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Title:
DRIVE SYSTEM FOR A TRACKED VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/047087
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive system for a tracked vehicle. Said system comprises: an internal combustion engine (1); at least one steering drive (2); a differential gear assembly (3) comprising at least one drive element (4), at least one steering drive element (5) and two drive outputs (6) for driving the drive sprockets (7) of a drive shaft (8); a steering drive connection (9) between the steering drive (2) and a steering drive element (5); at least one additional drive element (10; 30) for transmitting the drive power of the internal combustion engine (1) to the drive element (4). The internal combustion engine (1) runs parallel with the drive shaft (8) and transmits the drive power directly or indirectly to the additional drive element (10; 30), which is mounted next to the internal combustion engine (1), when viewed in the driving direction.

Inventors:
WITZENBERGER MAX (DE)
DOEBEREINER ROLF (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/011373
Publication Date:
May 26, 2005
Filing Date:
October 14, 2003
Export Citation:
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Assignee:
RENK AG (DE)
WITZENBERGER MAX (DE)
DOEBEREINER ROLF (DE)
International Classes:
B60K5/04; B60K17/08; B62D11/14; (IPC1-7): B62D11/14; B60K5/04; B60K17/08
Foreign References:
DE4002791A11991-08-01
DE3728171A11989-03-16
US4890508A1990-01-02
DE1124830B1962-03-01
DE3728171A11989-03-16
Attorney, Agent or Firm:
Schober, Stefan (Augsburg, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antriebsanlage für ein Kettenfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1), min destens 1.1. einem Lenkantrieb (2) 1. 2. einer Differentialgetriebeanordnung (3) mit mindestens einem Fahr antriebselement (4), mindestens einem Lenkantriebselement (5) so wie zwei Antriebsausgängen (6) zum Antrieb von Kettenantriebsrä dern (7) einer Antriebsachse (8) 1.3. einer Lenkantriebsverbindung (9) zwischen dem Lenkantrieb (2) und einem Lenkantriebselement (5) 1.4. mindestens einem weiteren Antriebselement (10 ; 30) zur Übertra gung von Antriebsleistung vom Verbrennungsmotor (1) auf ein Fahr antriebselement (4), wobei der Verbrennungsmotor (1) parallel zur Antriebsachse (8) angeordnet ist und direkt oder indirekt Antriebsleistung auf das weitere Antriebselement (10 ; 30) überträgt, welches in Fahrtrichtung gesehen seitlich neben dem Verbrennungsmotor (1) angeordnet ist.
2. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Antriebselement zur Übertragung von Antriebsleistung ein Schaltgetriebe (10) mit mindestens zwei schaltbaren Gangstufen ist.
3. Antriebsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor (1) und dem Schaltgetriebe ein hydrodynamischer Wandler (11) angeordnet ist.
4. Antriebsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Schaltgetriebe (12) mit mindestens zwei schaltbaren Gangstufen vorgesehen ist, welches seitlich neben dem ersten Schaltgetriebe (10) angeordnet ist und zusammen mit dem Verbrennungsmotor (1) und dem ersten Schaltgetriebe (10) eine Linie parallel zur Antriebsachse (8) bildet.
5. Antriebsanlage nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass noch ein weiteres Schaltgetriebe (13) mit mindestens zwei schaltbaren Gang stufen vorgesehen ist, welches auf der Antriebsachse (8) angeordnet ist.
6. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch den Verbrennungsmotor (1) antreibbarer Generator (14 ; 33) zur Erzeugung elektrischer Leistung vorgesehen ist.
7. Antriebsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Genera tor (14 ; 33) auf der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (1) zwischen dem Verbrennungsmotor (1) und dem weiteren Antriebselement (10 ; 30) angeord net ist.
8. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Antriebselement zur Übertragung von Antriebsleistung ein elektrischer Fahr motor (30) ist.
9. Antriebsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem elektrischen Fahrmotor (30) und dem Fahrantriebselement (4) ein Schaltgetriebe (32) mit mindestens zwei schaltbaren Gangstufen vorgesehen ist.
10. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lenkan trieb ein elektrischer Lenkmotor (2) vorgesehen ist.
11. Antriebsanlage nach Anspruch 8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Fahrmotor (30) und/oder der elektrische Lenkmotor (2) mit mindestens zwei voneinander unabhängigen Stromkreisen ausgeführt sind oder zwei voneinander unabhängig betreibbare Elektromotoren als Fahrmotor (30) und/oder Lenkmotor (2) vorgesehen sind.
12. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mindes tens einem Fahrantriebselement ein Retarder (15) vorgesehen ist.
13. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den An triebsausgängen (6) der Differentialgetriebeanordnung (3) Bremsen (16 ; 34) angeordnet sind.
14. Antriebsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kettenantriebsrädern (7) Seitenvorgelege vorgesehen sind und die Bremsen in die Seitenvorgelege integriert sind.
15. Antriebsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das weitere Antriebselement (10 ; 30) in seiner Hauptrichtung parallel zur Antriebsachse (8) ausgerichtet ist.
16. Antriebsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Übertragung von Antriebsleistung zwischen dem Fahrmotor (30,31) oder einem der Schaltgetriebe (10,12) und einer Differentialgetriebe anordnung (3) ein Transfergetriebe (17) vorgesehen ist.
17. Antriebsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Trans fergetriebe (17) mindestens zwei schaltbare Gangstufen aufweist.
Description:
Antriebsanlage für ein Kettenfahrzeug Die Erfindung betrifft eine Antriebsanlage für ein Kettenfahrzeug gemäß dem Pa- tentanspruch 1.

Es ist allgemein bekannt, dass bei Kettenfahrzeugen, neben einem Antriebsmotor ein Getriebe vorgesehen ist, welches zusätzlich auch die Lenk-Funktion des Fahr- zeuges übernimmt, indem es die beiden Antriebsketten unterschiedlich schnell antreibt. Zusätzlich sind am Getriebe in der Regel mehrere schaltbare Gangstufen für Vorwärts-und Rückwärtsfahrt, Bremsen sowie Sekundärantriebe für Lüfter, Klimaanlage etc. vorgesehen.

Das Getriebe und der Motor können in einer sogenannten L-Konfiguration zuein- ander angeordnet sein, d. h. der antreibende Motor ist längs im Fahrzeug einge- baut und liegt damit quer zur Antriebsachse bzw. zum Getriebe, welches sich von einer Antriebsseite zur anderen erstreckt also quer zur Fahrtrichtung im Fahrzeug eingebaut ist. Der Motor kann dabei in Fahrtrichtung links oder rechts angeordnet sein und treibt beispielsweise über einen Kegelradsatz in das Getriebe ein. Bei ei- nem Frontantrieb befindet sich der Motor bei der L-Konfiguration normalerweise hinter dem Getriebe und bei Heckantrieb vor dem Getriebe, jeweils in Fahrtrich- tung betrachtet. Der Motor kann aber auch etwa in der Fahrzeugmitte längs ein- gebaut werden, wobei von einer T-Konfiguration gesprochen wird.

In der sogenannten U-Konfiguration ist der Antriebsmotor parallel zum Getriebe bzw. zur Antriebsachse ebenfalls quer zur Fahrtrichtung angeordnet. Der Motor kann beispielsweise über einen Stirnradzug als Transfergetriebe mit dem Getriebe

verbunden sein. Bei einem frontgetriebenen Fahrzeug liegt der Motor-in Fahrt- richtung gesehen-hinter dem Getriebe und bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb vor dem Getriebe.

Diese Antriebsanordnungen benötigen jedoch sehr viel Bauraum schränken den nutzbaren Raum in einem Fahrzeug sehr stark ein.

Aus der polnischen Fachzeitschrift"Nowa Technika Wojskowa", Ausgabe 9/98 Seite 22 ist eine kompakte Antriebsanordnung für einen ukrainischen T-72 Panzer bekannt. Dargestellt ist ein Heckantrieb, bei welchem der Antriebsmotor quer zwi- schen den Antriebskettenrädern im Fahrzeug angeordnet ist. Der Motor treibt beidseitig jeweils in ein Schaltgetriebe ein. An beiden Seiten des Motors ist dafür ein identisches Getriebe angeordnet, welche in 5 Vorwärts-und 3 Rückwärtsgän- ge geschaltet werden können. Die Differenzgeschwindigkeit an den beiden An- triebsseiten zum Lenken des Fahrzeuges kann nur durch Schalten unterschiedli- cher Gänge am linken und rechten Getriebe erzeugt werden. Das Fahren von Kurven mit einem solchen Fahrzeug erfordert vom Fahrer ein großes Geschick, da der Lenkradius nicht stufenlos einstellbar ist, sondern von den Gangabstufungen abhängig ist. Wenn die-beispielsweise durch die Fahrbahn vorgegebene-Kurve nicht einem schaltbaren Lenkradius entspricht, muss der Fahrer durch schnelles Umschalten der Gangstufen den zu fahrenden Lenkradius ruckweise einstellen.

Dadurch lässt sich ein derartiges Fahrzeug nur sehr unpräzise lenken, woraus sich ein Sicherheitsrisiko und Gefahrenpotential für andere Verkehrsteilnehmer ergibt. Deshalb werden solche Fahrzeuge in manchen Ländern nicht für den öf- fentlichen Straßenverkehr zugelassen.

Aus der DE 37 28 171 ist eine elektro-mechanische Antriebsanlage für Vollket- tenfahrzeuge bekannt. Im einfachsten Fall besteht dieses Antriebssystem aus ei- nem elektrischen Fahrmotor, der beide Fahrzeug-Seiten über eine Zentralwelle in die gleiche Richtung antreibt und einem elektrischen Lenkmotor, der eine Null- welle antreibt, deren Drehzahl auf die eine Seite positiv und auf die andere Seite negativ wirkt. Lenkdifferentiale links und rechts addieren die Drehzahlen der bei- den Motoren und übertragen die summierte Leistung auf die Kettenräder. Zur Er- zeugung der elektrischen Antriebs-und Lenkleistung ist ein von einem Verbren- nungsmotor angetriebener Generator vorgesehen. Der Verbrennungsmotor und der Generator können längs oder quer im Fahrzeug angeordnet werden. Der Fahr- und/oder Lenkmotor können direkt auf der Antriebswelle angeordnet werden oder daneben, wobei sie über Kegelradtriebe mit den Fahr-bzw. Lenkantrieb eintrei- ben.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einer kompakten Antriebsan- ordnung darzustellen, das präzise und sicher gelenkt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Antriebsanlage stellt eine vorteilhaft kompakte Anordnung dar, die einen sicheren Antrieb und präzises Lenken eines Fahrzeuges ermöglicht.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbin- dung mit der Beschreibung.

Nachfolgend werden die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand bevorzug- ter Ausführungsformen näher erläutert. In den zugehörigen schematischen Zeich- nungen zeigt, die Fig. 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen An- triebsanlage und die Fig. 2 eine weitere erfindungsgemäße Antriebsanlage.

Aus der Fig. 1 ist eine Antriebsachse 8 eines Kettenfahrzeuges dargestellt, auf der beidseitig jeweils ein Kettenantriebsrad 7 zum Antrieb einer Fahrkette angeordnet ist. Zur Erzeugung der Antriebsleistung ist ein Verbrennungsmotor 1 vorgesehen, der parallel zur Antriebsachse 8 angeordnet ist. Die parallele Ausrichtung des Verbrennungsmotors 1 ist auf seine Hauptachse bezogen, womit gemeint ist, dass die Achse seiner Kurbelwelle parallel zur Antriebsachse 8 ausgerichtet ist. Der Verbrennungsmotor 1 treibt ein Schaltgetriebe 10 an, welches-in Fahrtrichtung F gesehen-seitlich neben dem Verbrennungsmotor 1 angeordnet ist. Das Schalt- getriebe 10 lässt sich mindestens in zwei verschiedene Gangstufen schalten und die Antriebsleistung kann über ein Transfergetriebe 17 auf eine Differentialgetrie- beanordnung 3 übertragen werden, welche auf der Antriebsachse 8 angeordnet ist.

Vorzugsweise wird für jede Antriebsseite eine Differentialgetriebeanordnung 3 vorgesehen und über ein Fahrantriebselement, beispielsweise einem Hohlrad 4, angetrieben. Die Hohlräder 4 der beiden Antriebsseiten können über eine Welle 18 miteinander verbunden sein. Bei den dargestellten beispielhaften Differential- getriebeanordnungen 3 wird über den Planetenradträger 6 als Antriebsausgang abgetrieben. An den Antriebsausgängen 6 sind beidseitig Bremsen 16 vorgesehen und über Antriebswellen sind die Antriebsausgänge 6 mit den Kettenantriebsrä- dern 7 verbunden.

Zum Kurvenfahren ist ein Lenkantrieb 2 vorgesehen, der über eine sogenannte Nullwelle als Lenkantriebsverbindung 9 Antriebsleistung von einer zur anderen

Antriebsseite überträgt. Der Lenkantrieb 2 ist vorzugsweise als Elektromotor mit mehreren voneinander unabhängigen Stromkreisen oder mit zwei unabhängigen Elektromotoren ausgeführt. Die Nullwelle treibt über-nicht näher bezifferte-Rä- derzüge die Sonnenräder 5 der Differentialgetriebeanordnungen 3 an, welche als Lenkantriebselemente 5 wirken. An einem Räderzug zum Antrieb eines Sonnen- rades 5 ist ein Zahnrad mehr vorgesehen als am anderen, so dass die Sonnenrä- der. der beiden Differentiaigetriebeanordnungen 3 mit unterschiedlichen Drehrich- tungen angetrieben werden. Der Fahrer kann den Lenkmotor 2 über ein Lenkor- gan ansteuern und stufenlos regeln, sodass die eine Fahrkette beschleunigt und die andere verzögert wird und das Fahrzeug eine entsprechende Kurve fährt. Zum Geradeaus fahren wird die Nullwelle 9 angehalten.

In der schematischen Darstellung ist der Lenkantrieb 2 um 90 Winkelgrade ver- dreht in der Ebene der Antriebsachse 8 dargestellt. In der tatsächlichen Bauform ist der Lenkantrieb 2 über der Antriebsachse 8 angeordnet (siehe Fig. 1 b).

Zwischen dem Schaltgetriebe 10 und dem Verbrennungsmotor 1 kann ein Gene- rator 14 zur Erzeugung von elektrischer Leistung angeordnet werden. Dieser wird vorzugsweise direkt durch die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1, als soge- nannter Kurbelwellengenerator, angetrieben.

Weiterhin kann zur Übertragung der Antriebsleistung vom Verbrennungsmotor 1 auf das Schaltgetriebe 10 ein hydrodynamischer Drehmomentwandler 11 vorge- sehen werden, der vorzugsweise zwischen dem Generator 14 und dem Schaltge- triebe 10 angeordnet wird.

Zur Erhöhung der Schaltstufen kann mit dem ersten Schaltgetriebe 10 ein weite- res Schaltgetriebe 12 gekoppelt werden, welches seitlich neben dem ersten Schaltgetriebe 10 angeordnet ist und zusammen mit dem Verbrennungsmotor 1 und dem ersten Schaltgetriebe 10 eine Linie parallel zur Antriebsachse 8 bildet.

An dem weiteren Schaltgetriebe 12 sind mindestens zwei schaltbaren Gangstufen vorgesehen und es kann über das zwischen den Schaltgetrieben 10 und 12 ange- ordnete Transfergetriebe 17 entweder in ein Hohlrad 4 einer Differentialgetriebe- anordnung 3 oder in ein weiteres Schaltgetriebe 13 eintreiben. Dieses dritte Schaltgetriebe 13 ist vorzugsweise auf der Antriebsachse 8 angeordnet und lässt sich ebenfalls in zwei Gangstufen schalten. Durch die Kopplung der Schaltgetriebe 10,12 und 13 multiplizieren sich die an den einzelnen Schaltgetrieben vorgesehe- nen Schaltstufen und es können sich beispielsweise zwei mal zwei mal zwei also acht fahrbare Gangstufen ergeben.

Zum Rückwärtsfahren wird vorzugsweise an einem Schaltgetriebe eine Wende- stufe vorgesehen.

Eine besonders vorteilhaft kompakte Antriebsanordnung ergibt sich durch das seitliche Anordnen des Verbrennungsmotors 1 neben dem Generator 14, Dreh- momentwandler 11 und dem einen Schaltgetriebe 11, wobei die Elemente eine Li- nie bilden und parallel zur Antriebsachse 8 ausgerichtet angeordnet werden.

Zur. Erhöhung der Bremsleistung kann an der Welle 18 ein Retarder 15 vorgese- hen werden.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsanlage dar- gestellt. Die Antriebsachse 8 mit den Differentialanordnungen 3, den Bremsen an den Antriebsausgängen und den Kettenantriebsrädern 7 sowie dem Lenkantrieb 2 mit Nullwelle 9 entspricht prinzipiell der Anordnung gemäß Fig. 1. Auch bei der Ausführung gemäß Fig. 2 ist zur Erzeugung der Antriebsleistung ein Verbren- nungsmotor 1 vorgesehen, der parallel zur Antriebsachse 8 angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor 1 treibt jedoch nicht in ein Schaltgetriebe ein, sondern über einen Generator 33 in einen elektrischen Fahrmotor 30. Der elektrische Fahrmotor 30 überträgt die mechanische Antriebsleistung über ein Transfergetriebe 17 ent- weder direkt auf ein Fahrantriebselement einer Differentialgetriebeanordnung 3 oder über ein Schaltgetriebe 32 auf eine Differentialgetriebeanordnung 3. Das Schaltgetriebe 32 lässt sich mindestens in zwei verschiedene Gangstufen schalten und ist vorzugsweise auf der Antriebsachse 8 angeordnet. Der elektrische Fahr- antriebsmotor 30 kann-in Fahrtrichtung F gesehen-seitlich neben dem Verbren- nungsmotor 1 angeordnet werden, wodurch sich eine besonders kompakte An- triebsanordnung ergibt.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit können statt eines einzelnen Fahrmotors auch zwei voneinander unabhängig betreibbare Fahrmotoren 30,31 vorgesehen werden. Es ist jedoch auch möglich einen Fahrmotor vorzusehen, der mit mehre- ren unabhängigen Stromkreisen ausgestattet ist, so dass er das Fahrzeug bei Ausfall eines Kreises weiterhin antreiben kann.

Ein vorteilhaft kompakter Antrieb ergibt sich bei der Anordnung des Verbren- nungsmotors 1 in einer Linie mit dem Generator 33 neben den Fahrmotoren 30, 31 die im wesentlichen in der gleichen Linie parallel zur Antriebsachse 8 liegen.

Der Kern der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass ein Verbrennungs- motor und mindestens ein weiteres Antriebselement-gemäß Fig. 1 ein Schaltge- triebe oder gemäß Fig. 2 ein Elektrofahrmotor-nebeneinander angeordnet sind und diese eine Linie bildenden Elemente parallel zur Antriebsachse eines Fahr- zeuges angeordnet werden, wodurch sich eine vorteilhaft kompakte Antriebsein- heit ergibt.

Das Transfergetriebe 17 kann als schaltbares Zwei-oder Mehrgang Stirnradge- triebe ausgeführt sein.

An den Kettenantriebsrädern 7 können sogenannte Seitenvorgelege als Endan- triebe mit festem Übersetzungsverhältnis vorgesehen werden und die Bremsen 16,34 können in diese Seitenvorgelege integriert werden.

Zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Generator 14,33 kann eine elasti- sche Kupplung angeordnet werden, beispielsweise eine sogenannte Geislinger- Kupplung.

Eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung kann als Front-oder Heckantrieb vor- gesehen werden.

Bezugszeichenliste 1 Verbrennungsmotor 2 Lenkantrieb 3 Differentialgetriebeanordnung 4 Fahrantriebselement ; Hohlrad 5 Lenkantriebselement ; Sonnenrad 6 Antriebsausgang ; Planetenradträger 7 Kettenantriebsrad 8 Antriebsachse 9 Lenkantriebsverbindung ; Nullwelle 10 Schaltgetriebe 11 Wandler 12 Schaltgetriebe 13 Schaltgetriebe 14 Generator 15 Retarder 16 Bremse 17 Transfergetriebe 30 Fahrmotor 31 Fahrmotor 32 Schaltgetriebe 33 Generator 34 Bremse F Fahrtrichtung