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Die
Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug-Rad
eines zweispurigen Kraftfahrzeugs, dessen entweder fest oder über
ein Drehgelenk um eine Vertikalachse verdrehbar mit dem Fahrzeug-Aufbau
verbundener Achsträger sich im wesentlichen bis in die
sog. Radschüssel hinein erstreckt, so dass ein Radträger,
auf dem die den Rad-Reifen aufnehmende Felge des Rades drehbar gelagert
ist, über eine zumindest die Ein- und Ausfederbewegung
des Rades gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau führende
und im wesentlichen innerhalb der Radschüssel vorgesehene
Vertikalführung gegenüber dem Achsträger
geführt ist, wobei die Felge nach Art eines verzahntes
Hohlrades ausgeführt ist, um über diese Hohlverzahnung
ein Antriebsmoment an das Rad anlegen zu können. Zum bekannten
Stand der Technik wird auf die
DE 698 06 444 T2 verwiesen.
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An
zweispurigen Kraftfahrzeugen dienen bekanntlich die Achsen der Verbindung
der Fahrzeug-Räder mit der Karosserie, d. h. dem Aufbau
des Fahrzeuges. Durch die Ein- und Ausfederbewegung der Räder
gegenüber dem Aufbau bspw. bei einer Hindernis-Überfahrt
beanspruchen bei herkömmlichen Achsen die das jeweilige
Fahrzeug-Rad führenden Lenker wertvollen Bauraum. Daher
wurden bereits Radführungs-Anordnungen vorgeschlagen, bei denen
wesentliche Elemente der Radführung innerhalb der sog.
Radschüssel (auch Felgenschüssel genannt) angeordnet
sind, die bekanntlich den seitlich vom sog. Radkranz (auch Radscheibe
genannt) begrenzten Innenraum oder Hohlraum der den Rad-Reifen tragenden
Rad-Felge darstellt.
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Die
eingangs genannte
DE
698 06 444 T2 zeigt eine derartige Radführungs-Anordnung
auch für ein angetriebenes Fahrzeug-Rad, wobei im Bereich
der Radschüssel ein elektrischer Antriebsmotor vorgesehen
ist, dessen Abtriebsritzel mit der innen verzahnten und somit mit
einer Hohlverzahnung ausgerüsteten Felge, die also nach
Art eines Hohlrades (eines Planetengetriebes) ausgebildet ist, kämmt. Elektrische
Antriebsmotoren für nicht spurgebundene Kraftfahrzeuge
sind jedoch allenfalls in Verbindung Brennstoffzellen als alleinige
Antriebsquelle nutzbar und daher in näherer Zukunft nicht
zu erwarten, weshalb weiterhin Bedarf nach einem einzigen Fzg.-Antriebsaggregat
(insbesondere in Form einer Brennkraftmaschine) besteht, von welchem
bspw. über ein Differential oder dgl. Abtriebswellen zu
den einzelnen angetriebenen Fahrzeug-Rädern führen.
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Für
ein Fahrzeug-Rad mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1 soll daher eine Antriebsanordnung mit einer solchen Abtriebswelle
aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
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Die
Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass
mit der genannten Hohlverzahnung (der Felge) ein Zwischenritze)
kämmt, das weiterhin mit einem im wesentlichen starr mit
einer Abtriebswelle, die über ein Differential oder dergleichen (sowie
im Falle eines lenkbaren Rades über ein Kreuzgelenk oder
dergleichen) letztlich mit einem an anderer Stelle im Fahrzeug verbauten
Antriebsaggregat verbunden ist, verbundenen Zahnrad kämmt, wobei
die Abtriebswelle über eine im wesentlichen nur deren Rotation
(sowie im Falle eines lenkbaren Rades deren Knickbewegung) erlaubende
Führung mit dem Achsträger verbunden ist, und
dass das Zwischenritze) auf einem Zwischenhebel drehbar gelagert
ist, der einerseits auf der Abtriebswelle gegenüber dieser
verdrehbar gelagert ist und andererseits in Relation zum Radmittelpunkt
geführt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind
Inhalt der Unteransprüche.
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Hiermit
ist somit eine besonders kompakte Anordnung angegeben, wie eine
Abtriebswelle, die relativ zum Aufbau des Fahrzeugs praktisch nur
eine Rotationsbewegung, jedoch keine einer Ein- und Ausfederbewegung
des Rades folgende Bewegung ausführen kann, ihr Antriebsmoment
auf das anzutreibende Rad, welches gegenüber einem aufbaufesten
bzw. im Falle eines lenkbaren Rades gegenüber dem Aufbau
lediglich verschwenkbaren Achsträger über eine
im wesentlichen innerhalb der Radschüssel vorgesehene Vertikalführung
verlagerbar ist, übertragen kann. Selbstverständlich
muss die Abtriebswelle im Falle eines lenkbaren Rades „knickbar"
sein, d. h. ein Kreuzgelenk oder dgl. aufweisen.
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Die
genannten in Summe drei Zahnräder, nämlich das
mit der Abtriebswelle starr verbundene Zahnrad, das mit diesem kämmende
Zwischenritzel sowie die mit diesem in Eingriff stehende Hohlverzahnung
der Felge ermöglichen grundsätzlich eine Drehbewegung
des Rades beim Ein- und Ausfedern desselben. Idealerweise ist diese
Zahnrad-Kombination jedoch so ausgelegt, dass ein Einfedern und Ausfedern
des Rades bei stillstehender Abtriebswelle keine Drehbewegung des
Rades verursacht, so dass eine dem Rad durch die Abtriebswelle aufgeprägte
Drehbewegung stets und somit auch bei einer Ein- und Ausfederbewegung
des Rades direkt proportional zur Drehbewegung der Abtriebswelle
ist. Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn der Mittelpunkt
des Abtriebsritzels und der Mittelpunkt des Rades auf einer gemeinsamen
Vertikalen liegen.
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Während
weder das erste Zahnrad, nämlich das starr mit der Abtriebswelle
verbundene Zahnrad, noch das dritte Zahnrad, nämlich das
an der Felge vorgesehene Hohlrad ein weiteres Führungselement benötigen,
ist für das Zwischenritzel ein solches Führungselement
erforderlich, welches insbesondere auch gewährleistet,
dass die jeweiligen miteinander in Eingriff befindlichen Verzahnungen
auch stets in Eingriff miteinander verbleiben. Der hierfür
vorgesehene sog. Zwischenhebel, auf dem das Zwischenritzel drehbar
gelagert ist, stellt also sicher, dass der Abstand zwischen dem
ersten Zahnrad und dem Zwischenritzel konstant bleibt. Weiterhin
soll dieser Zwischenhebel dafür sorgen, dass das Zwischenritzel stets
(und somit unabhängig vom Ein- und Ausfedern des Rades)
mit der Hohlverzahnung in Eingriff bleibt, wofür dieser
Zwischenhebel in Relation zum Radmittelpunkt geeignet geführt
ist.
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Dies
geht am besten aus den beigefügten Prinzipskizzen hervor,
in denen zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele auf das wesentliche
abstrahiert (und somit stark vereinfacht) dargestellt sind, die im
Folgenden näher erläutert werden. Dabei zeigt
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1 für
ein erstes Ausführungsbeispiel eine Schnittdarstellung
einer senkrecht zur Drehachse des Rades liegenden Radebene bei Ansicht
von der Fahrzeug-Mitte nach außen auf das Rad, die im wesentlichen
dem Schnitt A-A aus 2 entspricht,
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2 eine
Schnittdarstellung einer parallel zur Fahrbahn, auf der das Rad
abrollt, durch den Radmittelpunkt verlaufenden Ebene, die im wesentlichen
dem Schnitt B-B aus 1 entspricht,
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3 für
ein zweites Ausführungsbeispiel eine Darstellung analog 1,
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4 eine
Teilansicht aus 1 bzw. 3, die schematisch
die Anordnung für ein lenkbares Fahrzeug-Rad zeigt.
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Mit
der Bezugsziffer 1 ist die Felge eines angetriebenen Rades
eines zweispurigen Kraftfahrzeugs gekennzeichnet, auf die umfangsseitig
in üblicher Weise ein Rad-Reifen aufgezogen werden kann.
Diese Felge 1 ist auf nicht näher dargestellte Weise
auf einem Radträger 2 um die durch den Mittelpunkt
M des Rades (und in 1 senkrecht zur Zeichenebene)
verlaufende Rad-Drehachse 19 drehbar gelagert. Dieser Radträger 2 ist
hier in Form zweier zueinander paralleler und voneinander beabstandeter
Kreisscheiben, die über ein gewisses Segment (in 2 linksseitig
liegend) miteinander verbunden sind, gebildet.
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In
der der Fahrzeug-Mitte zugewandten inneren Kreisscheibe, die in
der Darstellung nach 2 unterhalb der anderen, an
der Fzg.-Außenseite liegenden Kreisscheibe des Radträgers 2 liegt,
ist eine Vertikalführung 4 für einen
Achsträger 6 vorgesehen, der sich – abweichend
von der Darstellung in 2 – weiter in Richtung
zur Fahrzeug-Mitte hin erstreckt und auf nicht dargestellte Weise
am nicht dargestellten Aufbau des Fahrzeugs befestigt ist. Diese Vertikalführung 4 gestattet
eine Ein- und Ausfederbewegung des Rades bzw. des Radträgers 2 gegenüber
dem Fzg.-Aufbau (bzw. gegenüber dem Achsträger 6)
gemäß Pfeilrichtung 20 (= Vertikalachse
des Fahrzeugs) und führt gleichzeitig (auf nicht dargestellte
Weise) den Radträger 2 (und somit das Fahrzeugrad)
bezüglich der Längsachse und Querachse des Fahrzeugs.
Eine Fahrbahn, auf der das in 1 bzw. 3 dargestellte
Rad abrollt, verlaufe somit unterhalb des Rades horizontal.
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Eine
Abtriebswelle 5, die sich von einem vorzugsweise wie üblich
im Bereich der Fzg.-Mitte vorgesehen Differential (nicht dargestellt)
ausgehend in Fzg.-Querrichtung nach außen erstreckt, ist
hier durch den Achsträger 6 hindurchgeführt,
allgemein jedoch nur derart geführt, dass diese Abtriebswelle 5 zwar
um ihre Achse rotieren kann, ansonsten aber (und insbesondere beim
Ein- und Ausfedern des Rades gegenüber dem Fzg.-Aufbau)
keine nennenswerte Bewegung gegenüber dem Fzg.-Aufbau ausführen
kann. (Abweichend von der Darstellung in den 1, 3 ist
für ein lenkbares Rad die Abtriebswelle 5 selbstverständlich
knickbar zu gestalten, d. h. mit einem Kreuzgelenk oder dgl. zu
versehen, jedoch ändert dies nichts an der grundsätzlichen
im weiteren erläuterten Gestaltung).
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Am
dem genannten Differential abgewandten Ende der Abtriebswelle 5 ist
ein im wesentlichen starr mit der Abtriebswelle 5 verbundenes
Zahnrad 3 vorgesehen, und zwar im Zwischenraum zwischen den
beiden genannten Kreisscheiben des Radträgers 2.
Dieses Zahnrad 3, dessen Drehachse parallel zur Drehachse 19 des
Rades verläuft, kämmt mit einem Zwischenritzel 9,
das ebenfalls im Zwischenraum zwischen den genannten Kreisscheiben
angeordnet ist, und das weiterhin mit einer auf der dem Radmittelpunkt
M zugewandten Innenseite der Felge 2 vorgesehenen Hohlverzahnung 10 in Eingriff
steht. (Es sei darauf hingewiesen, dass die einzelnen Verzahnungs-Eingriffe
und in 1 insbesondere derjenige zwischen dem Zahnrad 3 und
dem Zwischenritzel 9 figürlich nicht exakt dargestellt
sind; tatsächlich soll es sich jeweils um übliche
Verzahnungs-Eingriffe handeln).
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Das
Zwischenritzel 9, dessen Drehachse selbstverständlich
ebenfalls parallel zur Drehachse 19 des Rades verläuft,
ist durch einen Zwischenhebel 7 geführt und hierzu
auf diesem drehbar gelagert, wobei dieser Zwischenhebel 7 einerseits
auf der Abtriebswelle 5 gegenüber dieser und um
diese verdrehbar gelagert ist und andererseits in Relation zum Radmittelpunkt
M geführt ist. Letzteres ist in den beiden Ausführungsbeispielen
nach 1 und 3 unterschiedlich gestaltet;
stets gewährleistet dieser Zwischenhebel 7 jedoch,
dass die genannten drei Zahnräder, nämlich das
mit der Abtriebswelle 5 verbundene Zahnrad 3,
das Zwischenritzel 9 sowie die Hohlverzahnung 10 stets
und insbesondere unabhängig von einer Vertikalbewegung
(= Ein- und Ausfederbewegung) des Rades bzw. des Radträgers 2 gegenüber
dem Fzg.-Aufbau bzw. gegenüber dem Achsträger 6 wie
beschrieben miteinander in Eingriff stehen.
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Auf
diese Weise wird eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle 5 und
somit ein von einem Fzg.-Antriebsaggregat bereit gestelltes und
mittels der Abtriebswelle 5 zum Fzg.-Rad hin geführtes
Antriebsmoment über die genannten drei Zahnräder, nämlich
das Zahnrad 3, das Zwischenritzel 9 sowie die
Hohlverzahnung 10 an die Felge 2 und somit auf das
Fzg.-Rad übertragen. Idealerweise ist diese Zahnrad-Kombination
so ausgelegt, dass ein Einfedern und Ausfedern des Rades gemäß Pfeilrichtung 20 bei
stillstehender Abtriebswelle 5 keine Drehbewegung des Rades
um seinen Mittelpunkt M verursacht, so dass eine dem Rad durch die
Abtriebswelle 5 aufgeprägte Drehbewegung stets
und somit auch bei einer Ein- und Ausfederbewegung des Rades direkt
proportional zur Drehbewegung der Abtriebswelle 5 ist.
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Beim
Ausführungsbeispiel nach 1 ist eine
Koppelstange 8 vorgesehen, die einerseits im Anlenkpunkt
des Zwischenritzels 9 bzw. an dessen Mittelpunkt am Zwischenhebel 7 angelenkt
ist und andererseits im Radmittelpunkt M am Radträger 2 – wie 2 zeigt
an der Innenseite von dessen äußerer Kreisscheibe – ebenfalls
verschwenkbar angelenkt ist. Weiterhin kann die Relativbewegung
eines Punktes, bspw. des Punktes 11, auf dem Zwischenhebel 7,
welcher nicht auf den beiden Lagerstellen dieses Zwischenhebels 7 liegt,
bspw. gegenüber dem Radträger 2 geführt
sein, um eine definierte Bewegungsrichtung dieses Zwischenhebels 7 bei
einem Ein- oder Ausfedervorgang (gemäß Pfeilrichtung 20)
des Rades gegenüber dem Fzg.-Aufbau zu garantieren. Es
gibt nämlich, wenn sich der Zwischenhebel 7 und
die Koppelstange 8 in der Ansicht gemäß 1 überdecken,
von diesem sog. labilen Gleichgewichtspunkt aus zwei mögliche
Bewegungsrichtungen für das Zwischenritze) 9 mit
dem Zwischenhebel 7 und der Koppelstange 8. Alternativ
ist es in diesem Sinne möglich, die Relativbewegung der Koppelstange 8 zum
Radträger 6 an einem Punkt außerhalb
der beiden Lager zu führen, um eine definierte Bewegungsrichtung
zu garantieren.
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Beim
Ausführungsbeispiel nach 3 ist anstelle
der Koppelstange 8 des Ausführungsbeispiels nach 1 am
Radträger 2 eine (feste) Querführung 13 für
das dem Achsträger 6 gegenüberliegende Ende
des Zwischenhebels 7 vorgesehen, welche in der Radebene
betrachtet im wesentlichen senkrecht zur Vertikalführung 4 steht,
d. h. in besagter Querführung 13 ist der Zwischenhebel 7 mit
seinem besagten End-Punkt 11 zusätzlich zur schwenkbaren
Anlenkung an der Abtriebswelle 5 geführt. Ist
nämlich der Zwischenhebel 7 mindestens doppelt
so lange ausgeführt wie der Abstand der Mittelpunkte von
Zahnrad 3 und Zwischenritzel 9, und ist der Punkt 11 von der
Lagerung des Zwischenhebels 7 auf dem Achsträger 6 im
wesentlichen im doppeltem Abstand der Mitte des Zwischenritzels 9 angeordnet,
so beschreibt dieser Punkt 11 beim Ein- und Ausfedern des
Radträgers 2 gegenüber dem Achsträger 6 auf dem
Radträger 2 eine Bewegung längs einer
Geraden. Diese Bewegung kann durch die Querführung 13 so
geführt werden, dass das Zwischenritzel 9 immer
im Eingriff mit der Hohlverzahnung 10 der nach Art eines
Hohlrades innenverzahnten Felge 1 steht. Im übrigen
kann abweichend von dieser dargestellten Ausführungsform
zusätzlich zur Querführung 13 eine Koppelstange 8 analog 1 vorgesehen
sein, was zwar zu einer Überbestimmung des Systems führt,
bei entsprechend genauer Ausführung jedoch eine zusätzliche,
gewünschte Systemsteifigkeit ergibt.
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In 4 ist
eine Realisierungsmöglichkeit für eine Lenkbewegung
des Rades der Achse dargestellt. Gezeigt ist ein Ausschnitt von 1,
nämlich der Achsträger 6 und die Vertikalführung 4 des
Radträgers 2. Der Achsträger 6 kann
bspw. über ein Drehgelenk, welches durch die beiden Punkte 12 definiert
ist, drehbar am Fzg.-Aufbau angebunden sein. Wie bereits erwähnt,
enthält die Abtriebswelle 5 dann außerhalb
der Radschüssel ein Kreuzgelenk.
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In
den Figuren nicht dargestellt sind weitere Merkmale, die in bevorzugten
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umgesetzt
sein können. So kann zwischen dem Achsträger 6 und
dem Zwischenhebel 7 und/oder zwischen dem Radträger 2 und
der Koppelstange 8 ein Rotationsdämpfer zur Bedämpfung
der Ein- und Ausfederbewegung des Rades gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau
vorgesehen sein. Ferner kann zwischen dem Achsträger 6 und
dem Radträger 2 eine geeignete Federung vorgesehen
sein, über die letztlich der Fzg.-Aufbau auf dem (jeweiligen)
Rad (anteilig) abgestützt ist. Schließlich kann
eine Bremsscheibe oder dgl. auf der Abtriebswelle 5 angeordnet
sein, um die ungefederten Massen gering zu halten, wobei noch darauf
hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend
von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den
Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69806444
T2 [0001, 0003]