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Die Erfindung betrifft ein amphibisches Kraftfahrzeug mit einer Passagierkabine und mindestens einem Rad zur Übertragung einer Antriebskraft auf einen Untergrund. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines amphibischen Kraftfahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik sind Ausführungen aller Art von Kraftfahrzeugen, Fluggeräten und Wasserfahrzeugen, sowie unterschiedliche Antriebskonzepte für die jeweiligen Fortbewegungsmittel bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein amphibisches Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines amphibischen Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche mehr Flexibilität und eine Weiterbildung bestehender Antriebskonzepte ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein amphibisches Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße amphibische Kraftfahrzeug weist eine Passagierkabine und mindestens ein Rad zur Übertragung einer Antriebskraft auf einen Untergrund auf, wobei das mindestens eine Rad als um die Passagierkabine umlaufendes Rad ausgebildet ist.
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Ähnlich einem Rhönrad kann hierdurch ein völlig neues Antriebskonzept bereitgestellt werden, dass deutlich mehr Flexibilität als bestehende Antriebskonzepte bereitstellt. Das umlaufende Rad bzw. der umlaufende Ring, oder auch als Belt bzw. Belt-Antrieb bezeichnet, kann zusätzlich zum Umsetzen einer Lenkfunktion zudem auch durch eine Steuereinrichtung ansteuerbar ausgebildet sein. Zudem können auch zwei, und insbesondere auch mehr, parallel zueinander angeordnete umlaufende Räder bereitgestellt sein, zum Beispiel in einer Art Doppelringstruktur. Hierdurch kann mehr Stabilität bereitgestellt werden. Somit lassen sich Drehmomente also über mindestens ein oder zwei oder auch mehrere umlaufende Räder bzw. Reifen auf den Untergrund, wie beispielsweise eine Straße, übertragen. Bei einem Vorsehen von mehr als einem umlaufenden Rad können die Räder auch zum Umsetzen der Lenkfunktion separat ansteuerbar sein. Durch das Vorsehen eines oder mehrerer umlaufender Räder als Antrieb ist zudem vorteilhafterweise die Möglichkeit bereitgestellt, das amphibische Kraftfahrzeug derart auszugestalten, dass dieses einen minimalen Wendekreis von Null aufweist, wodurch ein sogenannter Spot Turn ermöglicht wird.
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Die Passagierkabine kann dabei beispielsweise Eier-förmig oder kugelförmig ausgebildet sein, um eine besonders gute Aerodynamik und damit eine hohe Energieeffizienz bereitzustellen, und insbesondere dazu ausgelegt sein, einen bis fünf Passagiere aufzunehmen.
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Auch kann weiterhin ein Antriebsmotor vorgesehen sein, der die entsprechenden Drehmomente auf das mindestens eine umlaufende Rad aufbringt, insbesondere auf eine Innenseite des umlaufenden Rats, d. h. einer der Passagierkabine zugewandten Seite. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit zur Ausbildung und Umsetzung eines Antriebsmechanismus bereit.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das amphibische Kraftfahrzeug mindestens einen Propeller und/oder Flügel auf. Hierdurch wird vorteilhafter Weise zum Beispiel eine drohnenähnliche Fortbewegung in der Luft, sowie auch eine Fortbewegung zu Wasser ermöglicht. Diese verschiedenen Antriebsmechanismen können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden und ermöglichen zudem auch redundante Antriebskombinationen, was sehr viel Flexibilität hinsichtlich der verschiedensten Einsatzmöglichkeiten bietet.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Flügel und/oder Propeller in eine eingefahrene Position und eine ausgefahrene Position bewegbar, wobei der Flügel und/oder Propeller in der ausgefahrenen Position zumindest zum Teil zum Antrieb des amphibischen Kraftfahrzeugs, insbesondere zu Wasser oder in der Luft, beiträgt, und der mindestens eine Flügel und/oder Propeller in der eingefahrenen Position nicht zum Antrieb beiträgt. Werden also der mindestens eine Flügel und/oder der mindestens eine Propeller zur Fortbewegung aktuell nicht benötigt, so können diese auf platzsparende Weise in ihre eingefahrene Position bewegt werden. Hierzu können der mindestens eine Propeller und/oder der mindestens eine Flügel auch ein- und ausklappbar ausgebildet sein.
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Zudem können der mindestens eine Propeller und/oder der mindestens eine Flügel an beliebiger Position des amphibischen Kraftfahrzeugs angeordnet sein, beispielsweise kann der Propeller als Hut- oder Kuppelpropeller oder auch als Bodeneinheit ausgeführt sein. Zudem können der mindestens eine Propeller und/oder der mindestens eine Flügel auch zur Stabilität des amphibischen Kraftfahrzeugs beitragen und zusätzlich eine Gleichgewichts- sowie Lenkfunktion übernehmen.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der mindestens eine Flügel und/oder Propeller in der ausgefahrenen Position beweglich angeordnet ist, und insbesondere in seiner Position durch eine Steuereinrichtung des amphibischen Kraftfahrzeugs steuerbar ist. Der oder die Propeller bzw. der oder die Flügel können beispielsweise schwenkbar ausgebildet sein, um zusätzlich die erwähnte Lenk und/oder Gleichgewichtsfunktion bereitzustellen. So können vorteilhafterweise die Flügel und Propeller in besonders effiziente Weise neben einer Antriebsfunktion noch weitere Funktionen übernehmen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das amphibische Kraftfahrzeug eine gyroskopische Gleichgewichtseinheit auf. Durch diese gyroskopische Gleichgewichtseinheit kann das amphibische Kraftfahrzeug vorteilhafter Weise im Gleichgewicht gehalten werden, insbesondere auch unabhängig von dem Vorhandensein von Flügeln oder Propellern. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, alle Antriebe des amphibischen Kraftfahrzeugs, d. h. das mindestens eine umlaufende Rad und/oder die optionalen Propeller bzw. Flügel, zusätzlich durch diese gyroskopische Gleichgewichtseinheit je nach Bedarf mit anzusteuern.
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Zudem ist das amphibische Kraftfahrzeug vorzugsweise auch als eine autonom fahrende bzw. fortbewegte Mobilitätseinrichtung ausgebildet. Hierzu können bekannte autonome Fahrkonzepte in gleicher Weise auch für das amphibische Kraftfahrzeug umgesetzt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das amphibische Kraftfahrzeug einen Energiespeicher auf. Zum Laden dieses Energiespeichers stehen dabei wiederum vielfältige kombinierbare und flexibel einsetzbare Lademöglichkeiten bereit. Beispielsweise kann das amphibische Kraftfahrzeug eine induktive Ladeeinheit zum Laden des Energiespeichers aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das amphibische Kraftfahrzeug auch eine Solarzelleneinheit zum Laden des Energiespeichers aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Energiespeicher auch mittels Schleifkontakten ladbar sein.
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Um eine Solarzelleneinheit zum Laden bereitzustellen, kann beispielsweise eine Kuppel oder außer Außenhaut des amphibischen Kraftfahrzeugs teilweise oder vollständig in fotoelektrisch aktiver Ausführung realisiert werden. Diese Maßnahme ist insbesondere als zusätzliche Lademöglichkeit besonders vorteilhaft. Zum Laden des amphibischen Kraftfahrzeugs durch eine induktive Ladeeinheit kann es auch vorgesehen sein, dass das amphibische Kraftfahrzeug beispielsweise während der Fahrt auf einer Straße ladbar ist. Beispielsweise können Induktionsspulen in das umlaufende Rad integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann das amphibische Kraftfahrzeug auch einen Unterboden, in welchem mindestens eine horizontal angeordnete Spule zum induktiven Laden angeordnet ist, umfassen. Des Weiteren kann das amphibische Kraftfahrzeug auch derart ausgebildet sein, dass ein Energiefluss sowohl zum amphibischen Kraftfahrzeug als auch aus dem amphibischen Kraftfahrzeugs heraus bereitstellbar ist, d. h. eine bidirektionale Lademöglichkeit bereitgestellt ist. Auch kann beispielsweise eine straßenseitige Energiespur bereitgestellt sein. Zudem können elektromagnetische Wechselfelder den Routenverlauf des amphibischen Kraftfahrzeugs beeinflussen. Durch diese verschiedenen und kombinierbaren Ladekonzepte ist auch bezüglich der Energieversorgung des amphibischen Kraftfahrzeugs viel Flexibilität bereitgestellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines amphibischen Kraftfahrzeugs mit einer Passagierkabine und mindestens einem Rad zur Übertragung einer Antriebskraft auf einen Untergrund wird die Antriebskraft durch das als um die Passagierkabine umlaufendes Rad ausgebildetes Rad auf den Untergrund übertragen.
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Die in Bezug auf das amphibische Kraftfahrzeug und seine Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen amphibischen Kraftfahrzeug und seinen Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines amphibischen Kraftfahrzeugs in einer Frontansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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2 eine schematische Darstellung eines amphibischen Kraftfahrzeugs in einer Seitenansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Element mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines amphibischen Kraftfahrzeugs 10 in einer Frontansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das amphibische Kraftfahrzeug 10 weist eine Passagierkabine 12 auf, sowie mindestens ein um die Passagierkabine 12 umlaufendes Rad 14, wobei insbesondere in diesem Beispiel zwei umlaufende Räder 14 vorgesehen sind. Diese Umlaufräder 14 dienen hierbei der Übertragung einer Antriebskraft und/oder einem Drehmoment auf einen Untergrund. Die Umlaufräder 14 sind dazu um eine horizontal verlaufende Achse A rotierbar. Diese Umlaufräder 14 können dabei zum Umsetzen einer Lenkfunktion separat ansteuerbar ausgebildet sein. Hierzu kann es zudem vorgesehen sein, dass die Rotationsachse A in der horizontalen Ebene bewegt wird. Optional kann der Antrieb auch über ein konventionelles Rad oder eine zweirädrige Achse ausgeführt sein. Zusätzlich können zur Fortbewegung zu Wasser oder in der Luft auch weitere Antriebseinheiten vorgesehen sein, wie die hier in 1 dargestellten Propeller 16 und/oder Flügel 18.
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Die Propeller 16 können dabei zum Beispiel fest, insbesondere außenseitig an der Passagierkabine 12, angeordnet sein und zudem als Bodeneinheit ausgeführt sein, wie hier dargestellt, oder alternativ oder zusätzlich auch als Hut- bzw. Kuppeleinheit über der Passagierkabine 12, angeordnet sein. Um mehr Flexibilität zu bieten, können die Propeller 16 auch klappbar oder aus- und einfahrbar ausgestaltet sein, sodass diese je nach Bedarf in ihre ausgeklappte bzw. ausgefahrene Betriebsposition bringbar sind.
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Diese Propeller 16 ermöglichen damit eine drohnenähnliche Fortbewegung bzw. einen Luftantrieb als Klapppropeller. Die Propeller 16 können nicht nur für die Fortbewegung in der Luft, sondern in gleicher Weise auch zur Fortbewegung im bzw. auf dem Wasser ausgebildet sein. In gleicher Weise können auch die Flügel 18 ausklappbar ausgestaltet sein. Die Flügel 18 sowie die Propeller 16 eignen sich dabei nicht nur zu Fortbewegung bzw. für den Antrieb des amphibischen Kraftfahrzeugs 10, sondern können in gleicher Weise auch zur Stabilisierung beitragen und dabei eine Gleichgewichtsfunktion übernehmen. Zusätzlich kann durch die Flügel 18 bzw. die Propeller 16 vorteilhafterweise auch eine Lenkfunktion umgesetzt werden.
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Hierdurch ergeben sich zahlreiche, besonders flexibel einsetzbare, redundant ausführbare und in beliebiger Weise kombinierbare Antriebsmöglichkeiten, die zahlreiche verschiedene Kombinationen aus Belt, d. h. Umlaufräder 14, Propeller 16 und Flügel 18 ermöglichen. Zur Stabilisierung bzw. zur Umsetzung einer Gleichgewichtsfunktion können jedoch nicht nur die beschriebenen Flügel 18 oder Propeller 16 vorgesehen sein, vorteilhaft ist es vor allem, wenn das amphibische Kraftfahrzeug 10 zudem eine gyroskopische Gewichtseinheit aufweist. Hierzu können optional zusätzlich zu den Umlaufrädern 14 noch weitere rotierbare Elemente, die beispielsweise auch um eine vertikale Achse B (vergleiche 2) rotierbar ausgebildet sein können, was insbesondere durch die Pfeile 20 in 2 veranschaulicht werden soll. Eine solche gyroskopische Gleichgewichtseinheit kann zudem auch dazu verwendet werden, manche oder alle Antriebe, insbesondere die oben beschriebenen, des amphibischen Kraftfahrzeugs 10 anzusteuern bzw. zur Ansteuerung beizutragen, je nach Bedarf. Zusätzlich kann die gyroskopische Einheit auch entsprechende Gyro-Sensoren aufweisen, in Abhängigkeit von welchen die rotierbaren Elemente ansteuerbar sind, wozu beispielsweise wiederum eine geeignete Aktorik vorgesehen werden kann.
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2 zeigt dabei eine schematische Darstellung des amphibischen Kraftfahrzeugs 10 in einer Seitenansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel Erfindung. Das amphibische Kraftfahrzeug 10 kann weiterhin eine Energiespeicher- und Motoreinheit 22 aufweisen. Die durch die Energiespeicher- und Motoreinheit 22 bereitgestellte Energie kann beispielsweise durch ein hier exemplarisch dargestelltes Antriebselement 24 auf das oder die Umlaufräder 14 übertragen werden. Zudem kann das amphibische Kraftfahrzeug 10 auch eine Steuereinrichtungs- und Sensoreinheit 26 aufweisen, um die für die Fortbewegungsfunktionen nötigen Sensoren, sowie für die Ansteuerung der Antriebe und anderer Einheiten des amphibischen Kraftfahrzeugs 10 nötige Steuerung bereitzustellen. Für einen Direktantrieb und/oder zum Laden des Energiespeichers können ebenfalls verschiedene Lade- und Energieversorgungskonzepte bereitgestellt werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine Außenhaut 28 (vergleiche 1) vollständig oder auch nur teilweise in fotoelektrisch aktiver Ausführung realisiert ist, beispielsweise durch Solarzellen. Hierdurch wird eine besonders umweltschonende und vorteilhafte Lademöglichkeit, insbesondere als zusätzliche Lademöglichkeit, bereitgestellt. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise eine induktive Kopplungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche das amphibische Kraftfahrzeug 10 induktiv geladen werden kann. Diese kann in einem Unterboden des amphibischen Kraftfahrzeugs 10 mit zumindest einer horizontal angeordneten Spule für das induktive Laden ausgebildet sein. Auch können beispielsweise entsprechende Ladespulen 30 (vergleiche 1) im Belt, d. h. in den Umlaufrädern 14, integriert sein. Die über diese Induktionsspulen 30 aufgenommene Energie kann dann intern an einen Wandler abgeben werden, der die Speichereinrichtung 22, wie beispielsweise eine Batterie, lädt, inklusive Brems- oder Bergabfahrt. Auch kann straßenseitig ein magnetisches Wechselfeld bereitgestellt sein, wie zum Beispiel in Form einer lokalen kostenoptimierten Bereitstellung. Auch kann das amphibische Kraftfahrzeug 10 dazu ausgelegt sein, eine Routenwahl in Abhängigkeit von der straßenseitig bereitgestellten Versorgung bzw. Energiespur zu planen. Hierdurch kann vorteilhafterweise der Belt, d. h. die Umlaufräder 14, in Analogie zum Motorläuferprinzip arbeiten. Auch ist ein Laden mittels Schleifkontakten ähnlich einem Carrera Bahnprinzip denkbar.
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Im Allgemeinen kommen als Energieversorgungseinheiten beliebige Kombinationen aus Batteriespeicher, wasserstoffbasierter Energieerzeugung, hybrider Energieversorgung, beispielsweise mit entsprechender Strom-, Gas- und/oder Wasserstoff-Schnittstelle sowie das beschriebene induktive Laden und das Laden mit Solarzellen infrage.
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Insgesamt kann das amphibische Kraftfahrzeug 10 auch als sich vollkommen autonom fortbewegendes und navigierendes Kraftfahrzeug ausgestaltet sein, insbesondere autonom fahrend, schwimmend und/oder fliegend.
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Zudem kann das amphibische Kraftfahrzeug auch diverse Entertainment-Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann frontseitig ein Display 32, zum Bespiel ein OLED-Display, bereitgestellt sein. Dieses kann zum Bespiel semi-transparent in Form eines Augmented-Reality-Displays ausgebildet sein oder auch zur Projektion vollständig virtueller Umgebungen.
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Insgesamt wird durch die Erfindung und Ihre Ausgestaltungen ein amphibisches Kraftfahrzeug bereitgestellt, welches eine Vielzahl an Antriebs- und Lademöglichkeiten für eine amphibische und autonome Mobilität bereitstellt. Insbesondere werden hierdurch platzsparende, aerodynamisch günstige und redundante Antriebe mit einem neuen Individualverkehrskonzept ermöglicht, und zudem auch Schwarm-Mobilitätskonzepte unterstützt bzw. ermöglicht. Vor allem durch die Ausführung in kleinen Gefäßen, zum Beispiel in kugelförmiger oder Eier-förmiger Ausführung, wird eine besonders aerodynamische und strömungsgünstige, energieeffiziente Fortbewegung ermöglicht. Diese Fortbewegungsmöglichkeit wird dabei sowohl zu Land als auch in der Luft oder zu Wasser bereitgestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Amphibisches Kraftfahrzeug
- 12
- Passagierkabine
- 14
- Umlaufrad
- 16
- Propeller
- 18
- Flügel
- 20
- Pfeil
- 22
- Energiespeicher- und Motoreinheit
- 24
- Antriebselement
- 26
- Steuereinheits- und Sensoreinheit
- 28
- Außenhaut
- 30
- Induktionsspule
- 32
- Display
- A
- Horizontale Achse
- B
- Vertikale Achse
