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