WO2024061422A1 - Verfahren zum umrüsten eines fahrzeuges, eine antriebsachse für ein fahrzeug und ein fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum umrüsten eines fahrzeuges, eine antriebsachse für ein fahrzeug und ein fahrzeug Download PDF

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WO2024061422A1
WO2024061422A1 PCT/DE2023/200182 DE2023200182W WO2024061422A1 WO 2024061422 A1 WO2024061422 A1 WO 2024061422A1 DE 2023200182 W DE2023200182 W DE 2023200182W WO 2024061422 A1 WO2024061422 A1 WO 2024061422A1
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WO
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transmission
axle
vehicle
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René-Christopher WOLLMANN
Markus Reinisch
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    • B60Y2304/078—Facilitating assembling or mounting by interchangeable parts, e.g. new part adapting to old design

Definitions

  • the invention relates to a method for converting a vehicle, the vehicle belonging to the group of commercial vehicles, special vehicles and mobile work machines, a drive axle for a vehicle and a vehicle.
  • the present invention is based on the object of providing an improvement or an alternative to the prior art.
  • the stated object is achieved by a method for converting a vehicle to an electric drive, wherein the vehicle has a drive axle with a wheel axle, wherein the wheel axle has at least one wheel suspension with a wheel and a braking system assigned to the respective wheel on its two opposite ends, wherein the opposite wheels are connected via a cardan shaft and a transmission with a differential and a plurality of gears, in particular a crown gear and a bevel gear, having the following steps:
  • conversion means that an existing or used vehicle serves as the basis for electrifying it. This means that vehicles that have already been manufactured can continue to be used without having to produce a new vehicle with an adapted vehicle concept to produce an electric vehicle.
  • this reduces the planning effort and costs for new production and, on the other hand, it increases the sustainability of the product through further use vehicles. Increasing sustainability reduces CO2 emissions.
  • the method envisages that the elements typical of combustion engines, for example the cardan shaft and a plurality of gears of the transmission, are removed and replaced by a new system for electric driving.
  • controllable gearbox is then provided for this purpose. It is conceivable that the controllable transmission continues to use one or more gears from the previous transmission and the differential. This ensures the smooth functioning of the transmission and the drive of the wheels.
  • the other components such as at least one electric drive for driving the wheels and the energy storage and/or energy converter, are then inserted and connected.
  • Connecting means that the elements are connected to one another in such a way that they are operatively connected so that the opposite wheels are driven.
  • a lithium-ion battery can be provided as an energy storage device or a fuel cell based on hydrogen or direct methanol can be provided as an energy converter.
  • the at least one electric drive is used in such a way that a shaft of the electric drive is arranged parallel or substantially parallel to the wheel axle.
  • the at least one electric drive is integrated into a gear housing of the transmission when inserted.
  • the integration of the electric drive into the housing allows for a space-saving and compact design of the new drive train. Furthermore, the unit can be The transmission and electric drive are easier to handle in order to exchange or convert them.
  • an electrically controllable two-speed transmission enables the at least one electric drive to be made smaller without the efficiency or performance of the entire system suffering. Accordingly, a two-speed transmission has a positive effect on installation space and efficiency.
  • a housing of the transmission to be used at least partially, in particular completely, as a transmission housing of the electrically controllable transmission.
  • the housing of the electrically controllable transmission is connected to the housing of the transmission and/or the wheel axle via a transmission adapter.
  • the adapter allows as many parts of the previous gearbox to be reused as possible. Furthermore, the adapter can be used to compensate for size differences between the existing parts and the new transmission parts. This increases the variability of the housing or transmission parts to be converted or used.
  • the stated object solves a drive axle for a vehicle, the drive axle being converted to an electric drive according to a method described above for converting a vehicle, having a wheel axle with at least one wheel suspension at the opposite ends of the wheel axle, whereby at least a wheel suspension is assigned at least one wheel with a brake system, an electrically controllable transmission, wherein a transmission housing of the electrically controllable transmission is designed to be at least partially, in particular completely, replaced in a conversion and / or replacement process, and at least one electric drive, wherein the electric drive is in a drive housing, wherein the drive housing is designed to be replaced in a conversion and/or replacement process, and at least one energy storage and/or energy converter, wherein the energy storage and/or energy converter is in a housing , wherein the housing is designed to be replaced in a conversion and / or replacement process.
  • the electric drive in its drive housing and the energy storage and/or energy converter in the associated housing are designed so that they are easy to handle during the conversion process. This also allows for easy replacement during a maintenance process. In the present case, it is assumed that when the drive housing is replaced, the electric drive is also replaced or at least removed. This can involve replacing a drive housing and/or an electric drive.
  • conversion means that an existing or used vehicle serves as the basis for electrifying it. This means that vehicles that have already been manufactured can continue to be used without having to produce a new vehicle with an adapted vehicle concept to create an electric vehicle.
  • this reduces the planning effort and costs for new production and, on the other hand, it increases the sustainability of vehicles through further use. Increasing sustainability reduces CO2 emissions.
  • a lithium-ion battery can be provided as an energy storage device or a hydrogen-based or direct methanol-based fuel cell can be provided as an energy converter. These allow an efficient power supply. Furthermore, it is conceivable that these are also freely interchangeable with one another. This means that a hydrogen-based Fuel cell could be replaced in a maintenance process with a direct methanol fuel cell or a lithium-ion battery or vice versa.
  • the individual elements i.e. the electric drive, the transmission and the energy storage unit, can be constructed in a modular manner. This increases the variability of the individual components and allows the respective drive axle to be designed to suit the customer's needs and the location where the vehicle is used.
  • a shaft of the at least one electric drive is arranged parallel or substantially parallel to the wheel axis.
  • the gear housing is designed to accommodate at least one electric drive with drive housing, in particular two electric drives with drive housing.
  • At least one electric drive in particular two electric drives, can be integrated to save space in order to save installation space.
  • handling during the conversion or replacement process is simplified.
  • the transmission is an electric two-speed transmission.
  • an electrically controllable two-speed transmission enables the at least one electric drive to be made smaller without the efficiency or performance of the entire system suffering. Accordingly, a two-speed transmission has a positive effect on installation space and efficiency.
  • a gearbox adapter is provided, which is designed to connect the gearbox of the electrically controllable gearbox to the wheel axle.
  • the adapter allows as many parts of the previous gearbox to be reused as possible. Furthermore, the adapter can be used to compensate for size differences between the existing parts and the new transmission parts. This increases the variability of the housing or transmission parts to be converted or used.
  • the problem solved is a vehicle with a drive axle for a vehicle that has been converted to an electric drive according to the method described above for converting a vehicle to an electric drive.
  • At least one electric drive is arranged in front of the wheel axle and/or after the wheel axle in the direction of travel. This allows the drive to be adapted depending on the vehicle on which the conversion is based.
  • the direction of travel is understood to mean the direction of travel in normal operation, i.e. in the longitudinal direction towards the driver's cab.
  • the wheel axle is the front axle and/or rear axle.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a method for converting a vehicle to an electric drive
  • Fig. 3 is a schematic representation of a converted vehicle.
  • Fig. 1 shows a method 100 for converting a vehicle 1 to an electric drive 2, the vehicle 1 having a drive axle 3 with a wheel axle 4, the wheel axle 4 having at least one wheel suspension 5 with a wheel 6 and at its two opposite ends a brake system 7 assigned to the respective wheel 6, the opposite wheels having a cardan shaft and a transmission with a differential and a plurality of gears, in particular a ring gear and a bevel gear, having the following steps:
  • - Removing 120 a plurality of gears, in particular a ring gear and a bevel gear,
  • Inserting 170 and connecting 180 at least one energy storage and/or energy converter, wherein the electric drive 2 and the transmission 8 are connected to one another in such a way that the opposite wheels 6 are driven.
  • the electrically controllable transmission 8 is an electrically controllable two-speed transmission 14. To increase sustainability, a part, here the transmission cover 11 on the side of the drive axle 3 of the housing of the previous transmission, is at least partially, in particular completely, used as a transmission housing 10 of the electrically controllable transmission 8.
  • the transmission housing 10 of the electrically controllable transmission 8 is connected to the housing of the previous or converted transmission and/or the wheel axle 4 via a transmission adapter 12.
  • the drive axle 3 for a vehicle 1 is shown in FIG.
  • the drive axle 3 is converted using a method according to FIG.
  • the converted drive axle 3 has a wheel axle 4, each with at least one wheel suspension 5 at the opposite ends of the wheel axle 4, with the at least one wheel suspension 5 being assigned at least one wheel 6 with a brake system 7; and an electrically controllable transmission 8, wherein a transmission housing 10 of the electrically controllable transmission 8 is designed to be at least partially, in particular completely, replaced in a conversion and/or replacement process, and at least one electric drive 2 in a drive housing 13, wherein the Drive housing 13 is designed to be replaced in a conversion and/or replacement process, and at least one energy storage 15 and/or energy converter 15, wherein the energy storage 15 and/or energy converter 15 is in a housing, wherein the housing is designed in one To be replaced during conversion and/or replacement process.
  • a shaft 9 of the at least one electric drive 2 is arranged parallel or essentially parallel to the wheel axle 4.
  • the transmission housing 10 is designed so that it accommodates at least one electric drive 2. In the present exemplary embodiment, it accommodates two electric drives 2.
  • the electrically controllable transmission 8 in FIG. 2 is an electric two-speed transmission 14. This is designed in such a way that it accommodates the two electric drives 2 and at the same time saves space. For this reason is the transmission housing 10 of the two-speed transmission 14 is connected to the wheel axle 4 using a transmission housing adapter 12.
  • FIG. 3 shows a vehicle 1 with a drive axle 3 according to FIG. 2 converted according to the method according to FIG. 1.
  • the vehicle 1 shows a semitrailer 16 with a front axle 17 and a rear axle 18, as well as a driver's cab 19 with a wheel axle 4. Both the front axle 17 and the wheel axle 4 of the driver's cab 19 can be driven. In the present example, a rear axle 18 was converted. It is also conceivable here to convert the front axle 17 of the trailer 16 as well as the wheel axle 4 of the driver's cab 19. If only one axle is converted, it is a hybrid, if the other drive axles 3 are also converted, the vehicle 1 can be operated fully electrically.
  • Both electric drives 2 are arranged in the direction of travel after the wheel axle 4. It would also be conceivable to arrange the electric drives 2 in front of the wheel axle 4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges auf einen elektrischen Antrieb, wobei das Fahrzeug eine Antriebsachse mit einer Radachse aufweist, wobei die Radachse auf ihren beiden gegenüberliegenden Enden jeweils zumindest eine Radaufhängung mit einem Rad und einem dem jeweiligen Rad zugeordneten Bremssystem aufweist, wobei die gegenüberliegenden Räder über eine Kardanwelle und ein Getriebe mit einem Differential und einer Mehrzahl an Zahnrädern, insbesondere einem Tellerrad und einem Kegelrad, aufweisend die folgenden Schritte: - Entnehmen der Kardanwelle, - Entnehmen und einer Mehrzahl an Zahnrädern, insbesondere einem Tellerrad und einem Kegelrad, - Einsetzen und Anschließen eines elektrisch ansteuerbaren Getriebes, - Einsetzen und Anschließen zumindest eines elektrischen Antriebs zum Antrieb der Räder, - Einsetzen und Anschließen zumindest eines Energiespeichers und/oder Energiewandlers, wobei der elektrischer Antrieb und das Getriebe so miteinander verbunden sind, dass die gegenüberliegenden Räder angetrieben werden.

Description

VERFAHREN ZUM UMRÜSTEN EINES FAHRZEUGES, EINE ANTRIEBSACHSE FÜR EIN FAHRZEUG UND EIN FAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges, wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, eine Antriebsachse für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug.
Derzeit sind Diskussionen über die Themen Umweltschutz und Elektromobilität allgegenwärtig. E-Fahrzeuge sind im Betrieb emissionsfrei. Im Vergleich zum Verbrennungsmotor erzeugen sie keine direkten Emissionen.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Lösungen bekannt, wie Kraftfahrzeuge oder Fahrzeuge vollelektrisch oder hybrid betrieben werden können. Hierzu wird häufig die Konstruktion des betreffenden Kraft- oder Fahrzeugs an die Antriebsart angepasst bzw. von vornherein so geplant. Demnach entsteht hier jedes Mal ein neues Fahrzeugkonzept und ein neues Fahrzeug.
Der Stand der Technik kennt zum Beispiel die US 9,944,271 B2, die US 2007/163 819 A1 , die DE 10 2016 103 481 A1 und die US 2007/175 681 A1 .
Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Seite zu stellen.
Nach einem ersten Aspekt löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges auf einen elektrischen Antrieb, wobei das Fahrzeug eine Antriebsachse mit einer Radachse aufweist, wobei die Radachse auf ihren beiden gegenüberliegenden Enden jeweils zumindest eine Radaufhängung mit einem Rad und einem dem jeweiligen Rad zugeordneten Bremssystem aufweist, wobei die gegenüberliegenden Räder über eine Kardanwelle und ein Getriebe mit einem Differential und einer Mehrzahl an Zahnrädern, insbesondere einem Tellerrad und einem Kegelrad, aufweisend die folgenden Schritte:
Entnehmen der Kardanwelle, - Entnehmen und einer Mehrzahl an Zahnrädern, insbesondere einem Tellerrad und einem Kegelrad,
- Einsetzen und Anschließen eines elektrisch ansteuerbaren Getriebes,
- Einsetzen und Anschließen zumindest eines elektrischen Antriebs zum Antrieb der Räder,
- Einsetzen und Anschließen zumindest eines Energiespeichers und/oder
- Energiewandlers, wobei der elektrische Antrieb und das Getriebe so miteinander verbunden sind, dass die gegenüberliegenden Räder angetrieben werden.
Begrifflich sei hierzu folgendes erläutert:
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und unbestimmte Zahlenangaben wie „ein...“, „zwei...“ usw. im Regelfall als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht etwa aus dem Kontext oder dem konkreten Text einer bestimmten Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein soll. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.
Unter Umrüsten wird vorliegend verstanden, dass ein Bestands- oder Gebrauchtfahrzeug als Grundlage dient, um dieses zu elektrifizieren. Dadurch werden bereits hergestellte Fahrzeuge weiterverwendet, ohne, dass zur Erzeugung eines Elektro- Fahrzeug ein neues Fahrzeug mit einem angepassten Fahrzeugkonzept hergestellt werden muss.
Dies reduziert einerseits den Planungsaufwand und die Kosten für eine neue Fertigung und andererseits steigert es durch Weiterverwendung die Nachhaltigkeit von Fahrzeugen. Die Steigerung der Nachhaltigkeit reduziert dabei die CO2- Emissionen.
Das Verfahren sieht dabei vor, dass die beispielsweise verbrennertypischen Elemente, also beispielsweise die Kardanwelle und eine Mehrzahl von Zahnrädern des Getriebes entnommen werden, und durch ein neues System zum elektrischen Fahren ersetzt werden.
Hierfür wird dann ein elektrisch ansteuerbares Getriebe vorgesehen. Es ist denkbar, dass das ansteuerbare Getriebe ein oder mehrere Zahnräder des vorhergehenden Getriebes und das Differential weiterverwendet. Dies stellt die reibungslose Funktion des Getriebes und des Antriebes der Räder sicher.
Anschließend werden die weiteren Bauteile, wie zumindest ein elektrischer Antrieb zum Antrieb der Räder und der Energiespeicher und/oder Energiewandler eingesetzt und angeschlossen. Dabei wird unter Anschließen verstanden, dass die Elemente so miteinander verbunden werden, dass sie in Wirkverbindung stehen, so dass die gegenüberliegenden Räder angetrieben werden.
Um den elektrischen Antrieb mit Energie versorgen zu können, kann eine Lithium- lonen-Batterie als Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle auf Wasserstoff- oder Direktmethanol-Basis als Energiewandler vorgesehen sein.
So ist beispielsweise denkbar, dass der zumindest eine elektrische Antrieb so eingesetzt wird, dass eine Welle des elektrischen Antriebs parallel oder im Wesentlichen parallel zur Radachse angeordnet ist.
Dadurch arbeiten der elektrische Antrieb und das Getriebe effizient miteinander, da die Übersetzung verringert wird. Ferner kann Bauraum gespart werden, da aufgrund der Achsanordnung der elektrische Antrieb kompakter integriert werden kann.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der zumindest eine elektrische Antrieb beim Einsetzen in einem Getriebegehäuse des Getriebes integriert wird.
Die Integration des elektrischen Antriebs in das Gehäuse lässt eine platzsparende und kompakte Bauweise des neuen Antriebsstrangs zu. Ferner lässt sich die Einheit aus Getriebe und elektrischen Antrieb einfacher handhaben, um dies auszutauschen bzw. umzurüsten.
Es ist denkbar, dass ein elektrisch ansteuerbares Zwei-Gang Getriebe eingesetzt wird.
Die Verwendung eines elektrisch ansteuerbaren Zwei-Gang Getriebes ermöglicht es, dass der zumindest eine elektrische Antrieb kleiner gestaltet werden kann, ohne dass die Effizienz oder die Leistung des gesamten Systems darunter leiden. Demnach wirkt sich ein Zwei-Gang Getriebe positive auf den Bauraum und die Effizienz aus.
Weiterhin ist es möglich, dass ein Gehäuse des Getriebes zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als Getriebegehäuse des elektrisch ansteuerbaren Getriebes verwendet wird.
Vorteilhafterweise können dabei bestehende konstruktive Elemente, wie beispielsweise ein Gehäusedeckel wiederverwendet werden. Dadurch muss die Radachse weder umgebaut noch ausgetauscht werden. Zusätzlich lässt sich dadurch Abfall verhindern und die Nachhaltigkeit steigern.
Des Weiteren ist es denkbar, dass das Gehäuse des elektrisch ansteuerbaren Getriebes über einen Getriebeadapter mit dem Gehäuse des Getriebes und/oder der Radachse verbunden wird.
Der Adapter erlaubt es, so viele Teile des vorhergehenden Getriebes wie möglich weiterzuverwenden. Ferner können mit dem Adapter Größenunterschiede zwischen den bestehenden Teilen und den neuen Getriebeteilen ausgeglichen werden. Dies erhöht die Variabilität der umzurüstenden bzw. einzusetzenden Gehäuse- bzw. Getriebeteilen.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Antriebsachse für ein Fahrzeug, wobei die Antriebsachse nach einem oben beschriebenen Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges auf einen elektrischen Antrieb umgerüstet wurde, aufweisend eine Radachse mit jeweils zumindest einer Radaufhängung an den gegenüberliegenden Enden der Radachse, wobei der zumindest einen Radaufhängung zumindest ein Rad mit einem Bremssystem zugeordnet ist, einem elektrisch ansteuerbaren Getriebe, wobei ein Getriebegehäuse des elektrisch ansteuerbaren Getriebes ausgelegt ist, in einem Umrüst- und/oder Austauschvorgang zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ausgetauscht zu werden, und zumindest ein elektrischer Antrieb, wobei der elektrische Antrieb in einem Antriebsgehäuse ist, wobei das Antriebsgehäuse ausgelegt ist,, in einem Um- rüst- und/oder Austauschvorgang ausgetauscht zu werden, und zumindest einem Energiespeicher und/oder Energiewandler, wobei der Energiespeicher und/oder Energiewandler in einem Gehäuse ist, wobei das Gehäuse ausgelegt ist, in einem Umrüst- und/oder Austauschvorgang ausgetauscht zu werden.
Der elektrische Antrieb in seinem Antriebsgehäuse und der Energiespeicher und/oder Energiewandler in dem dazugehörigen Gehäuse, sind dabei so ausgelegt, dass sie in dem Umrüstvorgang einfach zu handhaben sind. Dies erlaubt auch ein einfaches Austauschen in einem Instandhaltungsvorgang. Es wird vorliegend davon ausgegangen, dass bei einem Austausch des Antriebsgehäuses der elektrische Antrieb mit ausgetauscht oder zumindest entnommen wird. Dabei kann es sich um einen Austausch eines Antriebsgehäuses und/oder eines elektrischen Antriebs handeln.
Unter Umrüsten wird vorliegend verstanden, dass ein Bestands- oder Gebrauchtfahrzeug als Grundlage dient, um diesen zu elektrifizieren. Dadurch werden bereits hergestellte Fahrzeuge weiterverwendet, ohne dass zur Erzeugung eines Elektro- Fahrzeug ein neues Fahrzeug mit einem angepassten Fahrzeugkonzept hergestellt werden muss.
Dies reduziert einerseits den Planungsaufwand und die Kosten für eine neue Fertigung und andererseits steigert es durch Weiterverwendung die Nachhaltigkeit von Fahrzeugen. Die Steigerung der Nachhaltigkeit reduziert dabei die CO2-Emission.
Um den elektrischen Antrieb mit Energie versorgen zu können, kann eine Lithium- lonen-Batterie als Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle auf Wasserstoff-Basis oder Direktmethanol-Basis als Energiewandler vorgesehen sein. Diese erlauben eine effiziente Stromversorgung. Weiterhin ist denkbar, dass auch diese miteinanderfrei austauschbar sind. Darunter ist zu verstehen, dass eine Wasserstoffbasierte Brennstoffzelle in einem Instandhaltungsprozess gegen eine Direktmethanol- Brennstoffzelle oder eine Lithium-Ionen-Batterie ausgetauscht werden könnte oder andersherum.
Hierfür können die einzelnen Elemente, also der elektrische Antrieb und das Getriebe und der Energiespeicher modular aufgebaut sein. Die erhöht die Variabilität der einzelnen Komponenten und erlaubt ein auslegen der jeweiligen Antriebsachse an die Bedürfnisse des Kunden und den Einsatzort des Fahrzeuges.
Es ist denkbar, dass eine Welle des zumindest einen elektrischen Antriebs parallel oder im Wesentlichen parallel zur Radachse angeordnet ist.
Dadurch arbeiten der elektrische Antrieb und das Getriebe effizient miteinander, da die Übersetzung verringert werden kann. Ferner kann Bauraum gespart werden, da aufgrund der Achsanordnung der elektrische Antrieb kompakter integriert werden kann. Vorteilhaft ist weiterhin, dass sich die Zugänglichkeit des elektrischen Antriebs verbessert, wodurch sich bei einer Reparatur oder einem Austausch des elektrischen Antriebs bei einem Instandhaltungsvorgang vereinfacht.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass das Getriebegehäuse ausgelegt ist, zumindest einen elektrischen Antrieb mit Antriebsgehäuse, insbesondere zwei elektrische Antrieben mit Antriebsgehäuse, aufzunehmen.
Dadurch kann platzsparend zumindest ein elektrischer Antrieb, insbesondere zwei elektrische Antriebe, integriert werden, um Bauraum zu sparen. Zusätzlich wird die Handhabung im Umrüstvorgang oder Austauschvorgang vereinfacht.
Weiterhin ist es denkbar, dass das Getriebe ein elektrisches Zwei-Gang-Getriebe ist.
Die Verwendung eines elektrisch ansteuerbaren Zwei-Gang Getriebes ermöglicht es, dass der zumindest eine elektrische Antrieb kleiner gestaltet werden kann, ohne dass die Effizienz oder die Leistung des gesamten Systems darunter leiden. Demnach wirkt sich ein Zwei-Gang Getriebe positive auf den Bauraum und die Effizienz aus. Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass ein Getriebegehäuseadapter vorgesehen ist, der ausgelegt ist, das Getriebegehäuse des elektrisch ansteuerbaren Getriebes mit der Radachse zu verbinden.
Der Adapter erlaubt es, so viele Teile des vorhergehenden Getriebes wie möglich weiterzuverwenden. Ferner können mit dem Adapter Größenunterschiede zwischen den bestehenden Teilen und den neuen Getriebeteilen ausgeglichen werden. Dies erhöht die Variabilität der umzurüstenden bzw. einzusetzenden Gehäuse- bzw. Getriebeteilen.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Fahrzeug mit einer nach dem oben beschriebenen Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges auf einen elektrischen Antrieb umgerüstete oben beschriebene Antriebsachse für ein Fahrzeug.
Es ist weiterhin denkbar, dass zumindest ein Elektrischer Antrieb in Fahrtrichtung vor der Radachse und/oder nach Radachse angeordnet ist. Dies erlaubt es den Antrieb in Abhängigkeit des der Umrüstung zu Grunde liegenden Fahrzeugs anzupassen.
Dabei wird unter Fahrtrichtung, die Fahrtrichtung im Normalbetrieb verstanden also in Längsrichtung in Richtung Fahrerhaus.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Radachse die Vorderachse und/oder Heckachse ist.
Die Erfindung sei nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Verfahren zum Umrüsten eines Fahrzeuges auf einen elektrischen Antrieb,
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Antriebsachse nach dem Umrüsten,
Fig. 3 in schematischer Darstellung ein umgerüstetes Fahrzeug. Fig. 1 zeigt ein Verfahren 100 zum Umrüsten eines Fahrzeuges 1 auf einen elektrischen Antrieb 2, wobei das Fahrzeug 1 eine Antriebsachse 3 mit einer Radachse 4 aufweist, wobei die Radachse 4 auf ihren beiden gegenüberliegenden Enden jeweils zumindest eine Radaufhängung 5 mit einem Rad 6 und einem dem jeweiligen Rad 6 zugeordneten Bremssystem 7 aufweist, wobei die gegenüberliegenden Rädere über eine Kardanwelle und ein Getriebe mit einem Differential und einer Mehrzahl an Zahnrädern, insbesondere einem Tellerrad und einem Kegelrad, aufweisend die folgenden Schritte:
- Entnehmen 110 der Kardanwelle,
- Entnehmen 120 einer Mehrzahl an Zahnrädern, insbesondere einem Tellerrad und einem Kegelrad,
- Einsetzen 130 und Anschließen 140 eines elektrisch ansteuerbaren Getriebes,
- Einsetzen 150 und Anschließen 160 zumindest eines Elektrischer Antriebs zum Antrieb der Räder,
- Einsetzen 170 und Anschließen 180 zumindest eines Energiespeichers und/oder Energiewandlers, wobei der elektrische Antrieb 2 und das Getriebe 8 so miteinander verbunden sind, dass die gegenüberliegenden Räder 6 angetrieben werden.
Dabei wird beim Einsetzen 150 des zumindest einen elektrischen Antriebs 2, darauf geachtet, dass dessen Welle 9 parallel zur Radachse 4 angeordnet ist, um möglichst kompakt zu bauen.
Gleichzeitig wird der elektrische Antrieb 2 bzw. die elektrischen Antriebe 2 in das Getriebegehäuse 10 des Getriebes 8 integriert. Dies vereinfacht es zusätzlich die Welle des elektrischen Antriebs 2 parallel zur Radachse 4 anzuordnen, da die Lagerstellen bereits vorgesehen sind. Dabei handelt es sich bei dem elektrisch ansteuerbaren Getriebe 8 um ein elektrisch ansteuerbares Zwei-Gang Getriebe 14. Zur Steigerung der Nachhaltigkeit, wird ein Teil, hier der Getriebedeckel 11 auf Seiten der Antriebsachse 3 des Gehäuses des vorhergehenden Getriebes zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als Getriebegehäuse 10 des elektrisch ansteuerbaren Getriebes 8 verwendet wird.
Dabei wird das Getriebegehäuse 10 des elektrisch ansteuerbaren Getriebes 8 über einen Getriebeadapter 12 mit dem Gehäuse des vorhergehenden bzw umgerüsteten Getriebes und/oder der Radachse 4 verbunden wird.
In Fig. 2 ist die Antriebsachse 3 für ein Fahrzeug 1 dargestellt. Dabei ist bei die Antriebsachse 3 nach einem Verfahren gemäß Fig. 1 umgerüstet.
Die umgerüstete Antriebsachse 3 weist eine Radachse 4 mit jeweils zumindest einer Radaufhängung 5 an den gegenüberliegenden Enden der Radachse 4 auf, wobei der zumindest einen Radaufhängung 5 zumindest ein Rad 6 mit einem Bremssystem 7 zugeordnet ist; sowie ein elektrisch ansteuerbares Getriebe 8, wobei ein Getriebegehäuse 10 des elektrisch ansteuerbaren Getriebes 8 ausgelegt ist, in einem Umrüst- und/oder Austauschvorgang zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ausgetauscht zu werden, und zumindest ein elektrischer Antrieb 2 in einem Antriebsgehäuse 13, wobei das Antriebsgehäuse 13 ausgelegt ist, in einem Umrüst- und/oder Austauschvorgang ausgetauscht zu werden, und zumindest einem Energiespeicher 15 und/oder Energiewandler 15, wobei der Energiespeicher 15 und/oder Energiewandler 15 in einem Gehäuse ist, wobei das Gehäuse ausgelegt ist, in einem Umrüst- und/oder Austauschvorgang ausgetauscht zu werden.
Dabei ist eine Welle 9 des zumindest einen elektrischen Antriebs 2 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Radachse 4 angeordnet.
Ferner ist das Getriebegehäuse 10 so ausgestaltet, dass es zumindest einen elektrischen Antrieb 2 aufnimmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt es zwei elektrische Antriebe 2 auf.
Ferner handelt es sich bei dem elektrisch ansteuerbaren Getriebe 8 in Fig. 2 um ein elektrisches Zwei-Gang-Getriebe 14. Dies ist so konstruiert, dass es die zwei elektrischen Antriebe 2 aufnimmt und gleichzeitig platzsparend ist. Aus diesem Grund ist das Getriebegehäuse 10 des Zwei-Gang-Getriebes 14 mit einem Getriebegehäuseadapter 12 mit der Radachse 4 verbunden.
In Fig. 3 ist ein Fahrzeug 1 mit einer nach dem Verfahren nach Fig. 1 umgerüsteten Antriebsachse 3 nach Fig. 2 dargestellt. Das Fahrzeug 1 zeigt einen Auflieger 16 mit einer Vorderachse 17 und einer Hinterachse 18, sowie eine Fahrerhaus 19 mit einer Radachse 4. Dabei können sowohl die Vorderachse 17 als auch die Radachse 4 des Fahrerhauses 19 angetrieben sein. Im vorliegenden Beispiel wurde eine Hinterachse 18 umgerüstet. Denkbar ist hier aber auch die Umrüstung der Vorderachse 17 des Aufliegers 16 als auch die Radachse 4 des Fahrerhauses 19. Wird lediglich eine Achse umgerüstet ist es ein Hybrid, werden die anderen Antriebsachsen 3 auch umgerüstet ist das Fahrzeug 1 vollelektrisch betreibbar.
Dabei sind beide elektrischen Antriebe 2 in Fahrtrichtung nach Radachse 4 angeordnet ist. Denkbar wäre hier auch eine Anordnung der elektrischen Antriebe 2 vor der Radachse 4.
Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
100 Verfahren zum Umrüsten
110 Entnehmen der Kardanwelle
120 Entnehmen einer Mehrzahl an Zahnrädern
130 Einsetzen eines elektrisch ansteuerbaren Getriebes
140 Anschließen eines elektrisch ansteuerbaren Getriebes
150 Einsetzen zumindest eines Elektromotors
160 Anschließen zumindest eines Elektromotors
170 Einsetzen zumindest eines Energiespeichers und/oder Energiewandlers
180 Anschließen zumindest eines Energiespeichers und/oder Energiewandlers
1 Fahrzeug
2 elektrischer Antrieb
3 Antriebsachse
4 Radachse
5 Radaufhängung
6 Rad
7 Bremssystem
8 Elektrisch ansteuerbares Getriebe
9 Welle
10 Getriebegehäuse
11 Getriebedeckel
12 Getriebegehäuseadapter
13 Antriebsgehäuse
14 Zwei-Gang-Getriebe
15 Energiespeicher und/oder Energiewandler
16 Auflieger
17 Vorderachse
18 Hinterachse
19 Fahrerhaus

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren (100) zum Umrüsten eines Fahrzeugs (1 ), wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, auf einen elektrischen Antrieb (2), wobei das Fahrzeug (1 ) eine Antriebsachse (3) mit einer Radachse (4) aufweist, wobei die Radachse (4)
- auf ihren beiden gegenüberliegenden Enden jeweils zumindest eine Radaufhängung (5) mit einem Rad (6)
- und einem dem jeweiligen Rad (6) zugeordneten Bremssystem (7) aufweist, wobei die gegenüberliegenden Räder (6) über eine Kardanwelle und ein Getriebe mit einem Differential und einer Mehrzahl an Zahnrädern verfügt, insbesondere einem Tellerrad und einem Kegelrad, aufweisend die folgenden Schritte:
- Entnehmen (110) der Kardanwelle,
- Entnehmen (120) einer Mehrzahl an Zahnrädern, insbesondere einem Tellerrad und einem Kegelrad,
- Einsetzen (130) und Anschließen (140) eines elektrisch ansteuerbaren Getriebes (8),
- Einsetzen (150) und Anschließen (160) zumindest eines elektrischen Antriebs zum Antrieb der Räder,
- Einsetzen (170) und Anschließen (180) zumindest eines Energiespeichers (15) und/oder Energiewandlers (15), wobei der elektrische Antrieb (2) und das elektrisch ansteuerbare Getriebe (8) miteinander verbunden sind und die gegenüberliegenden Räder (6) angetrieben werden. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Antrieb (2) so eingesetzt wird, dass eine Welle des elektrischen Antriebs (2) parallel oder im Wesentlichen parallel zur Radachse (4) angeordnet ist. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Antrieb
(2) beim Einsetzen in einem Getriebegehäuse (10) des elektrisch ansteuerbaren Getriebes (8) integriert wird. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in elektrisch ansteuerbares Zwei-Gang Getriebe (14) eingesetzt wird. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse des Getriebes zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als Getriebegehäuse (10) des elektrisch ansteuerbaren Getriebes (8) verwendet wird. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (10) des elektrisch ansteuerbaren Getriebes (8) über einen Getriebeadapter (11 ) mit dem Gehäuse des Getriebes und/oder der Radachse (4) verbunden wird. Antriebsachse (3) für ein Fahrzeug (1 ), wobei das Fahrzeug der Gruppe von Nutzfahrzeugen, Sonderfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen zugehörig ist, wobei die Antriebsachse
(3) nach einem Verfahren gemäß der vorhergehenden Ansprüche umgerüstet ist, aufweisend eine Radachse (4) mit jeweils zumindest einer Radaufhängung (5) an den gegenüberliegenden Enden der Radachse
(4), wobei der zumindest einen Radaufhängung
(5) zumindest ein Rad
(6) mit einem Bremssystem
(7) zugeordnet ist, einem elektrisch ansteuerbaren Getriebe (8), wobei ein Getriebegehäuse (10) des elektrisch ansteuerbaren Getriebes (8) ausgelegt ist, in einem Umrüst- und/oder Austauschvorgang zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ausgetauscht zu werden, und zumindest ein elektrischer Antrieb (2), wobei der elektrische Antrieb (2) in einem Antriebsgehäuse (13) ist, wobei das Antriebsgehäuse (13) ausgelegt ist, in einem Umrüst- und/oder Austauschvorgang ausgetauscht zu werden, und zumindest einem Energiespeicher (15) und/oder Energiewandler (15), wobei der Energiespeicher und/oder Energiewandler in einem Gehäuse ist, wobei das Gehäuse ausgelegt ist, in einem Umrüst- und/oder Austauschvorgang ausgetauscht zu werden.
8. Antriebsachse (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle (9) des zumindest einen elektrischen Antriebs (2) parallel oder im Wesentlichen zur Radachse (4) angeordnet ist.
9. Antriebsachse (3) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (10) ausgelegt ist, zumindest einen elektrischen Antrieb (2) mit Antriebsgehäuse (13), insbesondere zwei elektrische Antriebe (2) mit Antriebsgehäuse (13), aufzunehmen.
10. Antriebsachse (3) nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein elektrisches Zwei-Gang-Getriebe (14) ist.
11 . Antriebsachse (3) nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Getriebegehäuseadapter (12) vorgesehen ist, der ausgelegt ist, das Getriebegehäuse (10) des elektrisch ansteuerbaren Getriebes (8) mit der Radachse (4) zu verbinden.
12. Fahrzeug (1 ) mit einer nach dem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 6 umgerüstete Antriebsachse (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 .
13. Fahrzeug (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Antrieb (2) in Fahrtrichtung vor der Radachse (4) und/oder nach Radachse (4) angeordnet ist.
14. Fahrzeug (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Radachse (4) die Vorderachse (17) und/oder Heckachse (18) ist.
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