DE19926607A1 - Modular aufgebautes Fahrzeug - Google Patents
Modular aufgebautes FahrzeugInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein modular aufgebautes Fahrzeug mit wenigstens einem eine gedachte Fahrzeugachse enthaltenden Antriebsmodul, das an jeder Fahrzeugseite ein Rad aufweist, wobei jedes Rad des Antriebsmoduls durch einen separaten elektrischen Antrieb angetrieben ist, wobei eine Energieversorgungsanlage vorgesehen ist, die zumindest die Antriebe der Räder mit elektrischer Energie versorgt. DOLLAR A Zur Verbesserung der Energieversorgung des Fahrzeuges bildet jedes Rad mit dem zugehörigen Antrieb ein Radmodul mit einem zylindrischen Gehäuse, das in einer Horizontalebene einen Zylinderquerschnitt aufweist, wobei auf jedem Radmodul ein zylindrisches Energiemodul aufgebracht ist, das in einer Horizontalebene denselben Zylinderquerschnitt aufweist, wie das Gehäuse des Radmoduls, wobei die Energieversorgungsanlage in den Energiemodulen untergebracht ist.
Description
Bei einem Fahrzeug, das einen modularen Aufbau aufweist, sind
bestimmte Baugruppen des Fahrzeuges zu komplett montierbaren
Modulen zusammengefaßt. Es gibt beispielsweise Überlegungen,
bei einem Nutzfahrzeug ein komplettes Fahrerhaus mit der
zugehörigen Pheripherie als Cockpitmodul auszubilden, das mit
einem eine Vorderachse des Fahrzeuges enthaltenden
Antriebsmodul verbunden ist. Dieses ist mit einem
Nutzraummodul gekoppelt, das beispielsweise einen Laderaum
oder einen Passagierraum mit Sitzen beinhaltet. Schließlich
folgt ein weiteres Antriebsmodul, das eine Hinterachse des
Fahrzeuges enthält. Durch diesen modularen Aufbau kann nach
Art eines Baukastenprinzips das Fahrzeug beliebig konfiguriert
werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Antriebsmodule, die
Art und die Größe des Nutzraummoduls variiert werden.
Bei derartigen, modular aufgebauten Fahrzeugen bestehen jedoch
Schwierigkeiten bei der Bereitstellung der zum Antrieb der
Räder erforderlichen Antriebsenergie.
Aus der DE 196 41 254 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, das
einen elektrischen Antrieb aufweist und über eine
auswechselbare Energie-Versorgungs-Einheit verfügt, die als
Speicher oder Hybrideinheit ausgebildet sein kann. Diese
Energie-Versorgungs-Einheit ist am Heck des Fahrzeuges
angeordnet und kann komplett ausgetauscht werden.
Beispielsweise kann dadurch eine verbrauchte Speichereinheit
durch eine frische Speichereinheit oder durch eine
Hybrideinheit ersetzt werden. Da die Energie-Versorgungs-
Einheit als komplett montierbare Baugruppe ausgestaltet ist,
weist sie insoweit Modulcharakter auf.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
bei einem modular aufgebauten Fährzeug die Energieversorgung
zu verbessern.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei
Antriebsmodulen des Fahrzeuges jedem Rad ein Energiemodul
zuzuordnen, wobei eine Energieversorgungsanlage zur
Energieversorgung elektrischer Radantriebe dadurch im Fahrzeug
untergebracht ist, daß sie auf diese Energiemodule verteilt
ist. Dabei bildet jedes Rad mit dem zugehörigen Antrieb ein
Modul mit einem zylindrischen Gehäuse. Oben auf dieses
Zylindergehäuse ist ein zylindrisch ausgebildetes Energiemodul
aufgesetzt, wobei die aneinander angeschlossenen
Zylinderkörper denselben Querschnitt aufweisen, so daß sich
eine kompakte Einheit aus Radmodul und Energiemodul aufbauen
läßt. Auf diese Weise wird der Raum oberhalb der Radmodule für
die Unterbringung der Energieversorgungsanlage bereitgestellt
und kann bei mehreren Energiemodulen mehr oder weniger
ausgenutzt werden. Ein wichtiger Vorteil wird dabei darin
gesehen, daß die komplette Energieversorgungsanlage innerhalb
der Antriebsmodule des Fahrzeuges untergebracht werden kann,
so daß bei der Aufteilung des Fahrzeuges in modulare
Axialabschnitte kein zusätzlicher Bauraum für die
Unterbringung der Energieversorgungsanlage berücksichtigt
werden muß. Die Konstruktion des modularen Fahrzeuges und die
Ausgestaltung der einzelnen Module kann somit mit einer
größeren Flexibilität durchgeführt werden. Außerdem kann das
Fahrzeug dann zumindest im Bereich der Antriebsmodule
bezüglich seiner Längsachse in Axialabschnitte aufgeteilt
werden, die einfach aufgebaute Schnittstellen ermöglichen.
Zweckmäßigerweise wird die Energieversorgungsanlage in
separate oder separierbare Komponenten und/oder
Komponentengruppen unterteilt, die dann auf die einzelnen
Energiemodule verteilt werden können. Es ist klar, daß die
einzelnen Komponenten so ausgebildet, ausgewählt und gruppiert
werden, daß sie ohne weiteres in den einheitlichen Stauräumen
der Energiemodule untergebracht werden Können. Beispielsweise
kann eine Komponentengruppe Erdgas-Vorratsbehälter und eine
Batterie umfassen, während eine zweite Komponentengruppe einen
Erdgasmotor, einen Generator, einen Kühler und eine
Abgasanlage aufweist. Die so ausgebildeten Komponentengruppen
können dann jeweils in einem Energiemodul separat
untergebracht werden.
Vorzugsweise erstrecken sich die Energiemodule bis zu einem
Fahrzeugdach, wodurch der zur Verfügung gestellte Einbauraum
besonders groß wird. Außerdem kann auf diese Weise das
Energiemodul besonders günstig in die Außenkontur des
Fahrzeuges integriert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein Gehäuse des
Radmoduls einen Integralträger bilden, der es ermöglicht, die
am Rad angreifenden Kräfte möglichst gleichmäßig in die an das
Radmodul angrenzenden Module des Fahrzeuges einzuleiten.
Entsprechend einer Weiterbildung kann das Gehäuse des
Radmoduls eine dem Rad zugewandte Innenwand aufweisen, die in
den Integralträger als tragende Struktur integriert ist, so
daß sich ein besonders kompakter Aufbau für den Integralträger
und somit für das Radmodul ergibt.
Insbesondere für den Fall, daß das Fahrzeug als Omnibus
ausgebildet ist, kann gemäß einer speziellen Ausführungsform
zwischen den Radmodulen und zwischen den Energiemodulen einer
Fahrzeugachse ein Abstand ausgebildet sein, der als Durchgang
dient. Diese Maßnahme verbessert die Nutzbarkeit der
Antriebsmodule, da sie auf diese Weise keine axiale Abtrennung
zwischen daran angrenzenden anderen Modulen bilden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der
zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der
jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine stark vereinfachte Seitenansicht auf ein modular
aufgebautes Fahrzeug,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von oben auf zwei
Radmodule einer Fahrzeugachse,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von unten auf die in Fig.
2 dargestellten Radmodule,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf zwei Energiemodule
einer Fahrzeugachse,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf ein modular
aufgebautes Fahrzeug mit einer auf die Energiemodule
verteilten Energieversorgungsanlage und
Fig. 6 eine Ansicht wie in Fig. 5, jedoch einer anderen
Ausführungsform.
Entsprechend Fig. 1 ist ein Fahrzeug 1, insbesondere ein
Nutzfahrzeug, z. B. ein Omnibus, in Richtung einer Längsachse X
in mehrere Axialabschnitte a, b, c, d aufgeteilt, die in Fig.
1 jeweils durch eine geschweifte Klammer gekennzeichnet sind.
Dabei bildet der Axialabschnitt a, der am Heck des Omnibusses
1 ausgebildet ist, ein eine Hinterachse 11 des Fahrzeuges 1
enthaltendes erstes Antriebsmodul 2, das seinerseits auf jeder
Fahrzeugseite in ein unten angeordnetes Radmodul 3 und ein
oben angeordnetes Energiemodul 4 eingeteilt ist. Der
Axialabschnitt b wird durch ein Nutzraummodul 5 gebildet, das
bei einem Omnibus vorzugsweise als Passagierraum dient und
entsprechende Sitzplätze enthält. Der Axialabschnitt c wird
durch ein zweites Antriebsmodul 6 gebildet, das eine
Vorderachse 12 des Omnibusses 1 enthält und ebenfalls auf
jeder Fahrzeugseite ein Radmodul 3 und ein Energiemodul 4
aufweist. Am Bug des Fahrzeuges 1 befindet sich dann der
Axialabschnitt d, der als Cockpitmodul 7 ausgebildet ist, das
ein Fahrerhaus mit der zugehörigen Pheripherie enthält. Es ist
klar, daß z. B. die Art des Nutzraummoduls 5 sowie die Anzahl
der Antriebsmodule 2, 6, das heißt die Anzahl der
Fahrzeugachsen, beliebig variiert werden kann.
Entsprechend den Fig. 2 und 3 weisen die Radmodule 3 jeweils
ein Rad 8 oder Radpaar, einen zugehörigen, nicht
dargestellten, elektrischen Antrieb sowie eine ebenfalls nicht
dargestellte Radaufhängung auf. Insbesondere kann das Rad 8
außerdem lenkbar ausgebildet sein. Jedes Radmodul 3 weist ein
Gehäuse 9 auf, das eine zylindrische Außenkontur aufweist und
in Form eines Quaders ausgebildet ist. Das Gehäuse 9 weist
somit in einer Horizontalebene einen Rechteckquerschnitt auf.
Das Gehäuse 9 ist als Integralträger ausgebildet, der eine
starke Verrippung 10 aufweist, um auf diese Weise die vom Rad
8 auf das Radmodul 3 übertragenen Kräfte möglichst gleichmäßig
an benachbarte Module, z. B. an das Energiemodul 4 und an das
Nutzraummodul 5 (vgl. Fig. 1) zu übertragen.
Bei diesem Integralträger (Gehäuse 9) ist von besonderer
Bedeutung, daß eine dem Rad 8 zugewandte Innenwand 13 des
Gehäuses 9 in die Struktur des Integralträgers eingebunden ist
und eine tragende Funktion aufweist. Außerdem übernimmt diese
Innenwand 13 auch die Funktionen herkömmlicher Radkastenwände
und dient als Abdeckung und zum Schutz.
Die beiden Radmodule 3 der Fahrzeugachse 11 oder 12 sind so
ausgebildet, daß sich in Fahrzeugquerrichtung zwischen den
Radmodulen 3 ein Abstand 14 ausbildet, der bei dem als Bus
ausgebildeten Fahrzeug 1 einen Durchgang für die Passagiere
bildet. Die beiden Radmodule 3 einer Fahrzeugachse 11, 12 sind
hier außerdem an ihrer Unterseite durch einen Querträger 15
miteinander verbunden, der gleichzeitig einen begehbaren Boden
des Fahrzeuges 1 bildet. Entsprechend Fig. 3 ist die
Verrippung 10 im Bereich dieses Querträgers 15
bienenwabenförmig strukturiert.
Entsprechend Fig. 4 weist jedes Energiemodul 4 einen Rahmen 16
auf, der aus jeweils vier Querträgern 17, vier Vertikalträgern
18 und vier Längsträgern 19 aufgebaut ist. Die Träger 17, 18,
19 bilden dabei die horizontal und vertikal verlaufenden
Kanten eines Quaders, dessen Querschnitt mit dem Querschnitt
des quaderförmigen Gehäuses 9 des Radmoduls 3 übereinstimmt.
Die auf diese Weise ausgebildeten Rahmen 16 weisen eine
relativ hohe Stabilität auf und umfassen einen hinsichtlich
seiner Ausnutzung und Aufteilung frei gestaltbaren Stauraum
aus, in dem vorzugsweise einzelne Komponenten einer
Energieversorgungsanlage des Fahrzeuges 1 bzw. der
Antriebsmodule 2, 6 untergebracht werden können.
Die beiden einer Fahrzeugachse 11, 12 zugeordneten
Energiemodule 4 sind an ihrer Oberseite durch zwei Querträger
20 miteinander verbunden, so daß sich insgesamt eine relativ
stabile Struktur für das Antriebsmodul 2, 6 ausbildet.
Vorzugsweise sind die Energiemodule 4 so dimensioniert, daß
sie sich bis zu einem Dach des Fahrzeuges 1 erstrecken. Dabei
bilden die oberen Querträger 17, der Rahmen 16 sowie die diese
Rahmen 16 miteinander verbindenden Querträger 20 eine stabile
Auflage für einen dem Antriebsmodul 2, 6 zugeordneten
Dachabschnitt des Fahrzeuges 1.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind auch die Energiemodule 4 einer
Fahrzeugachse 11, 12 so angeordnet, daß zwischen ihnen in
Querrichtung des Fahrzeuges 1 wieder der Abstand 14
ausgebildet ist, der auch zwischen den zugehörigen Radmodulen
3 herrscht (vgl. Fig. 2, 3). Auf diese Weise wird zwischen dem
Radmodul 3 und dem darauf aufgesetzten Energiemodul 4 der
einen Fahrzeugseite und dem Radmodul 3 und dem darauf
aufgesetzten Energiemodul 4 der anderen Fahrzeugseite ein
Durchgang geschaffen, der vom Fahrzeugboden bis zum
Fahrzeugdach einen freien Durchtritt ermöglicht.
Entsprechend Fig. 5 ist bei einem Fahrzeug 1, das mit zwei
Antriebsmodulen 2 und 6 ausgestattet ist, die
Energieversorgungsanlage des Fahrzeuges 1, die die elektrische
Energie für die elektrischen Antriebe der Räder 8 bereitstellt
auf alle vier Energiemodule 4 verteilt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist die
Energieversorgungsanlage einen Erdgas-Hybridantrieb auf.
Dieser umfaßt Erdgas-Vorratsbehälter 21, die in dem der
Hinterachse 11 zugeordneten Antriebsmodul 2 in dem bezüglich
der Fahrtrichtung des Fahrzeuges rechten Energiemodul 4
untergebracht sind. In demselben Energiemodul ist außerdem
eine Batterie 33, insbesondere eine Nickel-Metall-Hydrid-
Batterie (NiMH-Batterie) untergebracht, die als Speicher für
elektrische Energie dient. In dem in Fahrtrichtung linken
Energiemodul 4 des der Hinterachse 11 zugeordneten
Antriebsmoduls 2 sind ein Erdgasmotor 22, ein daran
angeflanschter Generator 23 sowie eine Auspuffanlage 24 und
ein Kühler 25 angeordnet. Die wesentlichen Komponenten dieser
Energieversorgungsanlage sind somit in dem Antriebsmodul 2 der.
Hinterachse 11 untergebracht. In den Energiemodulen 4 des der
Vorderachse 12 zugeordneten Antriebsmoduls 6 sind lediglich
Leistungselektroniken 26 untergebracht, die zur Steuerung und
Regelung der Energiezufuhr und Verteilung dienen.
Neben den Leistungselektroniken 26 können in den
Energiemodulen 4 weitere Gegenstände untergebracht werden, so
daß diese bei dieser Ausführungsform zusätzlichen Stauraum zur
Verfügung stellen.
Entsprechend Fig. 6 ist bei einer anderen Ausführungsform das
Fahrzeug 1 mit einer Energieversorgungsanlage ausgestattet,
die eine Brennstoffzelle aufweist. Diese Brennstoffzelle
umfaßt mehrere miteinander zusammenwirkende Bauteile, wie z. B.
Stacks 27, Aggregateeinheit 28 mit einer
Luftversorgungsanlage, einer Schalldämpfungsanlage sowie
Pumpen und Ventilen, ein Gaserzeugungssystem 29 mit Reformer,
Wassertank 31, Methanoltank 34, eine Kühlanlage 30, sowie
einer Steuerelektronik 32 für die Brennstoffzelle und
Leistungselektroniken 26 für die Radmodule 3. In diesem Fall
sind die vier Energiemodule 4 der beiden Antriebsmodule 2 und
6 nahezu vollständig von den Komponenten der
Energieversorgungsanlage ausgefüllt.
Wie aus den Fig. 5 und 6 deutlich hervorgeht, wird beim
erfindungsgemäßen Fahrzeug 1 die Energieversorgungsanlage in
einzelne Komponenten und Komponentengruppen zerlegt, die
jeweils den in den einzelnen Energiemodulen 4 zur Verfügung
gestellten Stauraum optimal ausnutzen. Auf diese Weise kann
die gesamte Energieversorgungsanlage in den Energiemodulen 4
der Antriebsmodule 2, 6 untergebracht werden. Auf diese Weise
vereinfacht sich der Aufbau des Fahrzeuges 1, wodurch sich
dessen Flexibilität bezüglich der Kombination verschiedener
Module erhöht.
Es ist klar, daß die einzelnen Komponenten der
Energieversorgungsanlage über entsprechende, geeignete
Verbindungsmittel, wie z. B. Rohre, Leitungen, Kabel,
miteinander kommunizieren und zusammenarbeiten, so daß die
Energieversorgungsanlage ihre ordnungsgemäße Funktion erfüllen
kann.
Claims (12)
1. Modular aufgebautes Fahrzeug
- - mit wenigstens einem eine gedachte Fahrzeugachse (11, 12) enthaltenden Antriebsmodul (2, 6), das an jeder Fahrzeugseite ein Rad (8) aufweist,
- - wobei jedes Rad (8) des Antriebsmoduls (2, 6) durch einen separaten elektrischen Antrieb angetrieben ist,
- - wobei eine Energieversorgungsanlage vorgesehen ist, die zumindest die Antriebe der Räder (8) mit elektrischer Energie versorgt,
- - wobei jedes Rad (8) mit dem zugehörigen Antrieb ein Radmodul (3) mit einem zylindrischen Gehäuse (9) bildet, das in einer Horizontalebene einen Zylinderquerschnitt aufweist,
- - wobei auf jedem Radmodul (3) ein zylindrisches Energiemodul (4) angebracht ist, das in einer Horizontalebene denselben Zylinderquerschnitt aufweist, wie das Gehäuse des Radmoduls (3),
- - wobei die Energieversorgungsanlage in den Energiemodulen (4) untergebracht ist.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieversorgungsanlage in Komponenten und/oder
Komponentengruppen unterteilt ist, die auf die Energiemodule
(4) verteilt sind.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Energiemodule (4) bis zu einem Fahrzeugdach
erstrecken.
4. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Energiemodule (4) einer Fahrzeugachse (11, 12) an
ihrer Oberseite durch einen Querträger (20) miteinander
verbunden sind.
5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Energiemodul (4) einen aus Trägern (17, 18, 19)
gebildeten Rahmen (16) aufweist, wobei die Träger (17, 18, 19)
vertikale und horizontale Kanten eines Quaders bilden.
6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (9) des Radmoduls (3) einen Integralträger
bildet.
7. Fahrzeug nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (9) des Radmoduls (3) eine dem Rad zugewandte
Innenwand (13) aufweist, die in den Integralträger als
tragende Struktur integriert ist.
8. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gehäuse (9) der Radmodule (3) einer Fahrzeugachse (11,
12) durch einen gemeinsamen als Boden dienen Querträger (15)
miteinander verbunden sind.
9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen den Radmodulen (3) und zwischen den
Energiemodulen (4) einer Fahrzeugachse (11, 12) ein Abstand
(14) ausgebildet ist, der insbesondere bei einem als Omnibus
ausgebildeten Fahrzeug (1) als Durchgang dient.
10. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (9) des Radmoduls (3) und das Energiemodul (4)
quaderförmig ausgebildet sind, wobei deren
Zylinderquerschnitte eine Rechteckform aufweisen.
11. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieversorgungsanlage eine Brennstoffzelle mit
zugehörigen Pheripheriekomponenten aufweist.
12. Fahrzeug nach einem Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieversorgungsanlage einen Verbrennungsmotor (22),
einen Kraftstofftank (21), einen Generator (23) und wenigstens
eine Batterie (33) aufweist.
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DE19926607A DE19926607C2 (de) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | Modular aufgebautes Fahrzeug |
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DE19926607A1 true DE19926607A1 (de) | 2000-12-14 |
DE19926607C2 DE19926607C2 (de) | 2001-03-15 |
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ID=7910888
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DE19926607A Expired - Fee Related DE19926607C2 (de) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | Modular aufgebautes Fahrzeug |
Country Status (1)
Country | Link |
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