DE102006061770A1

DE102006061770A1 - Einrad-Elektroantrieb

Info

Publication number: DE102006061770A1
Application number: DE102006061770A
Authority: DE
Inventors: Victor Kocheshev
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einrad-Elektroantrieb für Kraftfahrzeuge. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Elektroantrieb zu schaffen, der Funktionen von Antrieb, Bremsung, Lenkung, Federung und Aufpumpung von Reifen in sich vereinen und eine langjährige ungefährliche Nutzung gewährleisten soll. Diese Aufgabe wird mit der Verwendung eines Elektromotors mit hohem Drehmoment mit einer vertikalen Teleskopwelle, die das Rad mittels eines kegelförmigen Zahngetriebes dreht, gelöst. Der Elektromotor ist gerade an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt. Das Kraftfahrzeug, welches vier solcher Elektroantriebe, einen Hauptprozessor und Sensoren besitzt, kann die Funktion von ESP erfüllen, die Karosserie des Fahrzeugs auf unebener Bahn elektronisch stabilisieren, den Luftdruck in den Reifen kontrollieren, die Reifen ganz einfach wechseln, sich beim Parken auf der Stelle drehen und sich ohne Drehung nach rechts und links bewegen. Solch ein Elektroantrieb hat deutliche Vorteile im Vergleich zu Antrieben anderer Fahrzeuge, gewährleistet eine hohe Sicherheit und eine Gewichtsersparnis des Fahrzeuggewichts.

Description

Es sind viele Arten von Elektroantrieben für Kraftfahrzeuge vorhanden.
Die bestehenden Elektrofahrzeuge haben meistens eine klassische Bauart eines Vorderradantriebs mit einer Leistungsübertragung von einem Elektromotor auf die Räder durch Wellen und Zahnräder. Die Firmen Mitsubishi und Bridgestone stellen Fahrzeuge mit Elektromotoren, die ins Rad integriert sind, her. In DE 195 06 147 A1 ist ein Elektroantrieb mit einem Elektromotor beschrieben, der ins Differenzial integriert ist. In DE 411 59 32 A1 ist ein Elektroantrieb mit einem Elektromotor beschrieben, der in das Rad integriert ist, wobei der Elektromotor das Rad relativ der Antriebswelle des Verbrennungsmotors dreht. In DE 197 20 783 A1 ist ein drehbarer Einrad-Trieb- und Lenkwerk beschrieben, welches einen Antrieb des Rades und eine Drehung des Rades auf horizontaler Ebene gewährleistet. Dieser Elektroantrieb hat eine komplizierte Konstruktion mit drei Wellen, vier Zahnrädern und hat ein hohes Gewicht. Das Rad dreht sich auf horizontaler Ebene mittels einer Drehung des Gehäuses des Elektromotors, was das Gewicht des Lenkwerkes wesentlich erhöht. Der Elektroantrieb erlaubt keine Verwendung von Federung und erfüllt lediglich die Funktionen des Radantriebs und der Lenkung.
Auf solche Weise besitzen bekannte Arten von Elektroantrieben folgende Nachteile:

– Ein Elektroantrieb einer klassischen Bauart gewährleistet nur einen Antrieb der Räder.
– Ein Elektroantrieb mit ins Rad integrierten Elektromotoren gewährleisten nur einen Antrieb der Räder, das Gewicht eines solchen Rades ist wesentlich höher als das eines normalen Rades, was die Arbeitsbedingungen der Federung und Lenkung verschlechtert, Hochspannungsspeisekabel werden ständig der Einwirkung von Biegungen, Schlägen, Vibrationen und Feuchtigkeit ausgesetzt, was nicht erlaubt, einen mehrjährigen gefahrlosen Betrieb zu gewährleisten.
– Ein Elektroantrieb, welcher den Antrieb und die Drehung des Rades gewährleistet, hat ein hohes Gewicht, eine komplexe Konstruktion und erfüllt nur zwei Funktionen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Elektroantriebes zu entwickeln, der Funktionen von Antrieb, Bremsung, Lenkung, Federung und Aufpumpung von Reifen in sich vereinen und eine langjährige ungefährliche Nutzung gewährleisten soll.
Diese Aufgabe wird mit der Verwendung eines Elektromotors mit hohem Drehmoment mit einer vertikalen Teleskopwelle, die das Rad mittels eines kegelförmigen Zahngetriebes dreht, gelöst. Die Achse des Rades ist dabei auf der Büchse befestigt, die sich frei dreht und auf einem Stützrohr bewegt, welches auf der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt ist. Der kleine Elektromotor der Lenkung dreht diese Büchse zusammen mit dem Rad auf horizontaler Ebene mittels einer Teleskopwelle. In dem Stützrohr befindet sich die Welle des Elektromotors mit hohem Drehmoment, und in der Welle von diesem befindet sich ein Teleskoprohr zur Aufpumpung der Reifen. Auf solche Weise können sich alle Teile, die unmittelbar mit dem Rad verbunden sind, frei relativ dem Stützrohr axial drehen und vertikal bewegen. Das ermöglicht, die Funktionen Antrieb, Bremsung, Lenkung, Aufpumpung der Reifen und Federung zu gewährleisten.
Die Konstruktion des Elektroantriebs ist auf der 1 gezeigt.
Das Rad 1 und das kegelförmige Zahnrad 2 sind auf der Büchse 3 befestigt. Das kegelförmige Zahnrad 2 ist mit dem kegelförmigen Zahnrad 4 verzahnt. Das Rad 1 hat einen abnehmbaren Deckel 5 mit der Silikondichtung 6, die mittels einer Klemme 7 zum Rad 1 hingezogen wird. Der Reifen 8 wird frei auf das Rad 1 aufgezogen und mit dem Deckel 5 abgedichtet. Das Rad 1 dreht sich auf der Welle 9 mit den Lager 10 und 11. Auf dem gegenüber liegenden Ende der Welle 9 befindet sich die Büchse 12, die sich frei dreht und sich entlang des Stützrohres 13 bewegt. Das Zahnrad 4 ist auf der hohlen Welle 14 befestigt.
Die hohle Welle 14 ist mittels der Schlitzverbindung 15 mit der hohlen Welle 16 des Elektromotors 17 verbunden, die eine freie vertikale Bewegung der Welle 14 erlaubt. In den Lager 18 und 19 dreht sich koaxial eine hohle Lenkungswelle 20 frei um die Welle 14.
Die Lenkungswelle 20 ist mittels der Schlitzverbindung 21 mit der hohlen Welle 22 verbunden, die eine freie vertikale Bewegung der Welle 22 erlaubt.
An dem unteren Ende der Welle 22 ist ein Rohr 23 befestigt, welches mit der Büchse 12 verbunden ist. An der Büchse 12 befindet sich das Lager 24, welches mit dem Stoßdämpfer 25 verbunden ist.
In der hohlen Welle 14 befindet sich ein Teleskoprohr 26 zur Pressluftzufuhr zum Rad. An dem oberen Ende des Rohres 26 befindet sich der Stutzen 27 zur Pressluftzufuhr vom Kompressor. Das untere Ende des Rohres 26 ist mit dem Röhrchen 28 verbunden. Die Pressluft gelangt durch das Röhrchen 28, die Bohrungen 29 und 30 in der Welle 9, und durch das Röhrchen 31 in den Reifen 8 hinein.
Natürlich befinden sich viele Elemente des Antriebs unter der Einwirkung von großen Belastungen, aber trotzdem besitzen vier Antriebe ein deutlich geringeres Gewicht als das Gesamtgewicht eines mechanischen Räderantriebs, Lenkung, Bremsen und Stoßdämpfern eines gewöhnlichen Fahrzeugs.
Der Elektroantrieb funktioniert folgendermaßen:
Der Elektromotor 17 dreht das Rad 1 mittels der Wellen 14 und 16, des Zahnrades 4 und des Zahnrades 2. Die Bremsung des Rades erfolgt mittels des Elektromotors 17 und der elektromagnetischen Bremse 32, die die Welle 16 am Drehen hindert.
Beim Start des Fahrzeugs wird der Elektromotor 17 eingeschaltet, und die elektromagnetische Bremse 32 ausgeschaltet. Die Bremskraft wird über die Wellen 14 und 16, das Zahnrad 4 und das Zahnrad 2 auf das Rad 1 übertragen, deshalb haben alle Teile eine hohe Festigkeitsreserve.
Die Lenkung funktioniert folgendermaßen:
Der Elektromotor 33 der Lenkung dreht die Büchse 12 und die Welle 9 mittels der Wellen 20 und 22 und des Rohres 23 (d. h. der Elektromotor 33 dreht das Rad 1 auf horizontaler Ebene).
Das Fahrzeug hat vier gleiche oben beschriebene Antriebe und einen Hauptprozessor, der die Steuerung aller Räder gewährleistet und außerdem die Funktion des ABS erfüllt (beim Vorhandensein von einem Gyrokopf kann der Hauptprozessor auch die Funktion von ESP erfüllen). Der Prozessor wird mit einem Joystick oder gewöhnlichen Pedalen und dem Lenkrad gesteuert und erfüllt die Funktionen: Beschleunigung, Bremsung, Leistungsbegrenzung, Parken und die Kontrolle aller wichtigen Geräte.
Die Bremsung erfolgt durch die besondere Steuerung der Elektromotoren, wobei die Bremskraft von jedem Rad separat geregelt wird.
Wenn die Stoßdämpfer eine elektromagnetische Steuerung besitzen, kann der Prozessor effektiv die Karosserie des Fahrzeugs auf unebener Bahn stabilisieren und die Karosserie für bequemes Ein- und Aussteigen anheben.
Beim Parken kann sich das Fahrzeug auf der Stelle drehen, und sich ohne Drehung nach rechts und links bewegen.
Der Prozessor kontrolliert den Luftdruck in den Reifen, vermindert diesen Druck z. B. bei Fortbewegung über Schnee oder Sand und alarmiert den Fahrer mittels Luftverbrauchssensoren mit Vollbremsung des Fahrzeugs bei einer Erhöhung der Luftverbrauch in einem beliebigen Rad.
Der Reifenwechsel erfolgt folgendermaßen:
Die Motoren des Fahrzeugs werden ausgeschaltet. Dabei werden alle vier Räder mit den elektromagnetischen Bremsen 32 fixiert. Aus dem Kofferraum wird ein aufblasbares Luftkissen entnommen und auf den Boden unter den entsprechenden Karosserieteil gelegt, der Deckel 34 wird von dem Stutzer 35 abgenommen, das Kissen wird mit Pressluft aufgepumpt und hebt somit das Rad hoch.
Dann wird von dem Rad der Deckel 4 abgenommen, das Ventil 36 geöffnet, welches Luft aus dem Reifen lässt, und dann der Reifen frei vom Rad abgezogen. Auf dem Rad wird ein neuer Reifen montiert, der Deckel 3 wird wieder drangemacht, der Kompressor angeschaltet und das Rad wird mit Luft aufgepumpt.
So gibt es in dem Fahrzeug statt dem Ersatzrad nur einen Ersatzreifen, und statt dem Wagenheber nur ein Luftkissen.
Der oben beschriebene Antrieb hat deutliche Vorteile im Vergleich zu Antrieben anderer Fahrzeuge, gewährleistet eine hohe Sicherheit und eine Gewichtersparnis des Fahrzeuggewichts.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19506147 A1 [0002]
- DE 4115932 A1 [0002]
- DE 19720783 A1 [0002]

Claims

Einrad-Elektroantrieb für Kraftfahrzeuge mit der vertikalen Welle des Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung über die Teleskopwelle und die kegelförmigen Zahnräder vom Elektromotor auf das Rad übertragen wird.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er die Funktion des Antriebs des Rades, der Lenkung, der Federung, der Bremsung und der Aufpumpung der Reifen erfüllt.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsung des Rades durch die Welle des Elektromotors ausgeführt wird.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Rades auf einer Büchse befestigt ist, die sich frei dreht und entlang eines vertikalen Stützrohres bewegt, welches auf der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt ist, wobei sich die Büchse unter der Einwirkung des Elektromotors der Lenkung mithilfe der Teleskopwelle der Lenkung dreht.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Stützrohr der steuerbare Teil des elektromagnetischen Stoßdämpfers befestigt ist, welcher Drahtumwicklungen besitzt, in dem Stützrohr befindet sich die Teleskopwelle der Lenkung mit einem nicht steuerbaren Teil des elektromagnetischen Stoßdämpfers, und in dieser Welle befindet sich die Teleskopwelle des Elektromotors.
Antrieb nach Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Teleskopwelle des Elektromotors ein Teleskoprohr zur Übergabe der Luft in den Reifen des Rades befindet.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad einen abnehmbaren Deckel mit einer Dichtung und Fixatoren, die den Reifen auf dem Rad fixieren, besitzt.