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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein schmalbauendes, insbesondere autonomes, Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrwerk.
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Stand der Technik
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Schmalbauende Fahrzeuge sind insbesondere aus dem Einsatzgebiet der Massentransportsysteme bekannt. In diesem Einsatzgebiet werden die Fahrzeuge zunehmend autonom gesteuert. Bekannte autonome Massentransportsysteme besitzen derzeit ausschließlich schienengeführte Fahrwerke, das bedeutet, dass der Fahrweg der Fahrzeuge durch Gleise vorgegeben bzw. geführt ist, wie bspw. in der
US 7 302 319 B1 offenbart.
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Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, ein bekanntes Fahrwerk für ein, insbesondere schmalbauendes, Fahrzeug zu verbessern, insbesondere besteht ein Bedarf ein Fahrwerk sowie ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine höhere Flexibilität ermöglichen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fahrwerk für ein insbesondere schmalbauendes Fahrzeug bereitzustellen, das insbesondere eine höhere Flexibilität ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrwerk für ein schmalbauendes, insbesondere autonomes, Fahrzeug umfasst zwei Radmodulpaare, eine Unterbodenplatte und eine Traktionsbatterie. Die zwei Radmodulpaare weisen jeweils zwei Radmodule auf, wobei die zwei Radmodule in Fahrzeugbreitenrichtung mit einer vorbestimmten Spurweite zueinander beabstandet, insbesondere konzentrisch, angeordnet sind und die zwei Radmodulpaare in Fahrzeuglängenrichtung mit einem vorbestimmten Achsabstand zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Unterbodenplatte ist in Fahrzeuglängenrichtung zwischen den zwei Radmodulpaaren angeordnet, wobei jedes Radmodul an der Unterbodenplatte befestigt ist. Die Traktionsbatterie ist an oder in der Unterbodenplatte angeordnet, wobei die Unterbodenplatte in Fahrzeughöhenrichtung eine vorbestimmte Bodenfreiheit aufweist. Das Fahrwerk ist derart aufgebaut, dass ein Schwerpunkt des Fahrwerks in Fahrzeuglängenrichtung und in Fahrzeugbreitenrichtung mittig angeordnet ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass das Fahrwerk einen symmetrischen Aufbau aufweist und so eine gleichmäßige Gewichtsverteilung ermöglicht. Durch die Anordnung der Batterie an oder in der Unterbodenplatte weist das Fahrwerk einen tiefen Schwerpunkt auf, wodurch auch eine Kippsicherheit des Fahrzeugs trotz der geringen Spurweite des Fahrwerks gewährleistet ist. Das Fahrwerk weist keine feste Spurführung auf, wodurch auf das Verlegen von Gleisen oder anderer Spurführungseinrichtung verzichtet werden kann, wodurch Kosten und Zeit eingespart werden können.
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Die einzeln ansteuerbaren Radmodule sind bspw. als Corner Module ausgebildet. Die Radmodule eines Radmodulpaars sind nicht mehr über eine Fahrzeugachse verbunden, wodurch die Anordnung anderer Komponenten zwischen den Radmodulen eines Radmodulpaars ermöglicht wird und so Bauraum eingespart werden kann.
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Darüber hinaus ermöglicht der symmetrische Aufbau des Fahrwerks die Verwendung vieler Gleichteile, wodurch die Kosten für das Fahrwerk, und somit auch für ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrwerk, reduziert werden können.
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Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, ein Fahrwerk ohne feste Spurführung und mit geringer Spurweite für ein schmalbauendes Fahrzeug bereitzustellen, das dazu ausgelegt ist, eine Kippsicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen zwei Radmodulen eines Radmodulpaars jeweils eine Technikbox angeordnet, wobei die Technikbox zumindest Steuergeräte für die Radmodule aufweist. Ferner können die Technikboxen Kühlkreislaufsysteme, Fahrzeugsteuerungssysteme etc. beinhalten. Die Anordnung der jeweiligen Technikbox zwischen zwei Radmodulen ermöglicht eine platzsparende Unterbringung der für das Fahrwerk und das Fahrzeug erforderlichen Technik. Darüber hinaus ermöglicht eine solche Anordnung eines im Wesentlichen gleichmäßige Gewichtsverteilung und einen symmetrischen Aufbau des Fahrwerks, wodurch der Schwerpunkt des Fahrwerks in Fahrzeugbreitenrichtung und in Fahrzeuglängenrichtung mittig angeordnet werden kann. Ferner können so die schweren Komponenten, wie die Technikboxen und die Traktionsbatterie, nahe einer Mittelebene des Fahrwerks und/oder des Fahrzeugs angeordnet sein. Dadurch kann eine, insbesondere unsymmetrische, Lastaufbringung auf das Fahrwerk nur zu einer geringen Verschiebung des Schwerpunkts in der Fahrzeugbreitenrichtung führen. Je geringer die Verschiebung des Schwerpunkts in der Fahrzeugbreitenrichtung, desto geringer ist die Kippneigung des Fahrzeugs in dieser Richtung. Zusätzlich kann die Anordnung der Technikboxen an den Radmodulpaaren dazu beitragen, dass das Fahrwerk in Fahrzeughöhenrichtung einen tiefen Schwerpunkt aufweist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Unterbodenplatte an sich in Fahrzeuglängenrichtung erstreckenden Außenkanten ferner je einen durchgehenden Längsträger auf, der sich über die gesamte Länge der Unterbodenplatte erstreckt. Die durchgehenden Längsträger stabilisieren den Aufbau des Fahrwerks und definieren im Wesentlichen die Steifigkeit des Fahrwerks. Ferner sind sie dazu ausgelegt, eine Fahrzeugkabine des Fahrzeugs am Fahrwerk zu befestigen. Alternativ kann der Längsträger auch mehrteilig ausgeführt sein. Insbesondere die durchgehend ausgebildeten Längsträger sind besonders kostengünstig, da Strangpressprofile als Längsträger verwendet werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Radmodule individuell steuerbar. Insbesondere können die Radmodule als sogenannte „Corner Module“ ausgebildet sein, die Lenkwinkel bis zu 90° ermöglichen. Die individuelle Steuerbarkeit der Radmodule kann die Lenkung der Räder vereinfachen. Ferner kann auf eine durchgehende Radachse zwischen zwei sich in Fahrzeugbreitenrichtung gegenüberliegend angeordneten Rädern verzichtet werden. Der dadurch gewonnene Bauraum kann für die Technikbox genutzt werden. Das ermöglicht einen symmetrischen Aufbau von Vorder- und Hinterwagen des Fahrwerks bzw. einen mittig und tief angeordneten Schwerpunkt des Fahrwerks.
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Gemäß einer Ausführungsform beträgt die vorbestimmte Spurweite 750 mm bis 950 mm, vorzugweise 875 mm und/oder beträgt der vorbestimmte Achsabstand 1500 mm bis 1900 mm, vorzugweise 1700 mm und/oder beträgt die vorbestimmte Bodenfreiheit 80 mm bis 140 mm, vorzugsweise 110 mm. Durch diese Abmessungen kann sich ein definierter Fahrwerksschwerpunkt ergeben, der mit einer vorbestimmten Fahrzeughöhe eine Kippsicherheit gewährleistet. Die Spurweite des Fahrwerks kann dabei abhängig von einer vorgegebenen Fahrzeugbreite sein und sollte immer so gewählt werden, dass sie unter Berücksichtigung der vorgegebenen Fahrzeugbreite möglichst groß gewählt wird, um eine Kippneigung des Fahrzeugs zusätzlich zu reduzieren. Durch die geringe Bodenfreiheit und die Anordnung der Batterie an oder in der Unterbodenplatte ermöglichen eine geringe Höhe des Schwerpunkts in Fahrzeughöhenrichtung, wobei insbesondere die Traktionsbatterie aufgrund ihres hohen Gewichts die Lage des Schwerpunktes in Fahrzeughöhenrichtung stark beeinflussen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Fahrwerk in Fahrzeugbreitenrichtung eine vorbestimmte Fahrwerksbreite auf, die 850 mm bis 1200 mm, vorzugsweise 1000 mm beträgt. Die Fahrwerksbreite ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass sie einer vorgegebenen Fahrzeugbreite im Wesentlichen entspricht.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein schmalbauendes, vorzugsweise autonomes, Fahrzeug mit einem vorstehend und nachfolgend beschriebenen Fahrwerk und einer Fahrzeugkabine. Das Fahrzeug ist in Fahrzeugbreitenrichtung und in Fahrzeuglängenrichtung im Wesentlichen derart symmetrisch aufgebaut, dass ein Schwerpunkt des Fahrzeugs in Fahrzeugbreitenrichtung und in Fahrzeuglängenrichtung mittig angeordnet ist.
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Das Fahrzeug kann vorzugsweise eine vorgegebene Fahrtrichtung aufweisen oder kann bidirektional ausgelegt sein, wobei keine Vorzugsfahrtrichtung vorhanden ist.
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Die Anordnung der schweren Komponenten, wie bspw. die Traktionsbatterie und die Technikboxen, nahe der Mittelebene des Fahrzeugs, ein symmetrischer Aufbau des Fahrzeugs sowie eine geringe Bodenfreiheit ermöglichen trotz der schmalbauenden Weise eine Kippsicherheit des Fahrzeugs, insbesondere im Betrieb, zu gewährleisten.
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Ferner kann ein solches Fahrzeug aufgrund der nicht benötigten Spurführung sowie aufgrund einer geringen Fahrzeugbreite flexibler eingesetzt werden, insbesondere als ein Massentransportsystem. Der symmetrische Aufbau und eine im Wesentlichen gleichmäßige Gewichtsverteilung, insbesondere des Fahrwerks, gewährleistet auch ohne Spurführung des Fahrwerks und trotz einer schmalbauenden Fahrzeugkabine des Fahrzeugs eine Kippsicherheit des Fahrzeugs. Darüber hinaus ist das Fahrzeug autonom steuerbar, wodurch der Bauraum des Fahrwerks und des Fahrzeugs, insbesondere im Bereich einer Fahrzeugkabine reduziert werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Fahrzeug eine vorbestimmte Fahrzeugbreite, eine vorbestimmte Fahrzeughöhe und eine vorbestimmte Schwerpunkthöhe auf, wobei die vorbestimmte Fahrzeugbreite gleich oder kleiner als die Fahrwerksbreite ist.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug ferner zwei Sitzplätze, die sich in Fahrzeuglängenrichtung gegenüberliegend, einander zugewandt angeordnet sind, wobei die zwei Sitzplätze in Fahrzeugbreitenrichtung mittig angeordnet sind und in Fahrzeuglängenrichtung von einer Mittelebene des Fahrzeugs jeweils gleichweit entfernt angeordnet sind. Die Sitze sind somit im Wesentlichen symmetrisch zur Mittelebene des Fahrzeugs angeordnet, wodurch eine mittige Schwerpunktanordnung des Fahrzeugs gewährleistet ist. Das zusätzliche Gewicht beim Transport von Passagieren und/oder Ware hat kaum Einfluss auf die Lage des Schwerpunkts, wodurch die Kippsicherheit des Fahrzeugs auch bei unsymmetrischer Beladung gewährleistet ist. Ferner ist es denkbar, dass die Sitze so vorgesehen sind, dass sie zum Transport von Waren, wie bspw. Paketen etc., weggeklappt oder einfach demontiert werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform beträgt die vorbestimmte Fahrzeugbreite 850 mm bis 1200 mm, vorzugsweise 1000 mm und/oder beträgt die vorbestimmte Fahrzeughöhe 1600 mm bis 2000 mm, vorzugsweise 1700 mm und/oder beträgt die vorbestimmte Schwerpunkthöhe 450 mm bis 800 mm, vorzugsweise 600 mm.
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Ferner kann das Fahrzeug dazu eingerichtet sein, mit einem weiteren Fahrzeug, vorzugsweise einem vorstehend und nachfolgend beschriebenen Fahrzeug koppelbar zu sein. Die Kopplung kann vorzugsweise software- und/oder hardwaretechnisch umgesetzt sein. Auch eine mechanische Kopplung ist denkbar. Eine Kopplung mehrerer solcher schmalbauender Fahrzeuge ermöglicht die Bereitstellung eines einfachen und kostengünstigen Massentransportsystems.
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Figurenliste
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrwerks und eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Draufsicht, und
- 2 eine schematische Darstellung eines Fahrwerks und eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht.
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1 und 2 zeigen eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1 mit einem Fahrwerk 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Fahrzeugkabine des Fahrzeugs 1 nicht dargestellt ist. 1 zeigt eine Draufsicht und 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs 1.
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Das Fahrwerk 2 besitzt eine Unterbodenplatte 3, vier Radmodule 4, die mittels Aktuatoren 5 an der Unterbodenplatte 3 befestigt sind (siehe auch 2). Jeweils zwei Radmodule 4 sind sich in Fahrzeugbreitenrichtung Y gegenüberliegend und auf einer gemeinsamen gedachten Radachse liegend, mit einer vorbestimmten Spurweite S zueinander beabstandet angeordnet und bilden ein Radmodulpaar 6 aus. Die Spurweite S ist vorzugsweise so gewählt, dass ein Abstand zwischen zwei Radaußenseiten eines Radmodulpaars 6 einer Fahrzeugbreite FB im Wesentlichen entspricht. Je breiter die Spurweite S gewählt wird, desto geringer ist ein Kipprisiko des Fahrzeugs in der Fahrzeugbreitenrichtung Y.
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Die beiden Radmodulpaare 6, 6 sind in einer Fahrzeuglängenrichtung X mit einem vorbestimmten Achsabstand A zueinander beabstandet angeordnet. Zwischen zwei Radmodulen 4 eines Radmodulpaars 6 ist jeweils eine Technikbox 7 angeordnet. Die Technikbox 7 beinhaltet bspw. Steuerungsgeräte zur Lenkung der jeweiligen Radmodule 4, Fahrzeugsteuerungsgeräte, Kühlkreislaufkomponenten etc. Eine Fahrzeuglänge FL ergibt sich aus dem gewählten Achsabstand A und der Anordnung der Radmodule 4 an der Unterbodenplatte 3.
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Die Unterbodenplatte 3 weist in Fahrzeuglängenrichtung X durchgehend ausgebildete Längsträger 8 auf, die die Stabilität des Fahrwerks 2 erhöhen. An oder in der Unterbodenplatte 3 ist eine Traktionsbatterie 9 (siehe 2) angeordnet, die das Fahrzeug 1 antreibt. Die Technikboxen 7, 7 und die Traktionsbatterie 9 machen einen erheblichen Anteil am Gesamtgewicht des Fahrwerks 2 aus. Daher sind die Technikboxen 7, 7 und die Traktionsbatterie 9 so angeordnet, dass ein Schwerpunkt SP1 des Fahrwerks 2 im Wesentlichen mittig und tief, also mit einem geringen Abstand zum Boden, angeordnet ist. Eine Lage hSP1 des Schwerpunkts SP1 des Fahrwerks 2 in einer Fahrzeughöhenrichtung Z ist abhängig von einer Bodenfreiheit BF des Fahrzeugs 1. Da das Fahrwerk 2 schwere Komponenten, wie bspw. die Traktionsbatterie 9 und die Technikboxen 7 umfasst, hat die Höhe des Schwerpunkts SP1 des Fahrwerks 2 einen direkten Einfluss auf die Höhe eines Schwerpunkts SP2 des Fahrzeugs 1.
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Das Fahrzeug 1 besitzt eine vorbestimmte Fahrzeughöhe FH und eine Fahrzeugkabine, die hier nicht dargestellt ist. Innerhalb einer solchen Fahrzeugkabine sind zwei Sitzplätze 10, 10, die in Fahrzeugbreitenrichtung Y mittig angeordnet sind und in Fahrzeuglängenrichtung X einander zugewandt mit demselben Abstand zu einer Mittelebene M des Fahrzeugs 1 an der Unterbodenplatte 3 angeordnet sind. Dabei sind die Sitzplätze 10, 10 vorzugsweise jeweils derart angeordnet, dass sie in Fahrzeughöhenrichtung Z zumindest teilweise oberhalb der Aktuatoren 5 der Radmodule 4 angeordnet sind. Die vorbestimmte Fahrzeughöhe FH und der Aufbau des Fahrwerks 2 ergeben eine vorbestimmte Lage hSP2 des Schwerpunkts SP2 des Fahrzeugs 1, die sich von der Lage hSP1 des Schwerpunkts SP1 des Fahrwerks im Wesentlichen nur in der Fahrzeughöhenrichtung Z unterscheidet (siehe 2).
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ergeben sich für eine vorgegebene Fahrzeugbreite FB von 850 mm bis 1200 mm, bevorzugt 1000 mm, und eine vorgegebene Fahrzeughöhe FH von 1600 mm bis 2000 mm, bevorzugt 1700 mm, folgende Abmessungen für das Fahrwerk 2, um eine geleichmäßige Gewichtsverteilung und einen ausreichend tiefen Schwerpunkt aufzuweisen, damit die Kippsicherheit des Fahrzeugs 1 sichergestellt ist:
- - Spurweite S: 750 mm bis 950 mm, bevorzugt 875 mm,
- - Achsabstand A: 1500 mm bis 1900 mm, bevorzugt 1700 mm, und
- - Bodenfreiheit BF: 80 mm bis 140 mm, bevorzugt 110 mm.
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Mit den angegebenen, beispielhaften Werten ergibt sich eine mittige Lage des Schwerpunkts SP2 des Fahrzeugs 1 in der Fahrzeugbreitenrichtung Y und der Fahrzeuglängenrichtung Y, und in der Fahrzeughöhenrichtung Z beträgt die Höhe des Schwerpunkts SP2 450 mm bis 800 mm, bevorzugt 600 mm.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrwerk
- 3
- Unterbodenplatte
- 4
- Radmodul
- 5
- Aktuator
- 6
- Radmodulpaar
- 7
- Technikbox
- 8
- Längsträger
- 9
- Traktionsbatterie
- 10
- Sitzplatz
- A
- Achsabstand
- BF
- Bodenfreiheit
- FB
- Fahrzeugbreite
- FH
- Fahrzeughöhe
- FL
- Fahrzeuglänge
- M
- Mittelebene
- S
- Spurweite
- SP1
- Schwerpunkt des Fahrwerks
- SP2
- Schwerpunkt des Fahrzeugs
- X
- Fahrzeuglängenrichtung
- Y
- Fahrzeugbreitenrichtung
- Z
- Fahrzeughöhenrichtung
- hSP1
- Höhe des ersten Schwerpunkts
- hSP2
- Höhe des zweiten Schwerpunkts
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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