CN112004716B - 用于电动汽车和混合动力车辆的可装载、接收和卸载货物的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于车辆且用于装载、接收和卸载货物的系统，并且涉及一种安装有所述系统的车辆。所述系统包括位于车辆下部底座上的可折叠装载区域和导轨系统。装载区域具高度调节功能、大小可变且理想为立方形，以便接收各种运输货物。安装有所述装置的车辆能降低环境的影响、可具有汽车共享概念和私人或后勤应用、以及出色的人体工程学。另外，轨道系统、折叠机构和要运输的运输物品是防风雨的。

Description

用于电动汽车和混合动力车辆的可装载、接收和卸载货物的 系统
技术领域
本发明关于一种用于电动汽车和混合动力车辆的可装载、接收和卸载货物的系统，以及关于一种安装有所述系统的车辆。
背景技术
用于汽车内和汽车上运输和接收货物的多种不同解决方案已被提出。这些解决方案主要针对特定的运输货物进行了优化，通常以货物的容置位置来区分，并且主要用于具内燃发动机的汽车。另外，大多数解决方案仅能应用于完整且具特定结构的整车，因此若采用这些解决方案必须做出某些妥协。
目前已知有多种安装在车辆外部，主要是安装在车顶或车辆后部，的装载系统。例如欧洲专利(DE 202016104011U1)揭露了一种用于自行车或车顶箱的装载系统。这些装载系统近年来已得到部分优化，例如欧洲专利(DE102017201527A1)揭露了一种具有可折叠最佳集成的车顶行李架系统。
此外，欧洲专利(DE102013212669A1、DE202016006976U1)还揭露了一种用于内部装载自行车的装载系统。
除了上述提到的装载系统外，某些解决方案还利用车辆下表面来运输货物。例如欧洲专利(DE202013100573U1、AU2012227161B2)揭露了一种更多用于露营领域的解决方案。欧洲专利(DE102012004821A1、DE102013012126A1)揭露了一种用于汽车后部区域的部分集成解决方案(例如抽屉)。
欧洲专利(DE102015224098A1)揭露了一种大量应用在汽车的轨道系统，但这种轨道系统主要用于汽车内部且用于固定安装在汽车内部例如汽车座椅的装置。
可折叠容器在货物运输领域中非常常见。欧洲专利(DE102005049340A1)揭露了一种安装在机动车辆内或机动车辆上的折叠箱。欧洲专利(WO2016/048472)揭露了一种可竖直折叠的卡车拖车，所述可竖直折叠的卡车拖车通过爪格栅实现。
欧洲专利(DE102009012404A1)揭露了一种用于运输对温度敏感货物的解决方案，这种解决方案能够实现温度控制且这种解决方案可包括电源连接。
外部装载系统的主要问题是即使通过部分优化实现了改进，但仍存在人体工程学不佳、空气动力学不佳、易造成污染和较差的防盗保护等缺点。对使用者来，人体工程学不佳尤为重要。此外，尽管使用者能慢慢习惯人体工程学不佳，但外部装载系统在美学上仍有不足。
内部装载系统通常组装起来很复杂。例如，自行车通常需要部分拆卸才能装进车内。此外，车辆内部可能会受到灰尘和难闻气味的影响。
已知的装载系统在使用后通常不可折叠，因此即使在装载系统不使用时仍旧必须留有用于装载系统的存储空间。
应用于城市物流的装载系统通常具有结构上的缺点。例如用于后车箱的投递应用(drop-off application)就不可避免地要进入车辆的私人区域。此外即使仅使用一次，也要针对特定使用情况进行车辆改装且这类的应用通常缺少自动化的装卸。
由于内燃机需要排气系统，因此迄今为止用于车辆下部底座的装载系统仅限于使用较小的容器。然而值得注意的是，此种限制对电动车辆来说已不再是个问题。
几乎所有已知的解决方案还具有一个共同点，亦即通过安装或组装这样的系统使车辆的“共享”变得更加困难。也就是说，必须针对每种用途分别提供和安装与应用相关的单独解决方案。
先前描述的现有技术系统通常具有一个共同点，亦即它们的解决方案主要是用来优化特定结构(例如由内燃机驱动的机动车辆的已知布置结构)，因此同样的系统面对不同的结构经常会产生冲突。
本「背景技术」段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在「背景技术」中所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。此外，在「背景技术」中所揭露的内容并不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车辆的运输系统，所述装载装置通过子组件的特定选择和设计以及它们的特定紧密的相互作用将最大的实用性和对不同应用的快速适应性与出色的装载和卸载与人体工学相结合，同时避免了现有解决方案的缺点，例如人体工程学不佳、空气动力学不佳、易造成污染、较差的防盗保护、和不使用时体积大等缺点。
所述目的可通过本发明的装置来实现。具体的，通过选择子系统，将可折叠的装载区域配置在车辆下部基座，液位调节系统和轨道系统通过特殊的后轮结构以及通过车辆的总线系统进行协调且可自由编程的控制以接收要运输装配在一起(重)载荷，达成既简单又直观的整体系统。
在本发明中，后轮结构具有特定和建设性结构。通过所述后轮结构，两个纵向臂之间的较大可折叠装载区域可以完全展开。
所述技术子系统与车辆自身的总线系统的连接确保了技术子系统的控制和功能可以无缝集成和协调。例如，伺服电动机的功能和控制速度与液位调节系统的ECU可直接调整车辆的实际高度，并且只有在液位调节系统和伺服电动机完成对装载区域展开的情况下才允许用于装载的轨道系统的解锁。类似地，装载区域仅在轨道系统未被使用时才可以被折叠，同时车辆并且仅在折叠机构的伺服电动机的最大控制速度下才被降低。
本发明系统的优点除了装载区域符合人体工程学以及货物的安全和防污染存储之外，更可根据实际使用情况来定义装载区域的最大起升高度和爪格栅的控制速度，因此本发明系统具有易用性。此外，由于最大开放性的设计，本发明系统可以通过在轨道系统中使用专用子系统来满足各种不同的使用场景，并且子系统的转换时间能尽可能短。具有如此广泛用途的装载区域只需按一下按钮就可以使用，而在不使用时装载区域实际上是“不可见的”。此外，本发明装置的巨大优势在于，它在内置车辆中提供了许多“应用场景”，既可以用于纯私人、纯商业用途、也可以用于混合使用而无需转换。私人车辆的商业再利用可以作为任务共享方式不断变化的高效共享汽车使用。此外，装载区域无论是在展开还是折叠时，在光学和空气动力学优化方面都非常出色。
通过图式可更清楚理解本发明中各个子系统的基本交互作用。
附图说明
图1示出了配备有折叠行李箱的汽车，其中，后车轴纵向臂(2)处于将车体保持在接近地面的位置且下壳体(3)靠在车辆的下基座上。
图2示出了车辆通过液位调节系统的ECU(27)达到最大高度位置，而弹簧减振器单元(4)达到最大高度位置，后车轴纵向臂(2)相应地改变倾斜角度，而装载区域(5)为展开状态并占据了两条虚线之间的空间。
图3示出了爪格栅举升系统，其中，装载区域(5)为展开状态，爪格栅举升系统包括爪格栅(6)和伺服电动机(8)，爪格栅举升系统安装在车辆下部底座(7)上，并且装载区域的末端通过下壳体(3)下移。
图4示出了轨道的锁定和解锁机构的示意性结构，其中，轨道系统的基本技术设计为已知，本发明对已知技术设计进行了修改，以使负载以悬挂方式固定。此外，锁定和解锁机构可以以手动方式和机电方式进行。
图5示意性地示出了型材导轨(6)的前视图，其中，型材导轨(6)具有永久安装的滚轮(16)和可承受负重且可插入的承载型材(17)。
图6从后方且倾斜地示出了具有相关子系统的车辆，其中，装载区域(5)为展开状态，另示出了型材导轨(9)、用于锁定和解锁的伺服电动机偏心轴(15)、爪格栅(6)、和用于展开和折叠爪格栅(6)的伺服电动机(8)的布置。
图7从下方示出了车辆的结构，其中，示出了具有最大长度的轨道延伸以及车辆驱动电动机(16)和驱动轴(15)的布置。
图8示出了车辆自身总线系统(21)上的集成电子部件。
图9和图10示意性地示出了装载自行车(34)的场景。
图11示意性地示出了装载皮划艇(35)的场景。
图12示意性地示出了通过物理互联网箱(physical internet box)装载多个标准容器(38)的场景。
图13示意性地示出了装载作为购物手推车的手推车型容器(39)的场景。
图14示意性地示出了在装载区域(5)内装载可加热容器(44)和可冷却容器(45)的场景。
图15示意性地示出了一种构造变型，其具有用于将“家具”固定在车辆内部的附加导轨以作为双型材导轨(46)。
图16示意性地示出了自动卸除容器(49)的场景。
具体实施方式
图1和图2示意性地示出了配备有本发明装置的车辆的侧视图。具体的，在图1和图2中示出了展开的装载区域(5)的面积、弹簧减震器单元(4)的位置、后车轴纵向臂(2)与后车轮(1)和下壳体(3)的大致位置，其中下壳体(3)向下关闭装载区域(5)。
在一优选实施例中，车辆的两后车轮(1)之间的潜在安装空间是由两后车轴的相应纵向臂构造所提供。与已知的设计相比，本发明配备有较长的后车轴纵向臂(2)，以实现足够的提升高度。对于特别重的负载，后车轴纵向臂(2)将由高强度钢、碳纤维增强塑料或多种材料组合制成。
此外，位在两后车轴纵向臂(2)之间所形成的空间中的可折叠装载区域(5)可采用爪格栅举升系统(claw grid lifting system)。
图3示意性地示出了爪格栅举升系统。爪格栅举升系统包括爪格栅(6)和伺服电动机(8)。爪格栅(6)侧向牢固地连接到车辆下部底座(7)。伺服电动机(8)用于爪格栅举升系统以及作为下壳体(3)的一端。伺服电动机(8)连接到车辆自身的总线(bus)系统(21)，经由车辆自身的总线系统(21)致动伺服电动机(8)，可打开和关闭爪格栅(6)。
在一优选实施例中，爪格栅(6)和下壳体(3)由复合材料制成，例如纤维增强塑料，以易于构造并且节省空间。在本发明中因为装载的重物是由轨道系统所承载，因以利用复合材料制成的爪格栅(6)和下壳体(3)可以特别容易地来展开或折叠装载区域(5)。
图4和图5分别示意性地示出了轨道系统。具体的，轨道系统由四个型材导轨(9)(profile rail)和锁定机构所构成。型材导轨(9)结构上嵌入车辆下部底座(7)。锁定机构可以机电方式和手动方式操作并连接到车辆自身的总线系统(21)。
通过将轨道系统集成到乘客车厢的稳定地板结构中，运输时可具有很大的潜在有效载荷而不会导致装置额外的重量。
在一优选实施例中，轨道系统被设计成使得每个型材轨道(9)可以被单独地锁定和解锁。此外，轨道系统也可以采用带有多个锁定段的连续型材导轨，这样即使是装载区域(5)装满货物，个别货物也可以单独地(自动地)卸载。
图4具体的示出了轨道系统的基本锁定功能。通过旋转偏心轮(10)将安装在型材导轨(9)中的扁平材料(11)下压，使得扁平材料(11)与插入的滑块、滚轮、或滚珠轴承悬挂系统实现夹紧连接。具体的，在如图5所示的优选实施例中，下压扁平材料(11)使得扁平材料(11)与固定安装在型材导轨(9)中的滚轮(16)和插入到扁平材料(11)和滚轮(16)间的承载型材(17)实现夹紧连接。偏心轮(10)的旋转运动是由抗扭偏心轴(12)所介导。偏心轴(12)通过适当定位的轴承(13)进行引导。具体的，偏心轮(10)的旋转运动可手动方式通过操作杆(14)或电气方式通过与车辆总线系统(21)耦合的伺服电动机(15)达成。
在另一实施例中，也可以通过在z方向上工作的伺服电动机直接产生所述夹紧连接。所述伺服电动机可安装在型材导轨(9)上方并作用于扁平材料(11)。
在图4和图5中，结合在扁平材料(11)中的接口(31)用于指示轨道系统内的电性连接。接口(31)还可以分段地提供传感器信息和电源。
在一优选实施例中，液位调节系统由弹簧减振器单元(4)组成。弹簧减振器单元(4)并排地安装在后车轴纵向臂(2)。由于后车轴纵向臂(2)具有较大长度以及由于这些弹簧减振器单元(4)的冲程(stroke)，使得本发明的系统具有较大的整体冲程。液位调节系统还联接到车辆自身的总线系统(21)。
此处将使用最基本的情况来说明本发明的系统的各个组件或子系统的特定相互作用。在最初的情况下，车辆低于高度Hmax且装载区域(5)处于折叠状态(如图1所示)，此时货物准备装载至车辆中。
在输入“建立装载状态”命令后，首先进行车辆内部检查来确定车辆是否静止。“建立装载状态”命令的输入可以选择通过仪表板上的控制元件(24)或通过智能手机或平板电脑(26)经由通讯接口(25)完成。确定车辆是否静止可通过查询车速传感器信息(29)来完成。在车辆静止的情况下，车辆会通过液位调节系统的控制单元或电子控制单元(27)(electronic control unit，ECU)和弹簧减振器单元(4)达到最大高度。
与此同时，装载区域(5)以对应于液位调节系统的实际垂直提升速度的最大速度(亦即系统的控制速度)展开。
装载区域(5)的展开可通过将安装在爪形栅格(6)的伺服电动机(8)的活塞伸出来完成。具体的，伺服电动机(8)的活塞以图3所示的方式作用在爪形栅格(6)的一栅条上，从而展开装载区域(5)。
然后，通过伺服电动机(15)解锁整个轨道系统，使得轨道系统可引入任何类型的子系统。
在插入待运输的货物或子系统后，将轨道系统锁定，所述子系统是为了确保牢固地装载待运输的特殊货物。
具体的，当旋转偏心轴(12)从而旋转偏心轮(10)时，在夹紧过程中将扁平材料(11)下压以便连接于滑块、滚珠、滚轮(16)或承载型材(17)以建立与插入待运输的货物间的夹紧连接。
通过将子系统连接到车辆自身的总线系统(21)，可以在行驶过程中得知车辆的负载情况并且用于控制液位控制系统。此外，通过适当的传感器状态锁定导轨(28)来监视轨道系统的安全锁定。此外，还可以建立和激活用于待装载箱子的接口(31)，例如，在箱子为温控箱的情况下，通过此接口(31)，温度数据被发送到车辆内部显示装置(23)。
应用场景
在图9所示的应用场景中，在建立了装载状态并且自行车支架(33)己安装后，将自行车(34)放置在车辆后方。具体的，自行车支架(33)通过滑动导向的插座固定在轨道侧，或者在固定安装滚轮的情况下，自行车支架(33)通过承载型材(17)固定在轨道侧，其中自行车支架(33)除具有旋转臂外还结构性地包含旋转接头。在将自行车支架(33)的旋转臂夹紧到例如座杆之后，自行车(34)可以方便地被提起和旋转。在图10所示的应用场景中，自行车(34)被推入展开的装载区域中(5)。
在图11所示的应用场景中，车辆配有前皮划艇支架。在建立了装载状态之后，带有后皮划艇支架(36)的皮划艇(35)插入有滑块或承载型材(17)。
类似的应用场景也适用于大型个人物品，例如冲浪或风筝设备、乐器、建筑模型、梯子等。
在车辆作为投递箱(drop-box)应用场景中，通过车辆的中央控制单元(22)使得CEP服务提供商启用GPS对车辆进行定位，随后为了将包裹放置在装载区域(5)中，可通过快递员接收终端/平板电脑(26)通过车辆的通讯接口(25)进行授权。授权后，车辆会自动进入装载状态，装载区域(5)通过已编程的程序而展开，并控制后挡板锁(30)的锁定。在打开后挡板(47)、置入包裹并关闭后挡板(47)之后，车辆保持在抬起位置，并可以通过通讯接口(25)通知包裹的收货人(也可以是车辆的持有人)已接收包裹。如果在某些使用情况下车辆作为短期包裹仓库，则非车辆驾驶员也可以接收包裹。此外，还可以通过与CEP服务提供商相同的过程来授予包裹收件人进入装载区域(5)的权限，以便拿走已交付的包裹。
在图12所示的应用场景中，本发明的装置作为城市物流应用的实际构建块。具体的，可以在装载准备就绪之后将副框架(37)引入轨道系统。在一实施例中，副框架(37)可以容纳较大、集合的城市物流单元，其中城市物流单元彼此固定。在另一实施例中，副框架(37)可以容纳多个标准容器(38)，其中标准容器(38)例如为实现物理互联网而开发的容器类型。以此方式，可以容易地实现快速且简单的容器携带。
在图13所示的应用场景中，本发明的装置可用于运输手推车型容器(39)。手推车型容器(39)具有手推车支架(40)、轮子(41)和可拉出式支架(42)，其中手推车支架(40)与轨道系统相匹配。手推车型容器(39)的结构一方面确保了车辆中货物的安全运输，并且还确保了用于在车辆外部运输货物时能符合人体工学。此外，手推车型容器(39)可将顾客购买的较重的物品方便地运送到车辆上。此外，本发明的装置也因物品装载进手推车型容器(39)而具有隐私方面的优点。此外，手推车型容器(39)可将顾客购买的较重物品方便地移出车辆。
在图14所示的应用场景中，本发明的装置在运输需要加热或冷却的货物时具有优势。通过插入的冷却单元(43)(其中冷却单元(43)可另具有加热功能)，装载区域(5)可配备可加热容器(44)和可冷却容器(45)。除了具有运输需要加热或冷却的货物时的优势外，本发明的装置还存在节能的潜力。
图15示出了具有延伸至车辆内部的双型材导轨(46)的导轨系统。双型材导轨(46)具有向下型材导轨导轨和导轨支架。如先前所描述的，双型材导轨(46)的锁定功能通过扁平材料(11)、偏心轮(10)、偏心轴(12)(包括轴承(13)和伺服电动机(15))所实现。导轨支架用于例如将车辆座椅固定在车辆内部。通过双型材导轨(46)可以最小化材料的使用和车辆的设计工作。此外，通过双型材导轨(46)亦可达成某些建设性的贡献，例如车辆的稳定性。
配备有低摩擦系数或更高摩擦系数的特殊滑块或者配备有滚珠或滚珠轴承悬挂系统的容器元件也可以藉助本发明的系统自动卸载。所述自动卸载可通过解锁后挡板锁(30)、通过液位调节系统的ECU(27)降低后车轴直到车辆到达倾斜角α、并解锁导轨系统来实现的。由于车身的倾斜，容器(49)可以在重力作用下向外滑动或滚动而推开后挡板(47)。
附图标记说明：
1：后车轮
2：后车轴纵向臂
3：下壳体
4：弹簧减震器单元
5：(可折叠)装载区域
6：爪格栅
7：车辆下部底座
8：爪式伺服电动机
9：型材导轨
10：偏心轮
11：扁平材料
12：抗扭偏心轴
13：偏心轴承
14：手动操作杆
15：偏心轴伺服电动机
16：滚轮
17：支撑型材
18：运输的货物
19：传动轴
20：电动机
21：总线系统
22：ECU/中央控制单元
23：车辆内部显示装置
24：车辆内部控制元件
25：通讯接口
26：智能手机/平板电脑/CEP终端
27：ECU液位控制系统
28：状态锁定导轨
29：车速传感器信息
30：后挡板锁
31：箱子1接口
32：箱子2接口
33：可旋转和伸展的自行车支架
34：自行车
35：皮划艇
36：带有滑块的皮划艇支架
37：副框架
38：多个标准容器的包装
39：手推车型容器
40：手推车支架
41：手推车型容器的轮子
42：可拉出式支架
43：冷却单元
44：可加热容器
45：可冷却容器
46：双型材导轨
47：后挡板
48：角度α
49：容器

Claims (19)

1.一种位在车辆为电动车或混合动力车的乘客舱下方且用于装载、接收和卸载货物的装置，其特征在于，所述装置包括：
承重轨道系统，集成在车辆下部底座(7)中；
液位调节系统，用于调节所述车辆的车身到相对于路面的限定高度；
可折迭的装载区域(5)，固定在所述车辆下部底座(7)上且用于装载、接收和卸载负载和货物；以及
纵向臂轴或复合臂轴类型的后轴，其中所述后轴的止动点位于所述车辆下部底座(7)的侧面或侧边缘，其中，后车轴纵向臂(2)与所述液位调节系统一起适于实现足够的提升高度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轨道系统对准于所述车辆的纵轴。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轨道系统包括至少一个型材轨道(9)，用于可滑动地装载、存储和卸载滑块、滚轮或滚珠轴承悬挂系统，其中所述滑块、滚轮或滚珠轴承悬挂系统连接或可连接至至少一个单独物品或至少一个子系统。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轨道系统具有可变的长度。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少一个型材轨道包括多个型材轨道，且所述多个型材轨道轴向平行地布置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述轨道系统具有集成的锁定或夹紧功能，其中：
所述锁定或夹紧功能可以通过机械式和机电式锁定和解锁；
所述锁定或夹紧功能在结构上将每个所述型材轨道划分为至少一个子段，从而每个子段可以分别锁定和解锁；
所述锁定或夹紧功能分段地由传感器和致动器所提供并连接至所述车辆自身的总线系统(21)；以及
所述锁定或夹紧功能可以通过相应的控制元件(24)从车辆内部操作又可以通过通讯接口(25)从车辆外部操作。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轨道系统适于容纳多个单独的货物，每个货物具有自身的滑块、滚轮、或滚珠轴承悬挂系统。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轨道系统适于容纳不同的子系统，每个所述子系统为一种或多种大型独立货物提供特定的运输功能而无需悬挂系统。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轨道系统适于容纳各种子系统，所述子系统可以快速接收和卸载箱子、包裹、或标准容器。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于装载的输送机可以集成到所述轨道系统中。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轨道系统包括双型材导轨(46)，配置在所述车辆下部底座(7)上且提供根据权利要求1-9的所述装置以及包括导轨支架，所述导轨支架用于安装车辆内部已知的设备。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液位调节系统能够以独立的调节方式保持车辆的车身到相对于路面的规定的高度。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液位调节系统连接到所述车辆自身的总线系统(21)，使得可以通过所述车辆内部中的控制元件(24)或通过所述车辆外部的通讯接口(25)来调节所述车辆的高度。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述液位调节系统连接到所述车辆自身的总线系统(21)，使得通过降低所述车辆的后轴来改变所述车辆的纵向轴线相对于地面的角度α(48)，其中无论所述车辆是在静止还是在较低速度时，都可以在指定区域内降低所述车辆的后轴。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可折迭的装载区域(5)可通过爪格栅举升系统而展开。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，用于控制所述爪格栅举升系统的装置连接至所述车辆自身的总线系统(21)。
17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可折迭的装载区域(5)由下壳体(3)封闭于所述车辆的底部，其中：
所述下壳体(3)由复合材料制成，仅用于直接装载重量较轻的货物，总重量不超过50公斤的货物；以及
所述下壳体(3)通过折迭机构可以仅在垂直方向(z方向)上运动。
18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可折迭的装载区域(5)由位于爪格栅(6)外部的可滚动或可折迭的不透明材料所包围。
19.一种车辆，为具有电动或混合动力驱动装置的机动车辆，其具有根据前述权利要求中任一项所述的装置。
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