DE102020100441A1

DE102020100441A1 - Wasserfahrzeug mit Austauschakku

Info

Publication number: DE102020100441A1
Application number: DE102020100441.9A
Authority: DE
Inventors: Simon Rose; Detlef Klages; Janko Duch; Martin Oser
Original assignee: Jamade Germany GmbH
Current assignee: Jamade Germany GmbH
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-07-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Wasserfahrzeug mit einem Fahrzeuggehäuse 2 auf dem ein Benutzer zumindest teilweise aufliegt, sitzt oder sich aufstellt, mindestens einem in dem Fahrzeuggehäuse 2 angeordneten Elektromotor, der über eine Welle eine geschützte Wasserschraube antreibt, mindestens ein Akkumulator 29 zur Energieversorgung des Elektromotors mit einem Versorgungsstrom sowie ein in dem Fahrzeuggehäuse 2 angeordnetes Steuergerät zur Steuerung des mindestens einen Elektromotors.Zur Vereinfachung des Akkutauschs, insbesondere auch zu Anpassung an neuere Akkugenerationen schlägt die Erfindung vor, dass der mindestens eine Akkumulator 29 in einem Akkubehälter 4 einsetzbar ist, dass der Akkubehälter 4 mit dem Fahrzeugkörper verbindbar ausgebildet ist, dass der Akkubehälter 4 und das Fahrzeuggehäuse 2 jeweils wasserdicht gekapselt sind und dass der Akkubehälter 4 und der Fahrzeugkörper 2 zur Stromübertragung ausschließlich über eine Stromleitung miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Wasserfahrzeug mit einem Fahrzeuggehäuse, auf dem ein Benutzer zumindest teilweise aufliegt, sitzt oder sich aufstellt, , mindestens einem in dem Fahrzeuggehäuse angeordneten Elektromotor, der eine vorzugsweise durch das Fahrzeuggehäuse geschützte Wasserschraube antreibt, mindestens einer wieder aufladbaren Batterie zur Energieversorgung des Elektromotors sowie einem in dem Fahrzeuggehäuse angeordneten Steuergerät zur Steuerung des Elektromotors, des Displays und der Sensorik, also einer wiederaufladbaren Batterie.
Stand der Technik
Ein derartiges Wasserfahrzeug ist beispielsweise aus der DE 10 2004 049 615 B4 bekannt und wird unter der Marke „SeaBob“ vertrieben. Der Antrieb ist ähnlich wie bei einem Jetski ausgebildet, wobei in dem Fahrzeuggehäuse ein Elektromotor aufgenommen ist, der die Wasserschraube antreibt, welche durch einen umgebenden Bereich des Fahrzeuggehäuses so aufgenommen ist, dass der Benutzer nicht mit der Wasserschraube in Berührung kommen kann. Die mindestens eine Wasserschraube beschleunigt somit durch die Rotation im Wasser das Wasserfahrzeug.
Üblicherweise hält sich der Benutzer liegend an dem Wasserfahrzeug fest, wozu seitlich von einer Auflagefläche Handgriffe mit Betätigungsbegriffen vorgesehen sind. Zwischen den Handgriffen ist ein Display bzw. ein „Feld angeordnet‟, über welches der Benutzer Betriebseigenschaften wie aktuelle Abladung der Akkumulatoren, Leistung und dergleichen visualisiert und über Regler regeln kann.
Nachteile am Stand der Technik
Die Energieversorgung erfolgt somit über Batterien oder besser Akkumulatoren (Akkus), also wiederaufladbare Energiespeicher, welche den Strom für den Antrieb des mindestens einen Elektromotor bereitstellen und welche über das Steuergerät vom Benutzer geregelt die Leistung der Akkumulatoren an den mindestens einen Elektromotor abgeben.
Fehleranfällig ist dabei insbesondere der Akku selbst, insbesondere die korrekte und ausreichende Abdichtung den umgebenden Medien, insbesondere dem aggressiven Salzwasser. Untersuchungen zeigen, dass man mit ausreichend Kleber und Dichtungsmaterial letztendlich jeden Akkumulator abdichten kann. Dieses ist aber relativ aufwendig und erschwert den Wechsel von Akkus, insbesondere auch den Wechsel an neuere Akkugenerationen, die sich derzeit aufgrund der höheren Leistungsausbeute in ständiger Weiterentwicklung befinden. Problematisch ist auch die noch relativ lange Ladezeit der Akkumulatoren, die derzeit regelmäßig 3 bis 4 Stunden beträgt.
Aufgabe / technisches Problem
Ausgehend von dem eingangs zitierten Stand der Technik und den damit verbundenen Nachteilen liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zumindest teilweise, wenn nicht sogar vollständig zu vermeiden und insbesondere ein Wasserfahrzeug der eingangs genannten Art vorzusehen, welches ein besonders einfaches Auswechseln der Akkumulatoren ermöglicht.
Erfindung
Diese Aufgabe wird bereits durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst; bevorzugte, aber nicht zwingende Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
In der einfachsten Ausführungsform ist der mindestens eine Akkumulator in einen Akkubehälter einsetzbar, der mit dem Fahrzeugkörper verbindbar oder verbunden ist, sowohl der Akkubehälter als auch das Fahrzeuggehäuse sind jeweils wasserdicht gekapselt und der Akkubehälter ist mit dem Fahrzeugkörper zur Stromübertragung ausschließlich über eine Stromleitung verbunden. Der Akkubehälter und das Fahrzeuggehäuse stellen also vollständig gekapselte, also in sich geschlossene Systeme dar, die nur über die Stromleitung miteinander verbunden sind.
Dieses ermöglicht insbesondre eine besonders einfache Anpassung an neu entwickelte Akkumulatoren, weil nur noch der Akkumulator in dem Akkubehälter gewechselt werden muss. Eine Anpassung der Software ist nicht notwendig, weil von den Akkus nur die Stromleitungen verwendet werden.
Erfindungsgemäß sind der Akkubehälter also zur Aufnahme des mindestens einen Akkumulator und das Fahrzeuggehäuse zur Aufnahme der Steuerung, des mindestens einen Elektromotors, des Displays zum Anzeigen der Leistungs- und Betriebsinformationen und eventuell zur Steuerung der Betriebsparameter ausgebildet, so dass das Akkugehäuse lediglich über die Stromleitung zur Stromübertragung elektrisch miteinander verbunden sind.
Somit stellen der Akkubehälter und das Fahrzeuggehäuse ansonsten in sich geschlossene, mediendichte Gehäuse dar, die vorzugsweise nur über eine mediendicht abgedichtete Revisionsöffnung zugänglich sind. Dieses vereinfacht die Wartung und reduziert die Fehlerermittlung bei eventuellen Leckagen erheblich.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Stromleitung mehrere getrennte Kabel umfassen kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform mit zwei in dem Akkubehälter angeordneten Akkumulatoren umfasst die Stromleitung insgesamt vier einzelne Kabel, also jeweils ein Pluskabel und ein Minuskabel zugeordnet zu jedem Akkumulator.
Da bei der bevorzugten Ausführungsform der Akkubehälter beweglich an dem Fahrzeuggehäuse befestigt ist, ist es zweckmäßig, wenn die Stromleitung ein gewisses Spiel oder ein Übermaß an Länge aufweist, um eine problemlose Bewegung des Akkubehälters im Verhältnis zu dem stationären Fahrzeuggehäuse zu ermöglichen.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Akkubehälter schwenkbar in dem Fahrzeuggehäuse befestigt, insbesondere am Bug-Ende des Fahrzeugkörpers schwenkbar um eine so definierte Schwenkachse drehbar befestigt, die sich vorzugsweise quer zur Längsachse des Wasserfahrzeugs erstreckt. Somit kann der Akkubehälter aus einer in dem Fahrzeugkörper eingebauten Einbaulage, in welcher der Akkubehälter in den Fahrzeugkörper integriert ist und im Idealfall mit dem Fahrzeugbehälter eine optisch geschlossene Einheit bildet, in eine Wechselstellung überführbar, in welcher der Akkubehälter aus der Einbaulage z.B. nach oben geklappt ist und somit den Zugang zu den in diesem aufgenommenen mindestens einen Akkumulator über die Revisionsöffnung ermöglicht.
Bevorzugt ist der Akkubehälter so in das Fahrzeuggehäuse integriert, dass ein Öffnen des Fahrzeugbehälters über die Revisionsöffnung nur in der Wechselstellung möglich ist, also einen Zugang zu der Revisionsöffnung nur dann ermöglicht, wenn sich der Akkubehälter in der Wechselstellung und nicht in der Einbaulage befindet.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Akkubehälter in den Bugbereich des Wasserfahrzeugs integriert und erstreckt sich vom Bug bis zu einem etwa mittig entlang der Längsachse angeordneten Kontrollbereich, der die Halter und Regler für den Benutzer aufweist, und an dich sich weiter in Richtung des Hecks ein Auflagebereich anschließt, auf welchem der Benutzer aufliegt oder sitzt. In Längsrichtung ist das Wasserfahrzeug also aufgebaut aus dem Bugbereich, welcher sich in Fahrtrichtung zum Heck erstreckend nach oben verbreitert und bis zu dem Haltebereich, dort abfällt und zwei seitliche Haltegriffe aufweist, die sich runter erstrecken bis auf einen Auflagebereich, der sich von etwa der Mitte des Wasserfahrzeugs bis zum Heck mit einer Benutzerauflagefläche erstreckt. Zwischen den Haltegriffen ist bevorzugt ferner ein Display für die Steuerung und Kontrolle des Wasserfahrzeugs angeordnet. Der Akkubehälter ist somit bevorzugt Bestandteil des Bugs, insbesondere aus diesem nach oben aufklappbar ausgebildet.
Bei der bevorzugten Ausführungsform erfolgt die drehbare Verbindung des Akkubehälters mit dem Fahrzeuggehäuse über eine Gewindestange, welche sich quer erstreckend zur Längsachse des Fahrzeuggehäuses und des Akkubehälters zwischen den beiden Bauteilen erstreckt. Bevorzugt ist die Gewindestange in zwei Haltevorsprünge seitlich an dem Fahrzeuggehäuse eingeschraubt und erstreckt sich durch eine rohrförmige Gewindestangenaufnahme an dem Akkubehälter, die insbesondere am vorderen Ende des Akkubehälters quer erstreckend zur Längsachse in diesem ausgebildet, insbesondere angeformt ist.
Ausführungsformen umfassen als Haltemittel oder Auflager, welche die Akkubehälter nach dem Überführen aus der Einbaulage in die Wechselstellung in Letzterer halten, um einen einfachen Zugang zu der Revisionsöffnung und somit ein leichtes, vorzugsweise zweihändiges Wechseln der Akkus zu ermöglichen, also nur durch den Benutzer selber ohne weitere Personen.
Diese Haltemittel können z.B. als Finger oder Laschen ausgebildet sein, welche nach Überführen des Akkubehälters aus der Einbaulage in die Wechselstellung den Akkubehälter in der Wechselstellung halten, damit die Revisionsöffnung für den Benutzer gut zugänglich ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind diese Finger oder Laschen federgespannt, was bedeutet, dass diese unter Vorspannung seitlich an dem Akkubehälter anliegen, wenn dieser in der Einbaulage ist. Wird dieser in die Wechselstellung überführt, können die Finger seitlich in den Bereich zwischen Akkubehälter und den so gebildeten Freiraum eintauchen, sodass die Finger den Akkubehälter in der vorzugsweise angehobenen Wechselstellung halten. Erst nach Rückführen der Finger in die federvorgespannte Position kann der Akkubehälter wieder in die Einbaulage abgesenkt werden. Bevorzugt sind zwei solche Finger bzw. Laschen beidseitig am Fahrzeuggehäuse vorgesehen und greifen beidseitig unter den Akkubehälter in der Wechselstellung.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform ist an der Revisionsöffnung eine elastische Dichtung vorgesehen, auf welche eine Dichtungsplatte dichtend aufsetzbar ist.
Bevorzugt erfolgt die Befestigung des mindestens einen Akkus innerhalb des Akkubehälters über eine Akkuschiene, wie diese beispielsweise aus dem Bereich der Elektrofahrräder bekannt ist und für welche auch die ersten Standardisierungstendenzen erkennbar sind. Eine solche Akkuschiene besteht aus zwei miteinander verbindbaren Elementen, nämlich eine Halteschiene, der in dem Akkubehälter montiert ist und eine Akkuaufnahme, die den Akku aufnimmt und mit der Halteschiene lösbar verbindbar ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfasst diese Akkuschiene mehrere in Längsrichtung der Abschlussschiene hintereinander angeordnete und paarweise von der Mittellängsachse beabstandete Einstecköffnungen, in welche Einstecknasen an dem Akku oder dem komplementären Schienenpartner angeordnet sind, die in Einbaulage, also in die Stecköffnungen von oben einsteckbar sind und durch Ausführen einer Translationsbewegung in die Einbaulage überführbar sind. Bevorzugt ist die Akkuschiene an dem in Einbaulage vorderen Ende mit einem Stecker-/Buchsen-System ausgebildet, welche also in der Einbaulage elektrisch verbindend ineinander eingreifen.
Ausführungsformen des Akkubehälters umfassen, dass beim Aufsetzen der Dichtungsplatte auf die Revisionsöffnung, also die mediendichte Verbindung der Dichtungsplatte mit dem Akkubehälter, der mindestens eine Akku in die Einbaulage überführt wird. Bevorzugt wird der Akku nach vorne geschoben. Oder anders ausgedrückt: Das Verschließen des Akkubehälters mit der Dichtungsplatte ist nur im Wege der korrekten Anordnung des Akkus auf der komplementären Akkuschiene möglich, weil beim Andrücken der Dichtungsplatte auf die Revisionsöffnung des Akkubehälters der Akku in die Verrastung an der Akkuschiene und der Stecker-/Buchsen-Verbindung am Vorderende zwischen Akkuschiene und Akku eingeschoben wird und nur in dieser Position das Verschließen des Akkubehälters mit der Dichtungsplatte möglich ist.
Vorzugsweise umfasst die Dichtungsplatte einen Drehverschluss, mit welchem die Dichtungsplatte in der Solleinbaulage, also in der Schließstellung verschließbar ist. Der Drehverschluss ist um eine sich senkrecht auf der Ebene der Dichtungsplatte erstreckende Drehachse drehbar im Verhältnis zur Dichtungsplatte und ist bevorzugt als weitere Platte drehbar im Verhältnis zur Dichtungsplatte auf dieser angeordneten, wozu die Dichtungsgehäuse vorzugsweise eine mittige Drehbuchse aufweisen, um welche der Drehverschluss im Verhältnis zu der stationären Dichtungsplatte drehbar ist, z.B. um 45°. Somit ist auch die korrekte Ausrichtung der Dichtungsplatte in der Schließstellung eindeutig ersichtlich für einen Benutzer.
Zur einfachen Abdichtung sieht die bevorzugte Ausführungsform ein zwischen der Dichtung und dem Drehverschluss ausgebildetes Distanzmittel vor, welches besonders bevorzugt ausgebildet ist als Schraubzylinder, der vorzugsweise werkzeuglos von Hand eingestellt werden kann, wobei sich die Dichtungsplatte und der Drehverschluss durch die Betätigung des Distanzmittels relativ zueinander beabstandet werden und der am Fahrzeugkörper angreifende Drehverschluss die Dichtungsplatte auf die Dichtung der Revisionsöffnung presst.
Die Durchführung der Stromkabel durch den Akkubehälter und das Fahrzeuggehäuse erfolgt bevorzugt über abdichtenden Kabeldurchführungen, vorzugsweise ausgebildet als elastische Formkörper, die in Öffnungen in den Fügepartnern einsetzbar sind und ein gewisses Übermaß aufweisen, so dass diese dichtend an den Fügeflächen der Fügepartner (Akkubehälter, Fahrzeuggehäuse, Kabel) anliegen.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform sind diese Kabeldurchführungen als Kabelbuchsen ausgebildet, die eine innere Kabeldichtung mit Kabeldurchgangsöffnungen für die Kabel umfassen, wobei diese Kabelbuchse an einem in Einbaulage oberen Ende ferner einen Flansch oder Kragen aufweisen kann, der gegen einen komplementären Anlagerand an den Fügepartner anlegbar ist. In der einfachsten Ausgestaltung wird diese auch elastische ausbildbare Kabelbuchse also in eine entsprechende Aufnahmeöffnung in dem Fügepartner eingesetzt und kann zusätzlich in dieser verklebt werden. Sodann werden die Kabel durch die Kabelöffnungen in der Kabelbuchse hindurchgesteckt. Eine besonders gute Abdichtung ist realisierbar, wenn der Bereich um die Kabel mit einem Dichtmittel versehen wird, vorzugsweise einem 2-Komponenten-Harz, wozu die Kabelbuchse einen Aufnahmebereich für das Dichtmittel aufweisen kann, in welchen das Dichtmittel also eingegossen und die Kabel umschließend trocknen kann. Bevorzugt ist der Aufnahmebereich als Mulde oder Vertiefung ausgebildet.
Die Kabelöffnungen umfassen bevorzugt einen buchsenartig ausgebildeten, äußeren Einsteckbereich, mit welchem diese in einer Aufnahmeöffnung des Fügepartners (Fahrzeuggehäuse oder Batteriebehälter) verklebt werden und mit einem von dem Einsteckbereich umfänglich umschlossenen Kabeldurchgangsbereich mit mindestens einer Kabeldurchgangsöffnung. Der Einsteckbereich ist bevorzugt aus einem ersten Kunststoff gefertigt, z.B. ein PLA-HT, und der innere Kabeldurchgangsbereich aus einem zweiten Kunststoff, der weicher als der Kunststoff des äußeren Einsteckbereichs ist, vorzugsweise ein TPU 95 (Shore-Härte 95). Diese Kabeldurchführung wird in der besonders bevorzugten Ausführungsform gedruckt in einem Duplex-Druckverfahren.
Bei einer besonders bevorzugten und besonders dichten Weiterentwicklung sind die Stirnenden der Kabeldurchführungen mit den in den Kabeldurchgängen angeordneten Kabeln zusätzlich mit einem -Komponenten-Harz vergossen, insbesondere einem 2-Komponenten-Harz, z.B. Y16. Zur Vereinfachung des Abdichtungsprozesses sind die Stirnenden vorzugsweise mit Mulden versehen, in welche die korrekte Menge des flüssigen Harzes besonders einfach eingefüllt werden kann.
Überhaupt wird das gesamte Fahrzeuggehäuse und der Akkubehälter besonders bevorzugt im 3-D Druck hergestellt. Besonders bevorzugte Materialien zur Fertigung der Gehäuse sind PLA HT, welches sowohl seewasserbeständig, UV-beständig und für Temperaturen über 115 Grad Celsius geeignet ist.
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass der Akkubehälter mit den darin aufgenommenen Akkus vollständig abgedichtet, also geschlossen ist und nur das Stromkabel mit dem Fahrzeuggehäuse verbindbar ist, z. B. über eine Steckerverbindung. Bei dieser Ausgestaltung wird der gesamte Akkubehälter an dem Fahrzeuggehäuse gewechselt und es muss lediglich die Stromleitung eingesteckt und abgedichtet werden, z.B. über eine Steckerverbindung, Gummimanschette oder dergleichen.
Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum besonders einfachen Wechseln der Akkus für ein Wasserfahrzeug, insbesondere das zuvor beschriebene Wasserfahrzeug. Dabei besteht das weitere technische Problem, diesen Akkuwechsel möglichst so zu realisieren, dass er von dem Benutzer selber durchgeführt werden kann, für den Wechsel also keine Hilfe eines weiteren Benutzers benötigt wird. Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt dieses durch zwei drehbare, vorzugsweise federgespannte Auflager oder Finger, welche seitlich an dem Fahrzeuggehäuse angeordnet sind, vorzugsweise an dem Fahrzeuggehäuse befestigt sind und unter Federspannung seitlich an dem Akkubehälter anliegen. Diese Finger sind um Drehachsen drehbar aus einer Ruhelage, bei welcher sich die Finger mit einer Fingerlängsachse in Längsachse zum Wasserfahrzeug erstrecken, in eine Winkelstellung von etwa 90 Grad zur Ruhelage, bei welcher sich die Finger mit der Fingerlängsachse somit quer zur Längsachse des Wasserfahrzeugs erstrecken.
Für den Akkuwechsel wird zunächst ein Finger, z.B. der rechte Finger, aus der sich in Fahrzeugrichtung erstreckenden Ruhelage seitlich quer zu dieser Ruhelage abgewinkelt und in dieser abgewinkelten Stellung gegen die Federkraft fixiert, z.B. durch eine Rastnase.
Sodann wird der zweite Finger von dem Benutzer aus der sich in Fahrzeugrichtung erstreckenden Ruhelage ebenfalls seitlich quer zur Fahrtrichtung abgewinkelt und dort festgehalten mit der ersten Hand.
Sodann kann der Akkubehälter aus der Einbaulage mit der anderen Hand angehoben in die Wechselstellung, in welcher dieser etwa um 45° aus der Einbaulage nach oben erstreckt
Wenn der Benutzer sodann den zweiten Finger loslässt, schnellt dieser federgespannte Finger zurück in die Ruhelage und der Benutzer kann den Akkubehälter auf den Finger auflegen. Eine besonders genaue Fixierung des Akkubehälters auf diesem Finger kann dadurch realisiert werden, dass zwischen dem Akkubehälter und dem Finger ein komplementärer Formschluss zwischen den Fügepartner realisiert ist, z.B. durch eine Mulde und einen komplementären Vorsprung, welche in der abgesenkten Stellung ineinander eingreifen. Somit liegt der Akkubehälter also in der Wechselstellung auf den Fingern auf.
Sodann kann der Benutzer die Verschlussplatte des Akkubehälters öffnen, die Akkus wechseln durch einfaches Herausziehen, sodann die Verschlussplatte wieder verschließen, abdichten mit dem Drehverschluss und schließlich nach Anheben des Akkubehälters und Abwinkeln der Finger den Akkubehälter wieder in die Einbaulage in das umgebende Fahrzeuggehäuse absenken. Schließlich wird der Akkubehälter mit den Fingern in der in das Fahrzeuggehäuse aufgenommenen und abgesenkten Einbaulage gesichert. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen.
Eine weitere Neuerung des erfindungsgemäßen Wasserfahrzeugs liegt darin, dass die gesamten Komponenten des Fahrzeugs, also die Gehäuseteile, hier also das Fahrzeuggehäuse und der Batteriebehälter als im 3D-Druckverfahren hergestellt sind, wobei sich PLA-HT und TPU 95 als besonders zweckmäßig erwiesen haben....
In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. in Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierung positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „integriert“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Integration. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischem Bezugszeichen versehen, soweit dieses zweckmäßig ist. Die Darstellungen in den Figuren sind im Wesentlichen maßstäblich. Zur Veranschaulichung von Details können jedoch bestimmte Bereiche für den Fachmann erkennbar übertrieben groß dargestellt sein. Darüber hinaus können die Zeichnungen plakativ vereinfacht sein und enthalten nicht jedes bei der praktischen Ausführung gegebenenfalls vorhandene Detail.
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich der unbestimmte Artikel und der bestimmte Artikel nicht nur auf ein einzelnes Bauteil, sondern sind zu verstehen als „mindestens eins“. Die Terminologie umfasst die zuvor genannten Worte, Abwandlungen davon sowie ähnliche Bedeutungen. Ferner sollte verstanden werden, dass die Begriffe „etwa“, „im Wesentlichen‟, und ähnliche Begriffe in Verbindung mit den Dimensionen und einer Eigenschaft einer Komponente der Erfindung die beschriebene Dimension und Eigenschaft nicht als strikte Grenze oder Parameter beschreiben und geringfügige Abwandlungen davon nicht ausschließen, welche funktional ähnlich sind. Zumindest umfassen Beschreibungsteile mit numerischen Parametern auch Abwandlungen dieser Parameter gemäß den mathematischen und fertigungstechnischen Prinzipien im Stand der Technik, z.B. Rundungen, Abweichungen und andere systematische Fehler, Fertigungstoleranzen etc.
Schließlich sind bei mehreren gleichen Bauteilen bzw. Elementen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur jeweils eins mit einem Bezugszeichen versehen.
Sämtliche Merkmale der jeweiligen Ausführungsbeispiele seien hierbei unabhängig voneinander auch allgemein im Rahmen der Erfindung offenbart.
Es zeigen:

1 eine isometrische Frontansicht des Wasserfahrzeugs;
2 eine Ansicht des Wasserfahrzeugs gemäß 1 von unten;
3 eine Seitenansicht des Wasserfahrzeugs gemäß 1;
4 eine Draufsicht des Wasserfahrzeugs gemäß 1;
5 eine Draufsicht des Batteriebehälters ausgebaut aus dem Wasserfahrzeug;
6 eine Seitenansicht des Batteriebehälters gemäß 5;
7 eine Ansicht vom Heck in den Batteriebehälter bei abgenommener Dichtungsplatte;
8 eine isometrische Ansicht der Dichtungsplatte bei entferntem Drehverschluss;
9 eine isometrische Draufsicht des Drehverschlusses;
10 eine isometrische, vergrößerte Ansicht des Schraubzylinders zum Beabstanden des Drehverschlusses von der Dichtungsplatte;
11 eine vergrößerte isometrische Seitenansicht einer Kabeldurchführung
12 eine Frontansicht der Kabeldurchführung gemäß 11 mit eingesetzten Kabeln;
13 eine isometrische Frontansicht des Wasserfahrzeugs mit den Fingern in Ruhelage;
14 die Ansicht gemäß 13 mit den Fingern in der abgewinkelten Lage quer zur Fahrzeuglängsachse;
15 eine vergrößerte Draufsicht auf den Kontrollbereich bei geöffnetem Akkubehälter und entfernten Fingern;
16 einen Längsschnitt durch den Akkubehälter mit eingesetzten Akkus auf aufgesetzter Dichtungsplatte;
17 eine vergrößerte isometrische Draufsicht des Wasserfahrzeugs bei angehobenen Akkubehälter in der Wechselstellung und angewinkelten Fingern;
18 die Ansicht gemäß 17 mit den Fingern in der Auflagerstellung für den Akkubehälter; und
19 eine Seitenansicht des Akkubehälters aufgelagert auf den Fingern in der Wechselstellung.

Die 1 zeigt eine isometrische Frontansicht des elektromotorisch angetriebenen Wasserfahrzeugs, umfassend im Wesentlichen das Fahrzeuggehäuse 2 mit dem im Bugbereich in dieses integrierten Akkubehälter 4. Das Fahrzeuggehäuse 2 und der Akkubehälter 4 bilden somit zusammengebaut das Wasserfahrzeug.
Das Fahrzeuggehäuse 2 umfasst vom Bug erstreckend zunächst einen Bugbereich 6, welcher sich in Erstreckungsrichtung harmonisch verbreitert bis zu dem mittleren Kontrollbereich 8, an dem die Halte- und Kontrollinstrumente für den Benutzer angeordnet sind, sowie einem sich von diesem Kontrollbereich 8 zum Heck erstreckenden Auflagebereich 10, welcher eine Auflagefläche für den Oberkörper eines Benutzers bereitstellt.
An der Unterseite des Fahrzeuggehäuses 2 sind gleichmäßig beabstandet von der Mittellängsachse zwei sich ebenfalls in Längsrichtung ausgerichteter Schutz 5, 7, welcher die durch zwei Elektromotoren angetriebene Wasserschrauben umschließt, so dass der Benutzer nicht durch die Wasserschrauben verletzt wird, diese also von dem Fahrzeuggehäuse 2 eingefasst oder umschlossen werden. Die Wasserschrauben treiben das Wasserfahrzeug im Wasser an.
In der 1 ist der Akkubehälter 4 in der abgesenkten Einbaustellung und die als Auflager dienenden und drehbaren Finger 11, 12 für den Akkubehälter 4 liegen seitlich an dem oberen Ende des Fahrzeuggehäuses 2 an, sind also mit der jeweiligen Fingerlängsachse in Längsrichtung zum Fahrzeuggehäuse 2 ausgerichtet. Diese Finger 11, 12 sind um sich senkrecht zur Längsebene ersteckende Federn, insbesondere ausgebildet als Schenkfedern, drehbar aus der in der 1 und 13 dargestellten Ruhestellung in eine in den 14 und 16 dargestellten abgewinkelte Stellung, in welcher sich die Finger 11, 12 sich mit ihrer Längsachse quer zur Längsachse des Wasserfahrzeugs 2 erstrecken.
Die Steuergehilfen im Kontrollbereich 8 umfassen auf der einen Seite, vorzugsweise an einem linken Seite einen ersten Handgriff 16, z.B. drei Knöpfe zur Menüsteuerung und auf der rechten Seite, vorzugsweise an einem rechten Seite einen zweiten Handgriff 18ein Daumengas zur Beschleunigung des Wasserfahrzeugs. Der im Wesentlichen Haifischkopf-förmige Bugbereich 6 umfasst somit den näher in den 5 bis 7 dargestellten Akkubehälter 4, welcher angepasst ist an die umgebende Geometrie des Wasserfahrzeugs und mit diesem eine einheitliche Gestalt bildet, also ebenfalls im Wesentlichen Haifischkopf- oder keilförmig ausgebildet ist und somit ein spitzes Vorderende aufweist, das sich zum Heck erstreckend verbreitert und am hinteren Ende eine Rückwand mit einer rechteckigen Revisionsöffnung 20 aufweist, welche durch die Dichtungsplatte 22 wasserdicht verschließbar ist.
Insofern weist die Dichtungsplatte 22 eine an die Geometrie der Revisionsöffnung 20 angepasste Geometrie auf. Zwischen den Fügepartnern sind umfänglich am Außenrand untereinander radial nach innen versetzte und zueinander komplementäre Ringdichtungen ausgebildet, die aufeinander aufsteckbar sind und zwischen denen zusätzlich eine elastische Zwischendichtung eingepasst ist.
Innerhalb des Akkubehälters 4 sind zwei sich in Längsrichtung erstreckende Montageflächen 24, 26 ausgebildet, auf denen ein Teil von komplementären Akkuschienen (nicht dargestellt) montierbar sind. In Einbaulage werden die mit dem anderen Teil der Akkuschiene versehenen Akkus in die Akkuschienen eingeschoben und auf die vorderen Steckverbindungen eingeschoben.
Der Akkubehälter 4 ist über eine sich quer zur Fahrzeuglängsachse durch eine Gewindestangenaufnahme 30 am Vorderende durch diesen erstreckende Gewindestange in Gewindemuttern in dem angrenzenden Fahrzeuggehäuse aufgenommen. Somit bildet die Gewindestange eine Drehachse für den Akkubehälter 4 an dem Fahrzeuggehäuse 2 und ist um diese schwenkbar aus der in den Figuren dargestellten Einbaulage in eine um etwa 45° aus dieser Einbaulage nach oben verschwenkten Wechselstellung.
Die Dichtungsplatte 24 bildet eine Plattenebene, welche dichtend auf die Revisionsöffnung 20 zu deren Verschließen aufsetzbar ist. Für die Fixierung und das Andrücken ist parallel erstreckend auf der zum Benutzer gerichteten Vorderseite auf der Dichtungsplatte 22 ein plattenförmiger Drehverschluss 34 angeordnet, der an die äußeren Abmessungen der Dichtungsplatte 22 angepasst ist und an den äußeren vier gegenüberliegenden Seiten Eingriffnasen 36, 38, 39, 40 vorgesehen sind, die radial vom äußeren Rand des plattenförmigen Drehverschlusses 34 abragen. In der Mitte weist der Drehverschluss 34 eine Rotationsöffnung 42 auf, die auf einen komplementär ausgebildeten Rotationsstutzen an der Außenseite der Dichtungsplatte 22 drehbar aufsetzbar ist. An dem äußeren, also zum Benutzer gerichteten Ende weist die Rotationsöffnung ein Innengewinde 44 auf, in welche der in der 10 vergrößert dargestellte Schraubzylinder 46 mit einem komplementären Außengewinde einschraubbar ist. Für das Verschließen der Dichtungsplatte 22 wird der Drehverschluss 34 um die mittlere Drehachse des Drehzapfens um etwa 45° verdreht, sodass die ein Eingriffnasen 36, 38, 39, 40 in entsprechend komplementär ausgebildete Ausnehmungen am Außenrand in dem Fahrzeuggehäuses 2 angrenzend an die Revisionsöffnung 20 eingreifen und somit die Dichtungsplatte 20 auf die Dichtung pressen. Ein stärkeres Anpressen kann durch Eindrehen des Schraubzylinders 46 in das Innengewinde 44 des Drehverschluss 34 realisiert werden, wodurch der Drehverschluss 34 und die Dichtungsplatte 22 voneinander beabstandet werden und somit die Dichtungsplatte 22 fester an die umfängliche Dichtung zwischen den Fügepartnern angepresst wird.
Die 11 zeigt eine perspektivische Seitenansicht der Kabeldurchführung in einer vergrößerten Ansicht. Die Kabeldurchführung 48 ist nicht mit Kabeln bestückt, sondern es sind nur die vier nebeneinander und sich in Längsrichtung der Kabeldurchführung erstreckende Kabeldurchgangsöffnungen 48a zu sehen.
Die 12 zeigt sodann die Kabeldurchführung 48 gemäß 11 in der Frontansicht mit vier eingesetzten Kabeln 50, jeweils einen Plus- und einem Minus-Kabel für jeden der beiden Akkus 28 innerhalb des Akkubehälters 4. Die Kabeldurchführung 48 weist einen länglich stutzenförmigen, als Einstecker ausgebildete Kabelbuchse 48a mit abgerundeten Stirnenden auf, an der oben ein über den Einstecker der Kabelbuchse 48a radial abragender Flansch 48b angeformt ist. Diese äußere Kabelbuchse 48a und der Flansch 48b sind aus einem härteren Kunststoff gefertigt, vorzugsweise PLA - HT. In der äußeren Kabelbuchse 48a ist eine Kabeldichtung 48d aufgenommenen, die vorzugsweise aus einem weicheren Kunststoff als die äußere Kabelbuchse 48a gefertigt ist, vorzugsweise einem elastischen Kunststoff und weist bei der vorliegenden Ausführungsform mit zwei Akkus 28 im Akkubehälter 4 vier sich in Längsrichtung der Kabeldurchführung erstreckenden Kabelöffnungen 48c auf. Der Durchmesser diese Kabelöffnungen 48c ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der einsetzten Kabel 50, um die Abdichtung zu verbessern. Ferner ist der Kabeldichtung 48d mit einer ober- und einer unterseitigen Mulde 48d, 48e versehen, in welche das 2-Komponenten-Harz zur Abdichtung der Durchdringungsstellen der Kabel durch die Kabelöffnungen 48c einfüllbar ist.
Die Steuerung und weitere Systemkomponenten sind unterhalb des Auflagebereichs 10 in einer Kavität auf einem auswechselbaren Träger angeordnet und über Kabel mit den relevanten Komponenten verbunden.
Ein optionaler IOT-Chip (Internet auf Things) für die Standort- und Diagnose-Ermittlung kann von dem Nutzer über eine App für die Steuerung und Service-Analyse verwendet werden.
Auch die Steuerung ist über eine entsprechende Revisionsöffnung in dem Fahrzeuggehäuse zugänglich, wobei diese Revisionsöffnung jedoch mit Schrauben verschlossen und abgedichtet ist, weil die Revisionsöffnung im Gegensatz zu dem Akkubehälter normalerweise nicht häufig geöffnet werden muss, nur im Schadensfall oder für Updates.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

2: Fahrzeuggehäuse
4: Akkubehälter
5: Schutz
6: Bugbereich
7: Schutt
8: Kontrollbereich
10: Auflagebereich
11, 12: Finger
16, 18: Handgriff
20: Revisionsöffnung
22: Dichtungsplatte
24, 26: Montageflächen
28: Akkus
30: Gewindestangenaufnahme
32: Akkuschiene
34: Drehverschluss
36, 38, 39, 40: Eingriffsnase
42: Rotationöffnung
44: Innengewinde
46: Schraubzylinder
48: Kabeldurchführung
48a: Kabelbuchse
48b: Flansch
48c: Kabelöffnung
48d: Kabeldichtung
50: Kabel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004049615 B4 [0002]

Claims

Elektromotorisch angetriebenes Wasserfahrzeug mit einem Fahrzeuggehäuse (2) auf dem ein Benutzer zumindest teilweise aufliegt, sitzt oder sich aufstellt, mindestens einen in dem Fahrzeuggehäuse (2) angeordneten Elektromotor, der eine geschützte Wasserschraube antreibt, mindestens einem Akkumulator (28) zur Energieversorgung des Elektromotors mit einem Versorgungsstrom sowie einem in dem Fahrzeuggehäuse (2) angeordneten Steuergerät zur Steuerung des mindestens einen Elektromotors, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass der mindestens eine Akkumulator (28) in einem Akkubehälter (4) einsetzbar ist, dass der Akkubehälter (4) mit dem Fahrzeugkörper verbindbar ist, dass der Akkubehälter (4) und das Fahrzeuggehäuse (2) jeweils wasserdicht gekapselt sind und dass der Akkubehälter (4) und der Fahrzeugkörper (2) zur Stromübertragung ausschließlich über eine Stromleitung miteinander verbunden sind.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 1, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Stromleitung zwei getrennte Kabel (50) für die getrennte Stromversorgung umfasst.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS der Akkubehälter (4) durch eine Dichtungsplatte (22) mediendicht verschließbar ist.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS der mindestens eine Akkumulator (28) in eine Akkuschiene (32) einschiebbar und in einer Einbaulage in dem Akkubehälter (4) fixierbar ist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 4, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS der mindestens eine Akkumulator (28) durch die Dichtungsplatte (22) des Akkubehälters (4) in einer Solleinbaulage fixierbar ist, in welcher die mechanische Verbindung mit der Akkuschiene (32) und die elektrische Kopplung mit einem Anschluss realisiert ist.
Wasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS dich Dichtungsplatte (22) einen Drehverschluss (34) umfasst.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 6, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Dichtungsplatte (22) und der Drehverschluss (34) über einen Schraubzylinder (46) gegeneinander verspannbar sind.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Stromleitung durch Kabeldurchführungen (48) in dem Akkubehälter (4) und dem Fahrzeuggehäuse (2) verlaufen.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 8, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Kabeldurchführung (48) eine innere Kabeldichtung für die Durchführung der Kabel durch Kabeldurchöffnungen (48c) aufweist, die aus einem weicheren Kunststoff gefertigt ist, dass diese Kabeldichtung umfänglich von einer Kabelbuchse (48a) umschlossen ist, und dass die Kabelbuchse (48a) aus einem härteren Kunststoff als die Kabeldichtung (48d) gefertigt ist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 9, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS die Kabelbuchse (48a) an einen vorderen Ende einen radial über eine äußere Mantelfläche der Kabelbuchse abragenden Flansch (48b) aufweist.
Wasserfahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS der die Kabeldichtung (48d) Mulden (48d, 48e) oder Vertiefungen gegenüber der diese umgebenden Kabelbuchse aufweist.
Wasserfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS dieses im 3D-Druckvefhahren hergestellt ist.
Akkuwechselverfahren zum einfachen Wechseln eines Akkus eines Wasserfahrzeug, insbesondere eine Wasserfahrzeugs gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Akkubehälter (4) beweglich, insbesondere schwenkbar mit einem Fahrzeuggehäuse (2) verbunden ist, an einem Fahrzeuggehäuse, welches vorzugsweise zur Aufnahme des Akkubehälter (4) ausgebildet ist, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS an dem zwei drehbare und vorzugsweise federgespannte Finger (11, 12) vorgesehen sind, welche an dem Fahrzeuggehäuse (2) angeordnet sind, dass die Finger (11, 12) um Drehachsen drehbar aus eine Ruhelage, bei welcher sich die Finger mit einer Fingerlängsachse in Längsachse zum Wasserfahrzeug erstrecken, in eine Winkelstellung drehbar sind, in welcher sich die Finger (11, 12) mit der Fingerlängsachse quer zur Längsachse des Wasserfahrzeugs erstrecken, dass für einen Wechsel eines in dem Akkubehälter (4) angeordneten Akkus (28) einer erster Finger (11, 12) aus der Ruhelage in die Winkelstellung überführt und in dieser abgewinkelten fixierbar ist, dass sodann einer zweiter Finger (11, 12) von dem Benutzer aus der Ruhelage in die Winkelstellung überführt wird, dass der Akkubehälter (4) einer in das Fahrzeuggehäuse (2) integrierten Einbaulage von dem Benutzer angehoben wird eine Wechselstellung, in eine Revisionsöffnung (20) des Akkubehälters (4) für den Benutzer zugänglich ist, dass der Benutzer den zweiten Finger (11, 12) loslässt, so dass sich dieser über eine Feder gespannt in die Ruhelage bewegt, dass der Benutzer sodann den Akkubehälter (4) auf den Finger (11, 12) auflegt, und dass der Benutzer sodann den Akku (28) in dem Akkubehälter (4) wechselt.
Akkuwechselverfahren nach Anspruch 13, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS der für das Wechseln des Akkus (29) der Benutzer eine Dichtungsplatte (22) des Akkubehälters (4) abnimmt, dass ein verbrauchter Akku (28) durch einfaches Hausziehen aus dem Akkubehälter (4) und Einschieben eines geladenen Akkus (28) gewechselt wird, dass sodann die Dichtungsplatte (22) wieder auf Revisionsöffnung (20) des Akkubehälters (4) aufgesetzt und verschossen wird, dass der Akkubehälter (4) angehoben wird, dass der stützende Finger (11, 12) von dem Benutzer wieder abgewinkelt wird und dass der Akkubehälter (4) wieder in die Einbaulage in das umgebende Fahrzeuggehäuse (2) abgesenkt wird.
Akkuwechselverfahren nach Anspruch 14, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS der Akkubehälter (4) mit den Fingern (11, 12) in der Einbaulage gesichert wird.
Akkuwechselverfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS das die Dichtungsplatte über einen Drehverschluss (34) abgedichtet wird, der von dem Benutzer durch eine Drehung in eine Schließstellung überführt wird, in welcher die Dichtungsplatte über mindestens eine Eingriffsnase (36, 38, 39, 40) in das Fahrzeuggehäuse (2) angrenzend an die Revisionsöffnung (20) eingreift.