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Die Erfindung betrifft ein motorisch betriebenes Fahrzeug zur Beförderung von Lasten oder Personen.
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Fahrzeuge zur Lasten- oder Personenbeförderung sind aus dem Stand der Technik insbesondere als ein- oder zweispurige Kraft- oder Transportfahrzeuge bekannt, welche mit Hilfe einer Antriebseinheit, beispielsweise als Verbrennungs- oder Elektromotor ausgebildet, einen Transport, beziehungsweise eine Fortbewegung ermöglichen.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeuge weisen in der Regel eine Vorder- und eine Hinterachse auf, von denen jeweils eine mit mindestens einem lenkbaren Rad versehen ist. Aufgrund dieser Bauweise haben derartige Fahrzeuge insbesondere den Nachteil, dass diese aufgrund des sich ergebenden Wenderadius eine entsprechend große Verkehrsfläche zum Manövrieren benötigen.
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Zudem weisen bekannte Fahrzeuge zur Lasten- oder Personenbeförderung die wesentlichen Nachteile auf, dass diese zum einen platzaufwändige Abstellbereiche erfordern und dass zum anderen, aufgrund ihrer vergleichsweise großen Abmessungen, deren Transport meist mit erheblichem Aufwand und dementsprechend mit höheren Transportkosten verbunden ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bildet es somit, ein Fahrzeug zur Lasten- oder Personenbeförderung bereitzustellen, welches zum einen eine verbesserte Manövrierbarkeit bietet sowie platzsparend betrieben und abgestellt werden kann und welches zum anderen besonders einfach und kostengünstig transportiert werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist eine Basiseinheit und eine Aufbaueinheit auf, wobei die Basiseinheit eine obere und eine untere Tragebene aufweist und wobei die Aufbaueinheit von der oberen Tragebene aufgenommen ist.
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Die beiden Tragebenen sind vorliegend beabstandet und im Wesentlichen planparallel zueinander angeordnet und bilden nach dem Prinzip des doppelten Bodens einen Aufnahmeraum, in welchem ein Antriebs- und Lenksystem sowie eine Energieversorgungseinheit und mindestens ein Abstützelement von der unteren Tragebene aufgenommen sind. Das Antriebs- und Lenksystem, die Energieversorgungseinheit und das Abstützelement werden vorliegend als Bestandteile der Basiseinheit verstanden, wobei mittels der Energieversorgungseinheit eine Energieversorgung des Antriebs- und Lenksystems bereitstellbar ist. Zudem kann das Abstützelement vorliegend als Kugeleinheit, als drehbares Einzel- oder als drehbares Doppelrad ausgebildet sein.
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Das Antriebs- und Lenksystem weist erfindungsgemäß zwei Antriebsräder auf, von denen jedes über einen Nabenmotor zur Bereitstellung einer Antriebskraft verfügt. Die Anwendung von Nabenmotoren bietet hierbei den Vorteil, dass diese direkt in das jeweilige Antriebsrad integriert sind und somit auf sonst übliche Kraftübertragungselemente wie ein Getriebe oder Antriebsachsen verzichtet werden kann. Auf diese Weise kann insbesondere das Gewicht des Fahrzeuges niedrig gehalten werden.
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Des Weiteren weist das Antriebs- und Lenksystem eine Eingabe- und Steuerungseinheit auf, mittels derer Fahr- und Lenksteuerungsbefehle eingebbar und als Steuerungsbefehle an die Nabenmotoren übertragbar bereitstellbar sind. Die Eingabe- und Steuerungseinheit umfasst hierbei ein Steuerungselement und ein mit diesem verbundenes Eingabeelement, wobei das Eingabeelement beispielsweise als Lenkrad, als Joystick oder als Touchpanel ausgebildet ist und wobei das Steuerungselement dazu in der Lage ist, die über das Eingabeelement in Form von Beschleunigung-, Brems- oder Lenkbefehlen eingegebenen Fahr- und Lenksteuerungsbefehle in die Steuerungsbefehle umzuwandeln und diese an die Nabenmotoren zu übertragen. Hierbei sind für jeden Nabenmotor separate Steuerungsbefehle bereitstellbar, sodass diese unabhängig voneinander angesteuert werden können.
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Die Nabenmotoren sind erfindungsgemäß dazu in der Lage, gemäß der Steuerungsbefehle Drehbewegungen der Antriebsräder somit die gewünschten Antriebs- und Lenkzustände des Fahrzeuges zu steuern. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeuges besteht hierbei darin, dass durch die Drehbewegungen der Antriebsräder gleichzeitig eine vor- oder rückwärts gerichtete Fahrtbewegung sowie Richtungsänderungen des Fahrzeugs bereitstellbar sind, wobei die Fahrbewegungen durch gleichgerichtete Drehbewegungen und die Richtungsänderungen durch unterschiedliche Drehbewegungen der Antriebsräder bewirkbar sind.
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Mittels der durch die Steuerbefehle initialisierten Drehbewegungen der Antriebsräder ist erfindungsgemäß ein aktiver Fahrbetrieb des Fahrzeuges in einem Balancezustand oder alternativ in einem Mehrpunktauflagezustand bereitstellbar. Der aktive Fahrbetrieb im Balancezustand sieht hierbei vor, dass eine Lastabführung in einen Fahrbahnuntergrund ausschließlich über die Antriebsräder und eine Balancierung des Fahrzeuges um die gemeinsame Achse der Antriebsräder erfolgt. Das erfindungsgemäße Fahrzeug macht sich hierbei das Prinzip der dynamischen Stabilisierung zu Nutze, bei welcher eine Selbstbalancierung durch eine, mittels der Drehbewegungen und eine dadurch bewirkbaren Verlagerung der Aufstandspunkte der Antriebsräder relativ zu dem Fahrzeugschwerpunkt, hervorgerufene Gewichtsverlagerung erfolgt. Das Abstützelement dient hierbei ausschließlich zur Abstützung des Fahrzeuges im Stand und zur Verhinderung eines unerwünschten Kippens, beispielsweise während einer Gefahrenbremsung.
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Demgegenüber sieht der aktive Fahrbetrieb des Fahrzeuges im Mehrpunktauflagezustand vor, dass eine Lastabführung in den Fahruntergrund sowohl über die Antriebsräder als auch über das Abstützelement erfolgt. Der Belastungsgrad des Abstützelements kann hierbei durch eine teilweise Balancierung wie obenstehend beschrieben variiert werden. Der Mehrpunktauflagezustand stellt sich erfindungsgemäß auch im Stand oder bei einem passiven Fahrbetrieb des Fahrzeuges, bei welchem dieses beispielsweise geschoben wird und bei welchem keine Drehbewegungen der Antriebsräder aufgrund von Steuerungsbefehlen initialisiert werden, ein.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug bietet somit den technologischen Vorteil, dass je nach Anwendungsfall oder in Abhängigkeit des Beladungszustandes unterschiedliche, aktive Fahrbetriebszustände sowie ein passiver Fahrbetrieb realisiert werden können. Gleichzeitig ermöglicht das Fahrzeug aufgrund der Lenkbarkeit über die Antriebsräder einen besonders kleinen Wenderadius und eine dementsprechend hohe Manövrierbarkeit. Des Weiteren bietet das Fahrzeug konzeptbedingt den Vorteil, dass auf ein sonst übliches Lenksystem, wie beispielsweise ein lenkbares Vorderrad, verzichtet und das Fahrzeug somit günstig hergestellt werden kann.
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Wie obenstehend bereits angeführt, erfolgt die Energieversorgung des Antriebs- und Lenksystems über die Energieversorgungseinheit, welche hierzu mit dem Antriebs- und Lenksystem verbunden oder direkt in dieses integriert ist und welche vorliegend einen Energiespeicher, vorzugsweise in Form eines Lithium-Ionen-Akkus aufweist.
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Die Aufnahmeeinheit weist erfindungsgemäß ein Aufnahmeelement zur Aufnahme eines Transportobjekts auf. Das Aufnahmeelement kann hierbei wahlweise als Ladefläche zur Aufnahme eines Ladegutes oder als Personenkabine zur Aufnahme einer Person, sowie als kombinierte Ausführung mit Personenkabine und Ladefläche ausgebildet sein.
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Zudem kann das Aufnahmeelement als Wechselaufbau ausgebildet sein, sodass je nach Anwendungsfall ein Personen- und/oder Warentransport ermöglicht werden kann.
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Des Weiteren zeichnet sich das erfindungsgemäße Fahrzeug gemäß Anspruch 1 dadurch aus, dass dessen äußere Abmessungen so ausgebildet sind, dass die Breite maximal 800 mm, die Länge maximal 1200 mm und die Höhe ebenfalls maximal 1200 mm betragen. Auf diese Weise kann als besonderer Vorteil ein kostengünstiger Transport des Fahrzeuges auf einer Europoolpalette, auch Europalette genannt, realisiert werden. Ferner besteht aufgrund der Abmessungen des Fahrzeuges der Vorteil, dass dieses nur einen geringen Platzbedarf zum Abstellen benötigt und zudem in einem herkömmlichen Fahrstuhl transportiert werden kann.
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Alternativ zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Fahrzeug gemäß Anspruch 2 dadurch aus, dass dessen äußere Abmessungen so ausgebildet sind, dass die Breite maximal 800 mm, die Länge maximal 600 mm und die Höhe ebenfalls maximal 1200 mm betragen. Durch diese Abmessungen kann auf besonders vorteilhafte Weise ein Transport des Fahrzeuges auf einer halben Europoolpalette bereitgestellt werden, wodurch sich die Transportkosten nochmals verringern lassen.
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Bezüglich des übrigen Offenbarungsgehaltes des Anspruchs 2 wird auf die obenstehenden Ausführungen zu Anspruch 1 verwiesen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Fahrzeuges sind die Nabenmotoren der Antriebsräder als Torquemotoren ausgebildet. Die Verwendung von Torquemotoren bietet hierbei insbesondere die Vorteile, dass zum einen hohe Antriebsmomente und somit eine gute Beschleunigung und eine hohe Dynamik des Fahrzeuges bereitstellbar sind und dass mittels der Torquemotoren definierte Winkelstellungen und somit besonders präzise Lenkbewegungen ermöglicht werden.
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Zudem sind Torquemotoren vergleichsweise geräusch- und wartungsarm und weisen insbesondere einen hohen Wirkungsgrad auf, sodass das Fahrzeug besonders energieeffizient betrieben werden kann.
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Darüber hinaus sieht eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Fahrzeuges vor, dass dieses eine optische Erfassungsvorrichtung, insbesondere zur Erfassung eines Fahrweges und einer aktuellen Position, aufweist.
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Die optische Erfassungsvorrichtung ist hierbei beispielsweise als schwenkbare Bild- oder Videokamera ausgebildet, welche drahtlos mit einer zentralen Erfassungseinheit verbunden und dazu in der Lage ist, den Fahrweg oder die aktuelle Position des Fahrzeuges in Form von Bildern oder als Videostream in Echtzeit an die zentrale Erfassungseinheit zu übermitteln. Auf diese Weise ermöglicht das Fahrzeug insbesondere eine optische Fahrweg- und Standorterfassung.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das erfindungsgemäße Fahrzeug eine Beladungs- und Schwerpunkterkennung sowie eine Visualisierungseinrichtung zur Visualisierung eines Beladungszustandes und einer Schwerpunktposition auf.
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Die Beladungs- und Schwerpunkterkennung ist hierbei dazu in der Lage, den Beladungszustand des Fahrzeuges und daraus resultierend dessen Schwerpunktlage zu erfassen und diese einem Nutzer des Fahrzeuges anhand der Visualisierungseinrichtung darzustellen. Auf diese Weise wird es dem Nutzer ermöglicht, den Beladungszustand bestmöglich an den gewünschten Fahrbetriebszustand des Fahrzeuges anzupassen und, beispielsweise bei einem gewünschten Fahrbetrieb im Balancezustand, eine Ladung so auf dem Aufnahmeelement anzuordnen, dass deren Schwerpunkt möglichst zentral über der Achse der Antriebsräder liegt.
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Die Visualisierungseinrichtung kann hierbei beispielsweise als Display oder als Lichtelement ausgebildet oder in die Eingabe- und Steuerungseinheit integriert sein.
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Der Eingabe- und Steuerungseinheit des Fahrzeuges ist in einer bevorzugten Weiterbildung eine GPS-Sende- und Empfangseinheit zugeordnet.
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Die GPS-Sende- und Empfangseinheit ermöglicht hierbei als besonderen Vorteil eine Ortung des Fahrzeuges sowie dessen Navigation per GPS-Signal.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante des Fahrzeuges weist die Eingabe- und Steuerungseinheit ein Empfangsmittel zum Empfang fernübertragener Fahr- und Lenksteuerungsbefehle auf.
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Die fernübertragenen Fahr- und Lenksteuerungsbefehle werden hierbei mittels der Eingabe- und Steuerungseinheit in entsprechende Steuerungsbefehle für die Nabenmotoren der Antriebsräder umgewandelt, sodass vorliegend als besonderer Vorteil eine Fernsteuerung des Fahrzeuges bereitstellbar ist. Insbesondere in Kombination mit der optischen Erfassungsvorrichtung ergibt sich hierbei der Vorteil, dass während der Fernsteuerung des Fahrzeuges der Fahrweg per Video in Echtzeit überwachbar ist.
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Das Empfangsmittel ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Fahrzeuges als Schnittstelle zum Anschließen eines tragbaren Empfangsgerätes, insbesondere eines Smartphones, ausgebildet. Auf diese Weise wird es vorliegend ermöglicht, dass die fernübertragenen Fahr- und Lenksteuerungsbefehle über das Empfangsgerät selbst und somit beispielsweise als GSM- oder LTE-Daten an die Eingabe- und Steuerungseinheit übermittelt werden können und als besonderer Vorteil somit keine gesonderte Einrichtung zum Empfang der fernübertragenen Fahr- und Lenksteuerungsbefehle vorgesehen werden muss.
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Zudem kann die Schnittstelle vorliegend so ausgebildet sein, dass mittels derer das Empfangsgerät während eines Betriebs des Fahrzeuges geladen wird.
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Die Erfindung wird in Ausführungsbeispielen anhand von
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1a Schrägansicht Fahrzeug zur Personenbeförderung
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1b seitliche Schnittansicht Fahrzeug zur Personenbeförderung
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1c vereinfachte Explosionsansicht Fahrzeug zur Personenbeförderung
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1d Schrägansicht Fahrzeug zur Personenbeförderung auf Europoolpalette
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2a Schrägansicht Fahrzeug zum Lastentransport
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2b seitliche Schnittansicht Fahrzeug zum Lastentransport
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2c vereinfachte Explosionsansicht Fahrzeug zum Lastentransport
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3 Schrägansicht Fahrzeug zum Lastentransport auf Europoolpalette
näher erläutert.
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Die 1a bis 1d zeigen vorliegend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeuges zur Personenbeförderung.
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Das Fahrzeug weist vorliegend eine Basiseinheit 1 sowie eine Aufbaueinheit 2 auf, wobei die Basiseinheit 1 eine untere Tragebene 3 und eine obere Tragebene 4 aufweist, wobei die Aufbaueinheit 2 auf der oberen Tragebene 4 angeordnet und zur Personenbeförderung als Kabine ausgebildet ist. Wie insbesondere 1b veranschaulicht, sind die zudem Tragebenen 3, 4 im Wesentlichen planparellel und beabstandet zueinander angeordnet und bilden zusammen einen doppelten Boden aus.
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Die Basiseinheit 1 weist vorliegend ein Antriebs- und Lenksystem sowie eine Energieversorgungseinheit 5 und zwei Abstützelemente 6.1, 6.2 auf, wobei mittels der Energieversorgungseinheit 5 eine Energieversorgung des Antriebs- und Lenksystems bereitgestellt wird und wobei die Abstützelemente 6.1, 6.2 vorliegend als Kugeleinheiten ausgebildet sind. Die Energieversorgungseinheit 5 ist zudem vorliegend als Lithium-Ionen-Akku ausgebildet.
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Das Antriebs- und Lenksystem weist zwei Antriebsräder 7.1, 7.2 sowie, wie speziell in 1b dargestellt, eine Eingabe- und Steuerungseinheit 8, welche vorliegend in Form eines Joysticks mit angeschlossenem Steuergerät ausgebildet ist, auf. Die Antriebsräder 7.1, 7.2 weisen zudem jeweils einen als Torquemotor ausgebildeten Nabenmotor (nicht dargestellt) auf, über welche entsprechende Drehbewegungen der Antriebsräder 7.1, 7.2 bereitstellbar sind.
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Die Drehbewegungen der Antriebsräder 7.1, 7.2 werden anhand von Steuerungsbefehlen bewirkt, wobei die Steuerungsbefehle durch die Eingabe- und Steuerungseinheit 8 aus durch einen Anwender eingegebenen Fahr- und Lenksteuerungsbefehlen erzeugt werden.
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Durch die bereitgestellten Drehbewegungen der Antriebsräder 7.1, 7.2 sind entsprechende Antriebs- und Lenkzustände des Fahrzeuges bewirkbar, wobei mittels gleichgerichteter Drehbewegungen eine Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt und mittels unterschiedlicher Drehbewegungen Lenkbewegungen des Fahrzeuges bereitstellbar sind.
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Der besondere Vorteil des vorliegenden Fahrzeuges besteht hierbei darin, dass ein aktiver Fahrbetrieb, das heißt ein Fahrbetrieb, bei welchem die Antriebsräder 7.1, 7.2 aktiv über die Nabenmotoren angetrieben werden, wahlweise in einem Balancezustand oder in einem Mehrpunktauflagezustand, ermöglicht werden kann.
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In dem Balancezustand arbeitet das Antriebs- und Lenksystem nach dem Prinzip der dynamischen Stabilisierung, bei welchem vorliegend die Lastabführung in einen Fahrbahnuntergrund ausschließlich über die Antriebsräder 7.1, 7.2 erfolgt und bei welchem die Abstützelemente 6.1, 6.2 nicht belastet sind. Auf diese Weise wird vorliegend insbesondere ein rollwiderstandsarmer Fahrbetrieb des Fahrzeuges ermöglicht. Die Abstützelemente 6.1, 6.2 dienen in dem Balancezustand ausschließlich zur Abstützung des Fahrzeuges im Stand oder zur Vermeidung eines unerwünschten Kippens nach vorne oder hinten, beispielsweise bei Gefahrenbremsungen.
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In dem Mehrpunktauflagezustand erfolgt die Lastabführung in den Fahrbahnuntergrund zusätzlich zu den Antriebsrädern 7.1, 7.2 über die Abstützelemente 6.1, 6.2. Die Abstützelemente 6.1, 6.2 sind hierfür höhenverstellbar ausgebildet, sodass diese zur Bereitstellung des Mehrpunktauflagezustandes in den entsprechenden Kontakt mit dem Fahrbahnuntergrund bringbar sind. Der Betrieb des Fahrzeuges in dem Mehrpunktauflagezustand ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn aufgrund eines vorliegenden Beladungszustandes des Fahrzeuges der Balancezustand nur unzureichend bereitgestellt werden kann oder aufgrund großer Lasten eine Lastabführung über mehrere Punkte sinnvoll ist.
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Sowohl in dem Balance- als auch in dem Mehrpunktauflagezustand-weist das Fahrzeug zudem den technologischen Vorteil auf, dass Lenkbewegungen unmittelbar durch die unterschiedlichen Drehbewegungen der Antriebsräder 7.1, 7.2 umsetzbar sind und somit zum einen auf ein sonst übliches Lenksystem verzichtet und zum anderen eine besonders gute Manövrierbarkeit des Fahrzeuges bereitgestellt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeuges besteht in dessen äußeren Abmessungen, welche vorliegend so gewählt sind, dass das Fahrzeug eine Breite von 800 mm, eine Länge von 1200 mm und eine Höhe von 1200 mm aufweist.
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Durch die Längen- und Breitenabmessungen wird es, wie 1d veranschaulicht, ermöglicht, dass das Fahrzeug kostengünstig auf einer Europoolpalette 11 transportiert werden kann. Gleichzeitig wird durch die Höhe des Fahrzeuges ein komfortables Sitzen in der Aufbaueinheit 2 ermöglicht.
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Zur Aufnahme eines Anwenders (nicht dargestellt) in der Aufbaueinheit 2 weist diese, wie in 1b dargestellt, ein Aufnahmeelement 9 auf, welches vorliegend als Personensitz ausgebildet ist.
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Die 1a bis 1d zeigen zudem eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Fahrzeuges, bei welcher dieses eine optische Erfassungseinheit 10 in Form einer Videokamera aufweist. Mittels der optischen Erfassungseinheit 10 ist es hierbei beispielsweise möglich, eine Fahrwegerfassung und -überwachung durchzuführen, sodass insbesondere bei einem autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeuges Hindernisse auf dem Fahrweg erfasst und gegebenenfalls umfahren werden können. Zudem kann der erfasste Fahrweg von der optischen Erfassungseinheit 10 an eine zentrale Überwachungseinheit (nicht dargestellt) übermittelt und so eine Standortbestimmung des Fahrzeuges von der zentralen Überwachungseinheit aus vorgenommen werden.
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Die 2a bis 2c zeigen eine alternative Ausführungsform des Fahrzeuges, bei welchem dieses zum Lastentransport ausgebildet ist. Die Aufbaueinheit 2 weist hierbei ein Aufnahmeelement 9 in Form eines Gitterrahmens auf, mittels dessen ein entsprechendes Transportgut (nicht dargestellt) aufnehmbar ist.
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Die übrigen Elemente des Fahrzeuges, insbesondere die Bestandteile der Basiseinheit 1, das Antriebs- und Lenksystem sowie die Energieversorgungseinheit 5 entsprechen der obenstehenden Beschreibung des Fahrzeuges zur Personenbeförderung, sodass an dieser Stelle auf eine nochmalige, detaillierte Ausführung verzichtet wird.
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Je nach Anwendungsfall ermöglicht auch das Fahrzeug in der Ausführungsform zum Lastentransport einen Fahrbetrieb in einem Balance- oder in einem Mehrpunktauflageszustand.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeuges zeigt 3. In diesem Fall ist die Aufbaueinheit 1 ebenfalls zur Lastenbeförderung ausgebildet, wobei die Abmessungen des Fahrzeuges vorliegend so gewählt sind, dass dieses insbesondere eine Länge von 800 mm und eine Breite von 600 mm aufweist.
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Auf diese Weise wird es vorteilhaft ermöglicht, dass das Fahrzeug, wie in 3 dargestellt, auf einer halben Europoolpalette 12 transportiert werden kann und somit der Platzbedarf während des Transports und die Transportkosten nochmals verringert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Basiseinheit
- 2
- Aufbaueinheit
- 3
- untere Tragebene
- 4
- obere Tragebene
- 5
- Energieversorgungseinheit
- 6
- Abstützelemente
- 7
- Antriebsräder
- 8
- Eingabe- und Steuerungseinheit
- 9
- Aufnahmeelement
- 10
- optische Erfassungseinheit
- 11
- Europoolpalette
- 12
- halbe Europoolpalette
