einer symmetrischen Zugverteilung. Insbesondere entsteht an den Fahrzeugeinheiten kein Drehmoment um den Fahrzeugschwerpunkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Raupenfahrzeugs ist das erste An triebssystem und/oder das zweite Antriebssystem jeweils elektrisch betrieben und von einer Primärenergiequelle, insbesondere einem Verbrennungsmotor, einer Batterie oder einer Brennstoffzelle oder einer beliebigen Kombination dieser drei Primärenergiequellen mit elektrischer Leistung versorgt. Hierdurch wird ein besonders flexibles Antriebssystem verwirklicht, welches für eine Radseitenlenkung besonders geeignet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Raupenfahrzeugs ist nur eine Primär energiequelle in der ersten Fahrzeugeinheit oder in der zweiten Fahrzeugeinheit ange ordnet und versorgt neben der eigenen auch die jeweils andere Fahrzeugeinheit mit elektrischer Leistung. Hierdurch wird ein besonders raumsparendes Konzept verwirklicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Antriebssystem eingerichtet, um die Spuren der zweiten Fahrzeugeinheit drehzahlunabhängig voneinander sowie drehzahlunabhängig von den Spuren der ersten Fahrzeugeinheit zu betreiben, wobei das Raupenfahrzeug Steuerungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, die Spuren der zweiten Fahrzeugeinheit in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt zu be treiben. Hierdurch kann insbesondere eine Radseitenlenkung verwirklicht werden sowie eine Steuerunterstützung durch die zweite Fahrzeugeinheit beim Lenken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Raupenfahrzeugs weist das erste An triebssystem und/oder das zweite Antriebssystem jeweils Antriebselemente für die Gleis ketten oder für Gummiketten, ein Transfergetriebe und zwei Antriebswellen auf, wobei eine erste Antriebswelle mit einem Antriebselement der einen Spur und einer ersten Elektromaschine der Momentübertragung verbunden oder verbindbar ist und eine zweite Antriebswelle mit einem Antriebselement der anderen Spur und einer zweiten Elektroma schine der Momentübertragung drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, wobei beide Antriebswellen mit dem Transfergetriebe drehmomentübertragend verbun den oder verbindbar sind, und wobei ein Element des Transfergetriebes mit einer dritten Elektromaschine drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist. Durch das Vorsehen eines Transfergetriebes kann eine Bremsleistung eines der kurveninneren Spur mechanisch rekuperiert werden, indem diese mechanisch an die kurvenäußere Spur übertragen wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Raupenfahrzeugs weist dieses Steue rungsmittel auf, welche eingerichtet sind, um Bremsleistung mechanisch von einer kur veninneren Spur wenigstens teilweise als regenerative Antriebsleistung zu einer kurven äußeren Spur der ersten Fahrzeugeinheit zwischen der Bremsleistung von einer kurven inneren Spur mechanisch wenigstens teilweise als regenerative Antriebsleistung zu einer kurvenäußeren Spur der zweiten Fahrzeugeinheit zu übertragen. Hierdurch kann ein be sonders energieeffizienter Antrieb realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Raupenfahrzeugs weist das erste Ge lenk und/oder das zweite Gelenk drei Freiheitsgrade auf und ist um zwei orthogonale Achsen verschwenkbar und um seine Achse drehbar. Hierdurch können sich die beiden Fahrzeugeinheiten in alle drei Raumrichtungen flexibel gegeneinander bewegen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird, je nach Einsatzart, entweder ausschließlich die erste Fahrzeugeinheit angetrieben oder beide Fahrzeugeinheiten an getrieben. Hierdurch kann die zweite Fahrzeugeinheit flexibel in einer Art Anhängermo dus betrieben werden. Dies ist besonders vorteilhaft in Bezug auf die Energieeffizienz des Raupenfahrzeugs.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird für eine Kurvenfahrt eine Differenzdrehzahl zwischen der linken Spur und der rechten Spur in Fahrtrichtung der zweiten Fahrzeugeinheit auf der Grundlage der Drehzahlen der Spuren der ersten Fahrzeugeinheit in der Weise erzeugt, dass die zweite Fahrzeugeinheit ein Lenkmanöver der ersten Fahrzeugeinheit unterstützt und der ersten Fahrzeugeinheit folgt, sodass ein Gegenlenken bzw. Ausscheren vermieden wird. Hierdurch wird ein besonders vorteilhaf tes Fahrverhalten beim Lenken des Raupenfahrzeugs ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine geforderte An triebsleistung zwischen der ersten Fahrzeugeinheit und der zweiten Fahrzeugeinheit auf geteilt. Hierdurch kann eine besonders gute Traktion erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die zweite Fahrzeugei nheit im Leerlauf von der ersten Fahrzeugeinheit gezogen oder in der Weise betrieben, dass für eine Rechtskurve in Fahrtrichtung eine Differenzdrehzahl zwischen der linken Spur und der rechten Spur der zweiten Fahrzeugeinheit eingestellt wird, bei welcher die linke Spur schneller läuft als die rechte Spur, und für eine Linkskurve in Fahrtrichtung eine Differenzdrehzahl zwischen der rechten Spur und der linken Spur der zweiten Fahr zeugeinheit eingestellt wird, bei welcher die linke Spur langsamer läuft als die rechte Spur, und wobei für eine Geradeausfahrt - in der Ebene mit gleichem Untergrund - beide Spuren wenigstens im Wesentlichen mit gleicher Drehzahl betrieben werden. Hier durch folgt die zweite Fahrzeugeinheit der ersten Fahrzeugeinheit auf einer besonders vorteilhaften Trajektorie und unterstützt die erste Fahrzeugeinheit beim Lenken des Rau penfahrzeugs.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Raupenfahrzeugs mit zwei Fahrzeugeinhei ten, welche durch ein Koppelelement verbunden sind;
Figur 2 eine Draufsicht auf ein Raupenfahrzeug nach Fig. 1 in Schnittansicht;
Figur 3 eine Draufsicht auf eine der Fahrzeugeinheiten; und
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb eines Raupenfahr zeugs.
Figur 1 zeigt ein Raupenfahrzeug mit einer ersten Fahrzeugeinheit 1 und einer zweiten Fahrzeugeinheit 2, deren beider Spuren 17, 19 Raupen, d.h. Gummiketten oder Metall ketten, aufweisen. Die beiden Fahrzeugeinheiten 1 , 2 sind durch ein Koppelelement 3, 4, 5 mechanisch verbunden.
Figur 2 zeigt ein Raupenfahrzeug nach Fig. 1 bei einer Kurvenfahrt, welch durch die vor dere Fahrzeugeinheit 1 eingeleitet wird.
Die erste vordere Fahrzeugeinheit 1 weist eine erste Spur 16, welche in Fahrtrichtung rechts angeordnet ist und eine zweite Spur 17, welche in Fahrtrichtung links angeordnet ist, auf. Entsprechend weist die zweite Fahrzeugeinheit 2 eine erste Spur 18, welche in Fahrtrichtung rechts angeordnet ist und eine zweite Spur 19, welche in Fahrtrichtung links angeordnet ist, auf. Die Spuren 16, 17, 18, 19 weisen als Antriebselemente vor zugsweise eine Gummikette oder eine Metallkette auf.
Beide Fahrzeugeinheiten 1 , 2 können unabhängig voneinander mittels einer Radseiten lenkung gelenkt werden. Diese wird verwirklicht, indem jeweils ein erster Elektromotor 8, 11 und ein zweiter Elektromotor 10, 13 die beiden Spuren der jeweilige Fahrzeugeinheit 1 , 2 unabhängig voneinander antreiben können. Vorzugweise weisen die beiden Fahr zeugeinheiten 1 , 2 jeweils ein Transfergetriebe 6, 7 auf. Weiter vorzugsweise kann auch nur die erste Fahrzeugeinheit 1 ein solches Transfergetriebe 6 aufweisen. Das oder die Transfergetriebe 6, 7 sind weiter vorzugsweise mit einer dritten Elektromaschine 9, 12 gekoppelt. Hierdurch kann ein Momentenfluss zwischen den beiden Spuren 16, 17; 18, 19 einer jeweiligen Fahrzeugeinheit 1 ; 2 verwirklicht werden. Insbesondere kann eine re generative Antriebsleistung mittels einer solchen Anordnung bei einer Kurvenfahrt von der kurveninneren Spur 16, 18 zu der kurvenäußeren Spur 17, 19 als Antriebsleistung übertragen werden. Des Weiteren kann eine ausgeglichenere Lastverteilung zwischen den Elektromaschinen jeweils einer Fahrzeugeinheit 1 ; 2 erreicht werden.
Vorzugsweise verfügt nur eine der beiden Fahrzeugeinheiten 1 ; 2 über eine Energie quelle und versorgt die zweite Fahrzeugeinheit 1 ; 2 mittels eines, insbesondere flexiblen, Kabels oder Rohrs mit Energie. Als Energiequelle kommt beispielsweise eine Brennstoff zelle, ein Generator, ein Druckluftspeicher und/oder eine Batterie oder eine Kombination dieser Energiequellen in Frage.
Die erste Fahrzeugeinheit 1 und die zweite Fahrzeugeinheit 2 sind vorzugsweise über ein Koppelelement, welches ein erstes Gelenk 4 und ein zweites Gelenk 5 aufweist, me chanisch verbunden. Das Koppelelement weist des Weiteren eine vorzugsweise starre Koppelstange 3 auf, welche sich zwischen den beiden Gelenken 4 und 5 erstreckt.
Das Vorsehen von zwei Gelenken 4, 5 bietet eine verbesserte Manövrierbarkeit, insbe sondere im Vergleich zum Stand der Technik mit einem Knicklenkungssteuerelement. Des Weiteren werden die typischen Nachteile einer artikulierten Lenkung von Kettenfahr zeugen, wie schlechter Wirkungsrad und hoher Kettenverschleiß, deutlich verbessert.
Die optimale Länge der Verbindungsstange ist dabei abhängig von der Geometrie beider Fahrzeugeinheiten 1 , 2, insbesondere von deren Länge und Spurweite. Vorzugsweise werden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel alle vier Spuren 16,17,18,19 individuell geschwindigkeitsgeregelt. Darüber hinaus kann vorzugsweise das an jeder der vier Ketten anliegende Drehmoment eingestellt werden. Beim Lenkvor gang werden die Ketten demnach unterschiedlich schnell angetrieben. Das Lenkmoment für die jeweilige Fahrzeugeinheit entsteht also nicht durch aktives Abknicken wie bei ei nem Knicklenkungssteuerelement aus dem Stand der Technik, sondern durch die Dreh momentdifferenz an den kurveninneren und -äußeren Spuren.
Durch die individuell angepassten Drehzahlen während des Lenkens können die Quer kräfte sowie der Schlupf an der jeweiligen Kette im Vergleich zum Stand der Technik ver hältnismäßig gering gehalten, die Effizienz erhöht, der Kettenverschleiß reduziert und das Fahrverhalten verbessert werden.
Eine weitere Effizienzerhöhung und Verbesserung des Fahrverhaltens wird durch die Koppelstange 3 ermöglicht. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden Gelenke 4, 5 über drei Freiheitsgrade verfügt, damit die Koppelstange 3 gegenüber den Fahrzeu geinheiten 1 , 2 mehrdimensional geknickt und auch verdreht werden kann. Eine mögli che Ausführung für diese Gelenke sind z.B. drehbar angeordnete Kardangelenke.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Position der beiden Gelenke 4, 5 nicht in der Nähe des jeweiligen Schwerpunktes oder Spurmittelpunkts der jeweiligen Fahrzeugein heit 1 , 2 liegt. Hierdurch wird erreicht, dass bei der Kurvenfahrt ein ausreichendes Lenk moment zwischen den zwei Fahrzeugeinheiten 1 , 2 übertragen werden kann. Dies be wirkt eine weitgehend automatische Spurfolge der hinteren zweiten Fahrzeugeinheit 2 zur vorderen ersten Fahrzeugeinheit 1 , falls Fahrzeugeinheit 2 gezogen wird. Hierdurch kann das Lenkmoment für die hintere zweite Fahrzeugeinheit 2, welches vom dortigen Antrieb 22 aufgebracht werden muss, reduziert werden und die Komponenten können entsprechend kleiner dimensioniert werden. Bei einer Rückwärtsfahrt gilt dies entspre chend auch für den Antrieb 21 der dann hinteren ersten Fahrzeugeinheit 1 .
Auch ein Abschalten des Antriebs 22 der hinteren Fahrzeugeinheit 2, bzw. ein Nachzie hen dieser Fahrzeugeinheit bei der Kurvenfahrt ist möglich. Dies kann beispielsweise bei einer Straßenfahrt einen besonders effizienten Betrieb des Raupenfahrzeugs ermögli chen. Wie in Fig. 3 dargestellt, sitzen die Gelenke 4, 5 vorzugsweise jeweils außerhalb der Fahrzeugeinheiten 1 , 2. Durch eine solche Anordnung muss die Geometrie der Fahrzeu geinheiten 1 , 2, beispielsweise deren „Kabinenaufbau“, nicht angepasst werden und kann von bereits bestehenden Realisierungen von Raupenfahrzeigen übernommen wer den. Damit kann der ursprüngliche Einsatzzweck derartiger Fahrzeuge unverändert bei behalten werden, aber die systemimmanenten Schwachstellen der Ausführungen gemäß dem Stand der Technik werden gelöst. Des Weiteren sitzen die Gelenke 4, 5 vorzugs weise auf einer Mittelachse 20 der Fahrzeugeinheiten 1 , 2. Dies gewährleistet eine aus balancierte Kraftübertragung zwischen den beiden Fahrzeugeinheiten 1 , 2.
In Fig. 2 führt das Raupenfahrzeug ein Lenkmanöver aus. Dieses wird in der vorderen Fahrzeugeinheit 1 mittels einer Differenzgeschwindigkeit zwischen der rechten Spur 16 und der linken Spur 17 eingeleitet. Das Raupenfahrzeug verschwenkt dann um eine Hochachse, deren Position durch die Kombination aus Lenkwinkel und Fahrgeschwindig keit festgelegt wird. Der Gelenkpunkt 4 der ersten Fahrzeugeinheit 1 schwenkt dabei aus der idealen Kurvenbahn 14 aus. Je nachdem wie der Lenkwinkel variiert, beschreibt der Gelenkpunkt 4 der ersten Fahrzeugeinheit 1 eine Kurve 15, welche einem Polygon höhe rer Ordnung mit einem Singularitätspunkt entspricht (jener Punkt, an welchem die Kurve 15 von der idealen Kurvenbahn 14 abzuweichen beginnt). Wäre die Koppelstange 3 nicht vorhanden, müsste der durch das zweite Gelenk 5 gebildete Gelenkpunkt dem durch das erste Gelenk 4 gebildeten Gelenkpunkt und somit der Kurve 15 direkt folgen. Je nach Geometrie der hinteren zweiten Fahreinheit 2 kann dies zu stark variierenden Drehzahlanforderungen an dessen Spuren 18, 19 führen, die schwer zu regeln sind und einen erhöhten Kettenverschleiß verursachen. Auch ein unerwünschtes Gegenlenken der hinteren Fahrzeugeinheit 2 kann der Fall sein.
Durch die beiden Gelenke 4, 5 kann bei der Kurvenfahrt ein Lenkmoment zwischen den zwei Fahrzeugeinheiten 1 , 2 übertragen werden. Dadurch kann eine Spurfolge der hin teren Fahrzeugeinheit 2 erreicht werden. Die zwei Gelenke 4, 5, welche mit der Koppel stange 3 verbunden sind, bewirken nämlich, dass die Kurvenbahn des durch das zweite Gelenk 5 gebildeten Gelenkpunkts nicht der Kurve 15, sondern einer geglätteten Kurve folgt, die zwischen der idealen Kurvenbahn 14 und der Kurve 15 liegt. Dies führt zu we sentlich glatteren und einfacher zu regelnden Drehzahlanforderungen an die Spuren 18, 19 der zweiten Fahrzeugeinheit 2. Ein Gegenlenken, bzw. eine Seitwärtsverschiebung der hinteren Fahrzeugeinheit 2, wie es beispielsweise beim Stand der Technik der Fall ist, kann verhindert werden.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 100 zum Betrieb eines Raupen fahrzeugs mit zwei Fahrzeugeinheiten 1 , 2.
Hierbei sind beim Betrieb 101 des Raupenfahrzeugs zwei verschiede Fahrmodalitäten zu betrachten: a) Nur die vordere Fahrzeugeinheit 1 ist angetrieben b) Beide Fahrzeugeinheiten 1 , 2 sind angetrieben
Im ersten betrachteten Fall a) ist nur die vordere Fahrzeugeinheit 1 angetrieben. Die Ge triebeeinheit 7 der hinteren Fahrzeugeinheit 2 ist dabei von den hinteren Spuren 18,19 abgekoppelt. Ein derartiger Fahrmodus kann speziell dann zur Anwendung kommen, wenn auf befestigten Straßen oder auf Wegen gefahren wird und keine hohe Gelände gängigkeit erforderlich ist, aber dafür eine hohe Wirtschaftlichkeit gefordert ist.
In dieser Fahrmodalität ist der Antrieb 22 der zweiten Fahrzeugeinheit 2 sowohl bei einer Rechtskurve 102-R, bei einer Linkskurve 102-L als auch bei einer Geradeausfahrt 102-G im Leerlauf 103-N. Dies wird insbesondere über das Transfergetriebe 7 und/oder ver schiedene Kupplungen (nicht dargestellt) realisiert.
In der zweiten Fahrmodalität b) wird auch die hintere Fahrzeugeinheit 2 angetrieben. Dieser Fahrmodus kommt vor allem dann zur Anwendung, wenn hohe Geländegängig keit und/oder hohe Traktionsfähigkeit erforderlich sind. Hier kann die Antriebsleistung je nach Anforderung zwischen den zwei Fahrzeugeinheiten 1 , 2 aufgeteilt werden.
Wird in diesem Fall eine Rechtskurve gefahren, so wird in Fahrtrichtung eine Differenz drehzahl zwischen der linken Spur 19 und der rechten Spur 18 der zweiten Fahrzeugein heit 2 eingestellt 103-R, bei welcher die linke Spur 19 schneller läuft als die rechte Spur 18. Wird eine Linkskurve gefahren, so wird in Fahrtrichtung eine Differenzdrehzahl zwi schen der rechten Spur 18 und der linken Spur 19 der zweiten Fahrzeugeinheit 2 einge stellt 103-L, bei welcher die linke Spur 19 langsamer läuft als die rechte Spur 18. Für eine Geradeausfahrt werden beide Spuren wenigstens im Wesentlichen mit gleicher Drehzahl betrieben 103-G. Hierbei wird von einer Fahrt in der Ebene mit gleichem Unter grund ausgegangen.
Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Auf bau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vo rausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung mindestens eines Ausfüh rungsbeispiels gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden kön nen, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezuaszeichenliste erste Fahrzeugeinheit zweite Fahrzeugeinheit
Koppelstange erstes Gelenk zweites Gelenk , 7 Transfergetriebe , 9, 10 Elektromaschine 1 , 12, 13 Elektromaschine 4 Kurvenbahn 5 Kurve 6, 18 erste Spur 7, 19 zweite Spur 0 Mittelachse 1 , 22 Antrieb

Claims

Patentansprüche
1. Raupenfahrzeug aufweisend: eine erste Fahrzeugeinheit (1) mit zwei Spuren (16, 17) und einem ersten An triebssystem (6, 8, 9, 10); eine zweite Fahrzeugeinheit (2) mit zwei Spuren (18, 19); ein Koppelelement, welches die beiden Fahrzeugeinheiten (1 , 2) mechanisch ver bindet und zwei Gelenke (4, 5) und eine Koppelstange (3) aufweist, wobei die Koppelstange (3) die beiden Gelenke (4, 5) in einem definierten Abstand mitei nander verbindet und das erste Gelenk (4) und das zweite Gelenk (5) jeweils we nigstens eine vertikale Drehachse aufweisen; wobei die Spuren der ersten Fahrzeugeinheit (1) und der zweiten Fahrzeugeinheit (2) Raupen, insbesondere Gleisketten oder Gummiketten, aufweisen, wobei ein erstes Gelenk (4) in Fahrzeuglängsrichtung außerhalb eines ersten Abschnitts, welcher durch den Raum zwischen den zwei Spuren (16, 17) der ersten Fahrzeu geinheit (1) definiert ist, oder in einem Drittel des ersten Abschnitts, welches sich zu einem Heck der ersten Fahrzeugeinheit (1) erstreckt, angeordnet ist, wobei ein zweites Gelenk (5) in Fahrzeuglängsrichtung außerhalb eines zweiten Abschnitts, welcher durch den Raum zwischen den zwei Spuren (18, 19) der zweiten Fahr zeugeinheit (2) definiert ist, oder in einem Drittel des zweiten Abschnitts, welches sich zu einem Bug der zweiten Fahrzeugeinheit (2) erstreckt, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebssystem (6, 8, 9, 10) für eine Radseitenlenkung der ersten Fahr zeugeinheit (1) eingerichtet ist, und eingerichtet ist, um die Spuren (16, 17) der ersten Fahrzeugeinheit (1) drehzahl unabhängig voneinander zu betreiben, wobei das Raupenfahrzeug Steuerungs mittel aufweist, welche eingerichtet sind, die Spuren (16, 17) der ersten Fahrzeug einheit (1) in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt zu betreiben.
2. Raupenfahrzeug nach Anspruch 1 , wobei die zweite Fahrzeugeinheit (2) ein zwei tes Antriebssystem (7, 11 , 12, 13) aufweist, welches die zweite Fahrzeugeinheit (2) unabhängig vom Antrieb der ersten Fahrzeugeinheit (1) durch das erste Antriebssystem (6, 8, 9, 10) antreibt und ebenfalls für eine Radseitenlenkung der zweiten Fahrzeugeinheit (2) eingerichtet ist.
3. Raupenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Gelenk (4) außerhalb der ersten Fahrzeugeinheit (1), insbesondere unmittelbar an der Außenseite der ersten Fahrzeugeinheit (1) angeordnet ist und/oder wobei das zweite Gelenke (5) außerhalb der zweiten Fahrzeugeinheit (2), insbesondere unmittelbar an der Au ßenseite der zweiten Fahrzeugeinheit (2) angeordnet ist.
4. Raupenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Gelenk (4) in etwa oder genau auf einer Mittelachse (20) der ersten Fahr zeugeinheit (1) angeordnet ist und das zweite Gelenk (5) in etwa oder genau auf einer Mittelachse der zweiten Fahrzeugeinheit (2) angeordnet ist.
5. Raupenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Antriebssystem (6, 8, 9, 10) und/oder das zweite Antriebssystem (7, 11 , 12, 13) jeweils elektrisch betrieben ist und von einer Primärenergiequelle, insbeson dere einem Verbrennungsmotor, einer Batterie oder einer Brennstoffzelle oder ei ner beliebigen Kombination dieser drei Primärenergiequellen, mit elektrischer Leistung versorgt werden.
6. Raupenfahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Primärenergiequelle in der ersten Fahrzeugeinheit (1) oder in der zweiten Fahrzeugeinheit (2) angeordnet ist und die jeweils andere Fahrzeugeinheit (1 ; 2) ebenfalls mit elektrischer Leistung ver sorgt.
7. Raupenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite Antriebssystem (7, 11 , 12, 13) eingerichtet ist, die Spuren (18, 19) der zweiten Fahrzeugeinheit (2) drehzahlunabhängig voneinander sowie drehzahlun abhängig von den Spuren (16, 17) der ersten Fahrzeugeinheit (1) zu betreiben, wobei das Raupenfahrzeug Steuerungsmittel aufweist, welche eingerichtet sind, die Spuren (18, 19) der zweiten Fahrzeugeinheit (2) in Abhängigkeit einer Lenkanforderung drehzahlgeregelt zu betreiben. 8. Raupenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Antriebssystem (6,
8, 9, 10) und/oder das zweite Antriebssystem (7, 11 , 12, 13) jeweils Antriebselemente (8,9,10,11 ,12,13) für die Gleisketten oder für Gum miketten, ein Transfergetriebe (6; 7) und zwei Antriebswellen aufweist, wobei eine erste Antriebswelle mit einem Antriebselement der einen Spur (17; 19) und einer ersten Elektromaschine (10; 13) drehmomentübertragend verbunden oder ver bindbar ist und eine zweite Antriebswelle mit einem Antriebselement der anderen Spur (16; 18) und einer zweiten Elektromaschine (8; 11) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist, wobei beide Antriebswellen mit dem Transferge triebe (6,7) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar sind, und wobei ein Element des Transfergetriebes (6,7) mit einer dritten Elektromaschine (9; 12) drehmomentübertragend verbunden oder verbindbar ist.
9. Raupenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, welches Steuerungsmittel aufweist, eingerichtet, um Bremsleistung mechanisch von einer kurveninneren Spur der ersten Fahrzeugeinheit (1) wenigstens teilweise als rege nerative Antriebsleistung zu einer kurvenäußeren Spur der ersten Fahrzeugein heit (1) und/oder Bremsleistung von einer kurveninneren Spur der zweiten Fahr zeugeinheit (2) mechanisch wenigstens teilweise als regenerative Antriebsleis tung zu einer kurvenäußeren Spur der zweiten Fahrzeugeinheit (2) zu übertragen.
10. Raupenfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste Gelenk (4) und/oder das zweite Gelenk (5) drei Freiheitsgrade aufweist und um zwei orthogonale Achsen verschwenkbar ist und um seine Achse drehbar ist.
11. Verfahren (100) zum Betreiben (101) eines Raupenfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für eine Rechtskurve in Fahrtrichtung eine Dif ferenzdrehzahl zwischen der linken Spur (17) und der rechten Spur (16) der ers ten Fahrzeugeinheit (1 ) eingestellt wird (102-R), bei welcher die linke Spur (17) schneller läuft als die rechte Spur (16), wobei für eine Linkskurve in Fahrtrichtung eine Differenzdrehzahl zwischen der rechten Spur (16) und der linken Spur (17) der ersten Fahrzeugeinheit (1) eingestellt wird (102-L), bei welcher die linke Spur (17) langsamer läuft als die rechte Spur (16), und wobei für eine Geradeausfahrt beide Spuren wenigstens im Wesentlichen mit gleicher Drehzahl betrieben wer den (102-G).
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei je nach Einsatzart entweder ausschließlich die erste Fahrzeugeinheit (1) angetrieben wird oder beide Fahrzeugeinheiten (1 ,
2) angetrieben werden.
13. Verfahren (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei für eine Kurvenfahrt eine Diffe renzdrehzahl zwischen der linken Spur (19) und der rechten Spur (18) in Fahrt richtung der zweiten Fahrzeugeinheit (2) auf Grundlage der Drehzahlen der Spu ren (16, 17) der ersten Fahrzeugeinheit (1 ) in der Weise erzeugt wird (103-R, 103-N), dass die zweite Fahrzeugeinheit (2) ein Lenkmanöver der ersten Fahr zeugeinheit (1) unterstützt und der ersten Fahrzeugeinheit (1) folgt, so dass ein Gegenlenken bzw. Ausscheren vermieden wird.
14. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei eine geforderte An triebsleistung zwischen der ersten Fahrzeugeinheit (1) und der zweiten Fahrzeug einheit (2) aufgeteilt wird.
15. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die zweite Fahrzeug einheit (2) im Leerlauf von der ersten Fahrzeugeinheit (1) gezogen wird (103-N) oder in der Weise betrieben wird, dass es für eine Rechtskurve in Fahrtrichtung eine Differenzdrehzahl zwischen der linken Spur (19) und der rechten Spur (18) der zweiten Fahrzeugeinheit (2) eingestellt wird (103-R), bei welcher die linke Spur (19) schneller läuft als die rechte Spur (18), und für eine Linkskurve in Fahrt richtung eine Differenzdrehzahl zwischen der rechten Spur (18) und der linken Spur (19) der zweiten Fahrzeugeinheit (2) eingestellt wird (103-L), bei welcher die linke Spur (19) langsamer läuft als die rechte Spur (18), und wobei für eine Gera deausfahrt beide Spuren wenigstens im Wesentlichen mit gleicher Drehzahl be trieben werden (103-G).
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