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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2015 015 306 A1 ist ein Verfahren zur Verringerung von kinetosebedingten Störungen eines Insassen in einem Fahrzeug bekannt. Das Fahrzeug wird mittels eines Kurvenneigungssystems bei einer Kurvenfahrt an einer Kurvenaußenseite angehoben und auf einer Kurveninnenseite abgesenkt, wobei aus erfassten Fahrbahnunebenheiten resultierende dynamische Stöße und Bodenwellen reduziert werden und eine sportive Kennlinie einer Fahrdynamikregelung eingestellt wird. Weiterhin wird eine Hinterachslenkung zur gleichmäßigen Ausführung einer Querbewegung aktiviert, wobei eine künstliche hochfrequente Fahrbahnanregung in eine Fahrwerksregelung eingespielt wird. Ferner wird eine Anzeigeeinheit im Fahrzeug auf Kopfhöhe des Insassen positioniert oder ein Fahrzeugsitz wird relativ zu der Anzeigeeinheit positioniert. Zusätzlich werden Bilddaten einer Umgebungssensorik latenzfrei zumindest auf der Anzeigeeinheit ausgegeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Fahrzeug anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Fahrzeug gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das Fahrzeug umfasst zumindest eine Vorderachse, zumindest eine Hinterachse und zumindest eine Fahrgastzelle.
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Erfindungsgemäß ist die Vorderachse in einem ersten Fahrzeugmodul, die Hinterachse in einem zweiten Fahrzeugmodul und die Fahrgastzelle in einem in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem ersten Fahrzeugmodul und dem zweiten Fahrzeugmodul befindlichen dritten Fahrzeugmodul angeordnet. Dabei ist das dritte Fahrzeugmodul mittels eines ersten Drehlagers an dem ersten Fahrzeugmodul und mittels eines zweiten Drehlagers an dem zweiten Fahrzeugmodul drehbar um eine zumindest im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse ausgebildete Drehachse zwischen dem ersten und dem zweiten Fahrzeugmodul gelagert. Drehlagerachsen der Drehlager und die Drehachse verlaufen in einer Fahrzeugneutralposition innerhalb einer Ebene, welche in der Fahrzeugneutralposition normal zur Fahrzeugquerachse liegt, wobei die Drehlagerachsen die Drehachse jeweils schneiden. Weiterhin ist in der Fahrzeugneutralposition eine Drehlagerachse des ersten Drehlagers gegenüber der Drehachse einen spitzen Winkel bildend vorn nach oben geneigt. In der Fahrzeugneutralposition ist ferner eine Drehlagerachse des zweiten Drehlagers gegenüber der Drehachse einen spitzen Winkel bildend hinten nach oben geneigt. Zumindest eines der Drehlager weist einen Antrieb zur Erzeugung einer Drehbewegung des dritten Fahrzeugmoduls auf, wobei der Antrieb mit einer Steuereinheit gekoppelt ist, welche einen Drehwinkel des dritten Fahrzeugmoduls um die Drehachse in Abhängigkeit eines mittels eines Lenkrads eingestellten Lenkwinkels und/oder eines zu durchfahrenen Kurvenradius derart einstellt, dass die Fahrzeughochachse in Richtung eines Kurveninneren geneigt ist.
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Unter der Fahrzeugneutralposition wird dabei eine Position verstanden, in welcher das Fahrzeug auf einer ebenen Fläche mit im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufender Vorderachse und Hinterachse steht. In dieser Fahrzeugneutralposition ist das Fahrzeug zu einer Geradeausfahrt eingerichtet und das dritte Fahrzeugmodul befindet sich in einer ungeschwenkten Ausgangsposition, in welche eine Normale einer Boden- oder Dachfläche des dritten Fahrzeugmoduls senkrecht zu der ebenen Fläche verläuft.
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Das Fahrzeug zeichnet sich aufgrund der Einstellung des Drehwinkels des dritten Fahrzeugmoduls um die Drehachse durch einen hohen Fahrkomfort aus, da hierdurch während einer Kurvenfahrt auf Fahrzeuginsassen wirkende Querkräfte verringert werden. Weiterhin kann eine maximal mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit während einer Kurvendurchfahrung signifikant erhöht werden. Aufgrund der Neigung der Drehlagerachsen zu der Drehachse wird dabei erreicht, dass bei der Drehung des dritten Fahrzeugmoduls um die Drehachse automatisch eine Drehbewegung der Vorderachse und/oder Hinterachse zu einem Mittelpunkt einer Kurve erfolgt, wodurch eine verbesserte Fahrdynamik des Fahrzeugs realisiert wird und ein Lenk- und Spurdifferenzwinkel verringert werden können.
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Dabei kann das Fahrzeug beliebige Antriebskonzepte und beliebige Größen von Fahrgastzellen aufweisen.
Insbesondere bei autonom fahrenden Fahrzeugen, aber auch bei herkömmlich gesteuerten Fahrzeugen, kann aufgrund der Minimierung der Querkräfte zu einer Vermeidung oder zumindest Verringerung der so genannten Reiskrankheit oder Kinetose von Fahrzeuginsassen, auch bei rückwärtsgerichteten Sitzen erreicht werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine perspektivische und teiltransparente Ansicht eines Fahrzeugs in einer Fahrzeugneutralposition,
- 2 schematisch eine perspektivische und teiltransparente Ansicht eines ersten Fahrzeugmoduls und eines zweiten Fahrzeugmoduls des Fahrzeugs in der Fahrzeugneutralposition gemäß 1,
- 3 schematisch eine perspektivische und teiltransparente Ansicht eines dritten Fahrzeugmoduls des Fahrzeugs in der Fahrzeugneutralposition gemäß 1,
- 4 schematisch eine teiltransparente Seitenansicht des Fahrzeugs in der Fahrzeugneutralposition gemäß 1,
- 5 schematisch eine teiltransparente Draufsicht des Fahrzeugs gemäß 1 in einer geschwenkten Position der Fahrzeugmodule,
- 6 schematisch eine perspektivische und teiltransparente Ansicht des Fahrzeugs gemäß 1 in der geschwenkten Position der Fahrzeugmodule,
- 7 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugchassis mit einem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs gemäß 1 in der geschwenkten Position der Fahrzeugmodule,
- 8 schematisch eine perspektivische und teiltransparente Ansicht des Fahrzeugrahmens des Fahrzeugs gemäß 7 in der geschwenkten Position der Fahrzeugmodule und
- 9 schematisch eine perspektivische und teiltransparente Ansicht des Fahrzeugchassis mit dem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs gemäß 7 der Fahrzeugneutralposition.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 sind eine perspektivische und teiltransparente Ansicht eines Fahrzeugs 1 in einer Fahrzeugneutralposition sowie ein Fahrzeugkoordinatensystem mit einer Fahrzeuglängsachse X, einer Fahrzeugquerachse Y und einer Fahrzeughochachse Z dargestellt. Das Fahrzeug 1 umfasst drei Fahrzeugmodule 2, 3, 4, wobei 2 ein erstes Fahrzeugmodul 2 und ein zweites Fahrzeugmodul 3 zeigt. In 3 ist ein drittes Fahrzeugmodul 4 dargestellt.
4 zeigt das Fahrzeug 1 in einer teiltransparenten Seitenansicht in der Fahrzeugneutralposition.
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Das erste Fahrzeugmodul 2 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vorderachse 2.1 und ein Technikmodul 2.2. Das Technikmodul 2.2 umfasst eine Antriebs- und Steuerungstechnik, insbesondere Komponenten zur Realisierung eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs 1. Dies umfasst beispielsweise eine beliebig ausgebildete Antriebseinheit, beispielsweise zumindest eine Verbrennungskraftmaschine, zumindest einen Elektromotor, zumindest eine Brennstoffzelle, Kombinationen aus diesen und/oder zumindest eine Energiespeichereinheit. Beispielsweise ist mit der Vorderachse 2.1 ein Elektromotor zum Antrieb dieser gekoppelt und zumindest ein Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie zum Betrieb des Elektromotors vorgesehen.
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Das zweite Fahrzeugmodul 3 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Hinterachse 3.1 und ein Technikmodul 3.2. Das Technikmodul 2.2 umfasst eine Antriebs- und Steuerungstechnik, insbesondere Komponenten zur Realisierung eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs 1. Dies umfasst beispielsweise eine beliebig ausgebildete Antriebseinheit, beispielsweise zumindest eine Verbrennungskraftmaschine, zumindest einen Elektromotor, zumindest eine Brennstoffzelle, Kombinationen aus diesen und/oder zumindest eine Energiespeichereinheit. Beispielsweise ist mit der Vorderachse 2.1 ein Elektromotor zum Antrieb dieser gekoppelt und zumindest ein Akkumulator zur Speicherung elektrischer Energie zum Betrieb des Elektromotors vorgesehen.
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Es ist möglich, dass die Vorderachse 2.1 und/oder die Hinterachse 3.1 angetrieben sind und dass Energiespeicherspeichereinheiten in dem ersten und/oder zweiten Fahrzeugmodul 2, 3 angeordnet sind.
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Das dritte Fahrzeugmodul 4 umfasst eine Fahrgastzelle 4.1 und ist in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem ersten Fahrzeugmodul 2 und dem zweiten Fahrzeugmodul 3 angeordnet, wobei das dritte Fahrzeugmodul 4 in nicht näher dargestellter Weise Scharniertüren und/oder Schiebetüren an einer oder beiden Seiten umfasst. Im dritten Fahrzeugmodul 4 ist in einer möglichen Ausgestaltung zumindest eine Energiespeichereinheit und/oder zumindest eine Steuereinheit zur Versorgung und/oder Steuerung der Technikmodule 2.2, 3.2 angeordnet.
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Die Fahrgastzelle 4.1 umfasst eine in Fahrtrichtung gerichtete Sitzanordnung mit drei Sitzen dargestellt. Es sind jedoch auch Sitzanordnungen mit einer anderen Anzahl an Sitzen möglich. Beispielsweise kann das Fahrzeug 1 auch als Bus zum Transport einer Vielzahl von Personen ausgebildet sein.
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In einer nicht näher dargestellten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass Fahrzeuginsassen in Querrichtung oder entgegen einer Fahrtrichtung in der Fahrgastzelle 4.1 sitzen.
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Das dritte Fahrzeugmodul 4 ist dabei mittels eines ersten Drehlagers 5 an dem ersten Fahrzeugmodul 2 und mittels eines zweiten Drehlagers 6 an dem zweiten Fahrzeugmodul 3 drehbar um eine zumindest im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuglängsachse X ausgebildete Drehachse D zwischen dem ersten und dem zweiten Fahrzeugmodul 2, 3 gelagert.
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Unter der Fahrzeugneutralposition wird dabei eine Position verstanden, in welcher das Fahrzeug 1 auf einer ebenen Fläche mit im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerachse Y verlaufender Vorderachse 2.1 und Hinterachse 3.1 steht. In dieser Fahrzeugneutralposition ist das Fahrzeug 1 zu einer Geradeausfahrt eingerichtet und das dritte Fahrzeugmodul 4 befindet sich in einer ungeschwenkten Ausgangsposition, in welche eine Normale einer Boden- oder Dachfläche des dritten Fahrzeugmoduls 4 senkrecht zu der ebenen Fläche verläuft.
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In der dargestellten Fahrzeugneutralposition verlaufen Drehlagerachsen DA1, DA2 der Drehlager 5, 6 und die Drehachse D innerhalb einer Ebene verlaufen, welche in der Fahrzeugneutralposition normal zur Fahrzeugquerachse Y liegt. Dabei schneiden die Drehlagerachsen DA1, DA2 die Drehachse D jeweils und die erste Drehlagerachse DA1 ist gegenüber der Drehachse D einen spitzen Winkel α bildend vorn nach oben geneigt. Ferner ist die zweite Drehlagerachse DA2 gegenüber der Drehachse D einen spitzen Winkel β bildend hinten nach oben geneigt.
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Zumindest eines der Drehlager 5, 6 weist einen nicht gezeigten Antrieb zur Erzeugung der Drehbewegung des dritten Fahrzeugmoduls 4 auf, wobei der Antrieb mit einer ebenfalls nicht gezeigten Steuereinheit gekoppelt ist, welche einen Drehwinkel des dritten Fahrzeugmoduls 4 um die Drehachse D in Abhängigkeit eines mittels eines Lenkrads eingestellten Lenkwinkels und/oder eines zu durchfahrenen Kurvenradius derart einstellt, dass die Fahrzeughochachse Z in Richtung eines Kurveninneren geneigt ist. Dabei ist der zumindest eine Antrieb zur Erzeugung der Drehbewegung elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch ausgebildet. Die Drehlager 5, 6 umfassen beispielsweise einen Bolzen und ein Lager zur drehbaren Lagerung des Bolzens und bilden insbesondere eine innenliegende Achslagerung mit Bolzen und Lager. Alternativ kann zumindest eines der Drehlager 5, 6 als Drehkranz ausgebildet sein.
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Dabei erfolgt die Drehbewegung insbesondere in der Art, dass auf die Fahrzeuginsassen eine minimal Querkraft während einer Durchfahrung einer Kurve einwirkt. Gleichzeitig wird ein Lenkdifferenzwinkel reduziert. Parameter für die Einstellung der Drehbewegung vom dritten Fahrzeugmodul relativ zum ersten und zweiten Fahrzeugmodul 2, 3 werden beispielsweise anhand von in hochgenauen digitalen Straßenkarten eines Navigationsgeräts vorhandenen Informationen ermittelt. Aus der möglichen Kurvengeschwindigkeit, welche beispielsweise im System unter Berücksichtigung von Reibwerten, Wetterbedingungen, einer Temperatur und anderen Größen hinterlegt ist, wird ein idealer Neigungswinkel zwischen der Fahrzeughochachse Z und einer Fahrbahnoberfläche ermittelt und eingestellt.
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Da die Möglichkeit besteht, dass ein realer Kurvenradius von einem rechnerisch eingestellten Wert der Drehbewegung abweichen kann, kann eine Lenkbewegung und/oder Lenkkorrektur erforderlich sein. Hierbei werden die Vorderachse und/oder die Hinterachse gelenkt.
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Aufgrund der in der Fahrzeugneutralposition geneigt zur Drehachse D verlaufenden Drehlagerachsen DA1, DA2 ergibt sich eine Zwangsbewegung des ersten und des zweiten Fahrzeugmoduls 2, 3 und somit der Vorderachse 2.1 und der Hinterachse 3.1 zum Kurvenmittelpunkt hin. Hieraus resultiert eine weitere Verringerung des Lenkdifferenzwinkels und somit eine Verbesserung einer Fahrstabilität des Fahrzeugs 1.
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Bei einer manuellen Steuerung des Fahrzeugs 1 ergibt sich bei größerer Fahrsicherheit ein intensiver erlebbarer Fahrspaß, da sich das Fahrzeug zumindest nahezu querkraftfrei wie ein Motorrad durch die Kurven bewegen lässt. Zur Steuerung ist hierbei beispielsweise ein so genanntes Drive-by-wire-System vorgesehen.
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Zu einer weiteren Verbesserung der Fahrstabilität und des Komforts des Fahrzeugs 1 ist in einer möglichen Ausgestaltung vorgesehen, dass das Fahrzeug eine Luftfederung oder hydropneumatisches Fahrwerk aufweist. Auch kann das Fahrwerk als so genanntes aktives Fahrwerk ausgebildet sein, so dass eine Federung und/oder Dämpfung an aktuelle Fahrbahnbedingungen angepasst werden kann.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das dritte Fahrzeugmodul 4 zur Erleichterung eines Ein- und Austeigens der Fahrzeuginsassen in eine entsprechende Richtung geschwenkt wird.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass während eines Fahrzeugstillstands die Drehbewegung des dritten Fahrzeugmoduls 4 in Abhängigkeit eines innerhalb des Fahrzeugs 1 ausgeführten Computerspiels durchgeführt wird, um innerhalb des Computerspiels dargestellte Bewegungen nachzuahmen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um interaktive Computerspiele mit einem so genannten Force Feedback.
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In 5 ist eine teiltransparente Draufsicht des Fahrzeugs 1 gemäß 1 in einer geschwenkten Position der Fahrzeugmodule 2 bis 4 dargestellt. 6 zeigt eine perspektivische und teiltransparente Ansicht des Fahrzeugs 1 gemäß 1 in der geschwenkten Position der Fahrzeugmodule 2 bis 4.
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Beispielsweise ist das dritte Fahrzeugmodul 4 um 20 ° mit der Fahrzeughochachse Z gegenüber der Fahrzeugneutralposition in Richtung des Kurvenmittelpunkts geschwenkt. Das erste und zweite Fahrzeugmodul 2, 3 sind aufgrund des Verschwenkens des dritten Fahrzeugmoduls 4 und aufgrund der in der Fahrzeugneutralposition geneigt zur Drehachse D verlaufenden Drehlagerachsen DA1, DA2 ebenfalls verschwenkt, jedoch zur Fahrzeuglängsachse X in Richtung des Kurvenmittelpunkts.
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugchassis mit einem Fahrzeugrahmen 7 des Fahrzeugs 1 gemäß 1 in der geschwenkten Position der Fahrzeugmodule 2 bis 4, wobei der Fahrzeugrahmen 7 einen ersten Rahmenabschnitt 7.1 für das erste Fahrzeugmodul 2, einen zweiten Rahmenabschnitt 7.2 für das zweite Fahrzeugmodul 3 und einen dritten Rahmenabschnitt 7.3 für das dritte Fahrzeugmodul 4 umfasst.
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In 8 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugchassis mit dem Fahrzeugrahmen 7 des Fahrzeugs 1 gemäß 7 in der geschwenkten Position der Fahrzeugmodule 2 bis 4 dargestellt, wobei die Vorderachse 2.1, die Hinterachse 3.1 und die Technikmodule 2.2., 3.2 nicht dargestellt sind.
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9 zeigt eine perspektivische und teiltransparente Ansicht des Fahrzeugchassis mit dem Fahrzeugrahmen 7 des Fahrzeugs 1 gemäß 7 der Fahrzeugneutralposition.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrzeugmodul
- 2.1
- Vorderachse
- 2.2
- Technikmodul
- 3
- Fahrzeugmodul
- 3.1
- Hinterachse
- 3.2
- Technikmodul
- 4
- Fahrzeugmodul
- 4.1
- Fahrgastzelle
- 5
- Drehlager
- 6
- Drehlager
- 7
- Fahrzeugrahmen
- 7.1
- Rahmenabschnitt
- 7.2
- Rahmenabschnitt
- 7.3
- Rahmenabschnitt
- D
- Drehachse
- DA1
- Drehlagerachse
- DA2
- Drehlagerachse
- X
- Fahrzeuglängsachse
- Y
- Fahrzeugquerachse
- Z
- Fahrzeughochachse
- α
- Winkel
- β
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015015306 A1 [0002]
