DE4023691C2 - Hilfsantrieb für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hilfsantrieb für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Bei der Benutzung von Kraftfahrzeugen im unwegsamen Gelände, insbesondere im Gelände mit glattem Untergrund, hat sich der Allrad-Antrieb bei Kraftfahrzeugen bewährt. Dieser Antrieb ist jedoch aufwendig und teuer und daher vielfach auch nicht wirtschaftlich, insbesondere dann nicht, wenn das betreffende Kraftfahrzeug auch auf normalen Straßen und Wegen gefahren werden soll, wo ein solcher Allrad-Antrieb nicht notwendig ist.

Bekannt aus der DE-PS 8 08 194 ist ein einen benzingetriebenen Kleinmotor auf­ weisender Hilfsantrieb für ein Fahrrad, der an einem Träger eine von dem Kleinmotor angetriebene Antriebswalze aufweist, welche in einer Arbeitsstellung des Hilfsantriebs bzw. des Trägers mit ihrer Umfangsfläche gegen die Lauffläche eines Rades des Fahrrades bzw. des Fahrradreifens anliegt.

Bekannt ist weiterhin ein Zusatzantrieb für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen (DE 35 45 482 C2), der im wesentlichen aus Hydraulik-Motoren besteht, die in den Naben derjenigen Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs untergebracht sind, die durch den Hauptantrieb, d. h. durch den Fahrzeug­ motor nicht angetrieben sind. Dieser bekannte Hilfsantrieb ist aufwendig und läßt sich auch nicht ohne umfangreiche Änderung der Radlagerung in bestehende Fahrzeuge nachrüsten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hilfsantrieb aufzuzeigen, mit dem ein Fahren auch eines Kraftfahrzeugs, welches keinen Vierrad-Antrieb aufweist, im unwegsamen Gelände möglich ist und der sich durch eine besonders kompakte und robuste Konstruktion auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hilfsantrieb gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruches 1.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Hilfsantrieb versehenes Kraftfahrzeug kann auch ohne eigenen Vierrad-Antrieb durch Zuschalten des Hilfsantriebs im unwegsamen Gelände wie ein Kraftfahrzeug mit Allrad-Antrieb gefahren werden.

"Unwegsames Gelände" im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Gelände mit glattem, schlüpfrigem Untergrund, beispiels­ weise schnee- oder eisglatte oder schlammige bzw. ausge­ fahrene Wege, Straßen, anderes zu befahrendes Gelände usw.

Da als Motor für den Hilfsantrieb ein Hydraulik-Motor Verwendung findet, läßt sich bei hoher Leistung eine kompakte und kleine Baugröße erreichen. Zur Vereinfachung der Kon­ struktion und zur Reduzierung der Baugröße trägt bei der Erfindung insbesondere auch bei, daß die Antriebswalze der Körper bzw. das Gehäuse des Hydraulik-Motors ist, welcher bzw. welches zugleich auch das umlaufende Element dieses Motors bildet. Durch diese Ausbildung wird auch eine beson­ ders robuste Konstruktion erzielt, da die wesentlichen Funktionselemente des Hilfsantriebes gegen äußere Einflüsse geschützt im Inneren der Antriebswalzen untergebracht sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung das an einem Federbein eines Personenkraftwagens vorgesehene Antriebselement des erfindungsgemäßen Antriebs­ systems;

Fig. 2 in schematischer Funktions- bzw. Blockdarstellung das Antriebssystem gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein als Hydraulik-Motor ausgebildetes Antriebselement;

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der Fig. 3.

In der Fig. 1 ist 1 das Federbein für ein Rad 2 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs, z. B. Personenkraftwagen, der mit dem erfindungsgemäßen Zusatz- Antriebssystem ausgerüstet ist. Am Federbein 1 ist oberhalb des dort angelenkten Rades 2 ein Träger 3 um eine horizon­ tale, im wesentlichen senkrecht zur Radachse verlaufende Achse 4 schwenkbar gelagert, wie dies in der Fig. 1 mit dem Doppelpfeil A angegeben ist. Am Träger 3, der bügelförmig ausgebildet ist, ist eine Antriebswalze 5 vorgesehen, die bei der dargestellten Ausführungsform von einem in die Antriebs­ walze integrierten Hydraulikmotor 6 um eine Achse antreibbar ist, die senkrecht zur Achse 4 angeordnet ist. Um die Achse 4 ist der Träger 3 mit der Antriebswalze 5 zwischen einer Ausgangsstellung, in der die Antriebswalze 5 mit ihrer aufgerauhten Umfangsfläche 7 vom Rad 2 bzw. von der Lauf­ fläche dieses Rades bzw. des entsprechenden Reifens beab­ standet ist und einer Arbeitsstellung schwenkbar, in der die Antriebswalze 5 mit ihrer Umfangsfläche 7 gegen die Umfangs­ fläche des Rades 2 bzw. die dortige Lauffläche des Reifens angepreßt anliegt, und zwar bei der dargestellten Ausfüh­ rungsform durch die Kraft eines Hydraulik-Zylinders 8, vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer nicht näher dargestellten Federkraft. In der Arbeitsstellung liegt auch die Drehachse der Antriebswalze 5 in etwa parallel zur Achse des Rades 3. Um auch bei einem evtl. Lenkeinschlag des Rades 2 in der Arbeitsstellung des Trägers 3 einen Wirkungseingriff zwischen der Antriebswalze 5 und dem Rad 2 sicherzustellen, ist die Antriebswalze 5 an ihrer Umfangsfläche 7 entsprechend einem Ellipsoid auch an den parallel zur Drehachse S ver­ laufenden Mantellinien konvex gewölbt, und zwar derart, daß der Durchmesser der Antriebswalze 5 zu beiden Enden hin abnimmt.

Der Träger 3 mit einer Antriebswalze 5 ist bei einem Kraft­ fahrzeug wenigstens an zwei Rädern, beispielsweise an den beiden Hinterrädern oder an den beiden Vorderrädern und dabei bevorzugt an den nicht angetriebenen Rädern vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger mit jeweils einer Antriebswalze 5 an sämtlichen Rädern des Kraftfahrzeugs vorgesehen.

Die Fig. 2 geht davon aus, daß nur zwei Antriebswalzen 5 mit jeweils einem Hydraulikmotor 6 vorhanden sind. Dem ent­ sprechend besteht das dargestellte System aus einem am Kraftfahrzeug vorgesehenen Reservoir bzw. Tank 9 für die hydraulische Flüssigkeit, aus einer am Tank 9 vorgesehenen Hydraulikpumpe 10, die über eine Leitung 11 mit den beiden parallel zueinander angeordneten Hydraulikmotoren 6 verbunden ist. Eine Leitung 12 führt zurück an den Tank 9. Da die verwendeten Hydraulikmotoren 6 bei einem auf die Antriebs­ walzen 5 einwirkenden und diese Antriebswalzen um die jeweilige Achse S drehenden Drehmomenten als Pumpe wirken können, besitzt das System selbstverständlich auch noch zusätzliche, nicht dargestellte Sicherheitseinrichtungen, die in solchen Fällen einen durch die Hydraulikmotoren 6 er­ zeugten Hydraulik-Druck im System verhindern. Weiterhin ist das System auch so ausgebildet, daß die Hydraulik-Motoren in ihrer Drehrichtung umschaltbar sind, und zwar im einfachsten Fall durch Vertauschung der Ein- und Ausgänge dieser Motoren mit Hilfe einer Ventilanordnung.

Fig. 3 zeigt im Detail eine mögliche Ausführung einer Antriebswalze 5 mit integriertem Hydraulikmotor 6. Die Antriebswalze besteht im wesentlichen aus einer achsgleich mit der Achse S angeordneten Welle 14, die beidendig fest in jeweils einem Bügelabschnitt 3′ des Trägers 3 eingespannt ist. An jedem Ende besitzt die Welle 14 einen von einer Sackbohrung gebildeten Kanal 15 bzw. 16 für die hydraulische Flüssigkeit. Im mittleren Bereich ist die Welle 14 mit einer Verzahnung versehen, so daß die Welle dort zwei zahnrad­ förmige Abschnitte 17 und 18 aufweist, die jeweils die Achse S konzentrisch umschließen und in Richtung dieser Achse durch einen kreiszylinderförmigen Wellenabschnitt 19 voneinander getrennt sind. An die an dem jeweiligen Ende der Welle 14 offenen Kanäle 15 und 16 sind Hydraulik-Leitungen 20 und 21 angeschlossen, die zum Zu- bzw. Abführen der hydraulischen Flüssigkeit dienen. An den innenliegenden Enden der Kanäle 15 und 16 ist die Welle 14 jeweils mit einer senkrecht zur Achse S verlaufenden, durchgehenden und den jeweiligen Kanal 15 bzw. 16 schneidenden Bohrung 22 versehen.

Auf der Welle 14 ist mit Hilfe von Lagern 23, die beispiels­ weise Gleitlager sind, ein die Antriebswalze 5 bildender und aus zwei Teilen bestehender Körper 24 drehbar gelagert. In dem Körper 24 ist eine sich in Richtung der Achse S er­ streckende, jedoch nach außen hin geschlossene Kammer 25 ausgebildet, und zwar im Bereich der Zahnräder 17 und 18 und derart, daß diese Zahnräder mit ihrem halben Umfang einen kreisbogenförmig gekrümmten Teil 26 der Innenfläche der Kammer 25 dicht umschließen. In der Kammer 25 sind weiterhin den Zahnrädern 17 und 18 entsprechende Zahnräder 27 und 28 aufgenommen, die auf einer gemeinsamen Welle 29 vorgesehen sind, welche mit ihrer Achse parallel zur Achse S angeordnet und frei drehbar im Körper 24 gelagert ist.

Wie die Fig. 4 zeigt, besitzt die Kammer 25 in ihrem dor­ tigen, oberen Bereich einen Innenflächenabschnitt 30, der die Zahnräder 27 und 28 an ihrem halben Umfang dicht umschließt, so daß innerhalb der Kammer 25 zwei Teilräume 25′ und 25′′ gebildet sind, die durch die mit ihren Zähnen ineinander­ greifenden Zahnräder 17 und 27 bzw. 18 und 28 voneinander getrennt sind. Im mittleren Bereich, d. h. im Abschnitt 19 ist der Körper 25 mittels eines Lagers 31 zusätzlich auf der Welle 14 gelagert. In ähnlicher Weise ist dort auch die Welle 29 in ihrer Mitte durch ein zusätzliches Lager 32 drehbar gelagert.

Im Inneren des Körpers 24 sind noch zwei die Achse S kon­ zentrisch umschließende Ringkanäle 33 und 34 ausgebildet, von denen der Ringkanal 33 über eine Bohrung 22 mit dem Kanal 15 und der Ringkanal 34 über eine Bohrung 22 mit dem Kanal 16 in Verbindung steht. Weiterhin steht der Ringkanal 33 über einen Abzweigkanal 35 mit dem Teilraum 25′ in Verbindung. In ähnlicher Weise ist der Ringkanal 34 mit dem Teilraum 25′′ verbunden. Die beiden Teile 24′ und 24′′ des Körpers 24 sind durch mehrere Schrauben 36 miteinander verbunden.

Die Zahnräder 17, 27 und 18, 28 bilden letztlich den Hydrau­ likmotor 6 für die jeweilige Antriebswalze, d. h. wird beispielsweise die unter Druck stehende hydraulische Flüssig­ keit über den Kanal 15 in den Teilraum 25′ eingeleitet, so erzeugt diese Flüssigkeit über den von den Zahnrädern 17 und 27 bzw. 18 und 28 gebildeten Hydraulikmotor ein Drehmoment für die Antriebswalze 5, und zwar bei der für die Fig. 4 gewählten Darstellung im Gegenuhrzeigersinn. Die im wesent­ lichen drucklose hydraulische Flüssigkeit wird dann über den Teilraum 25′′ und den Kanal 16 abgeführt. Zur Umkehrung der Drehrichtung wird die unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit über den Kanal 16 zugeführt und die drucklose hydraulische Flüssigkeit über den Kanal 15 abgeführt.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand­ lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Claims (7)

1. Hilfsantrieb für Kraftfahrzeuge, wobei zum Antrieb eines Rades (2) einer Fahrzeugachse ein Antriebselement vorge­ sehen ist, welches aus wenigstens einer an einem Träger (3) drehbar gelagerten und von einem Motor (6) ange­ triebenen Antriebswalze (5) besteht, die in einer Arbeits­ stellung entsprechend einem Reibradantrieb mit ihrer Umfangsfläche (7) gegen das Rad (2) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei im Bereich jeweils eines Rades (2) der Fahrzeugachse angeordnete Antriebsele­ mente vorgesehen sind, daß der jeweilige Motor ein Hydraulik-Motor ist, daß Mittel (9, 10) zum Antreiben der Hydraulik-Motoren (6) mit einer unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit vorgesehen sind, und daß die Antriebswalze (5) ein das umlaufende Element des Hydraulik-Motors (6) bildender Körper (24) dieses Motors ist.

2. Hilfsantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Antriebswalze (5) bildende Körper (24) auf einer Welle (14) drehbar gelagert ist, die an dem Träger (3) gegen Drehen gesichert befestigt ist, daß an der Welle (14) wenigstens ein Zahnrad (17, 18) vorgesehen ist, welches in ein am Körper (24) drehbar gelagertes Zahnrad (27, 28) eingreift und zusammen mit diesem am Körper (24) drehbar gelagerten Zahnrad (27, 28) einen Zahnrad- Hydraulik-Motor (6) mit wenigstens zwei durch die inein­ andergreifenden Zahnräder voneinander getrennten Arbeits­ räumen (25′, 25′′) bildet, von denen der eine mit der unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit beauf­ schlagbar ist und der andere zum Abführen der hydrau­ lischen Flüssigkeit dient.

3. Hilfsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wenigstens eine Antriebswalze (5) jedes Antriebselementes in ihrer Arbeitsstellung gegen die Lauffläche des Reifens des zugehörigen Rades (2) anliegt.

4. Hilfsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Antriebselement (5, 6) am Kraftfahrzeug, beispielsweise an einem Federbein oder an einem Radlager mit Hilfe des Trägers (3) aus der Arbeitsstellung in eine nicht wirksame Position bewegbar ist, in der die wenigstens eine Antriebswalze (5) des Antriebselementes mit Abstand von dem zugehörigen Rad (2) angeordnet ist.

5. Hilfsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mit dem Hilfsantrieb schwenkbar am Fahrzeug vorgesehen ist.

6. Hilfsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn­ zeichnet durch Mittel, vorzugsweise durch Feder-und/oder Hydraulikmittel (8) zum Andrücken der wenigstens einen Antriebswalze (5) gegen das Rad.

7. Hilfsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Antriebswalze (5) an ihrer Umfangsfläche (7) entsprechend einem Ellipsoid gekrümmt ist.