DE60037656T2

DE60037656T2 - Extrem schmales, mit ballast stabilisiertes fahrzeug

Info

Publication number: DE60037656T2
Application number: DE60037656T
Authority: DE
Inventors: Richard W. Spokane Woodbury; Bryan A. Spokane Woodbury
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: US6328121B1; BR0010967A; CN1353653A; AU3613900A; EP1165338A4; ES2298131T3; MXPA01009832A; DE60037656D1; JP2002540007A; EP1165338A1; KR100707734B1; KR20020001808A; EP1165338B1; WO2000058120A1; CN1222428C; ATE382536T1; CA2366419A1; CA2366419C; AU760818B2

Description

1. Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft extrem schmale Straßenfahrzeuge.
2. Stand der Technik:
Ein herkömmliches Automobil oder vierrädriges Fahrzeug hat eine oder mehrere Reihen von Sitzen für mindestens zwei Personen in jeder Reihe und damit notwendigerweise eine Breite von etwa 1,83 m (6 Fuß). Ein herkömmliches zweirädriges Motorrad bietet Platz für ein bis zwei Personen, die hintereinander oder im Tandem sitzen und hat üblicherweise eine Breite von 0,92 m (3 Fuß). Fahrzeuge mit zwei oder drei Rädern werden als Motorradfahrzeuge klassifiziert und Fahrzeuge mit vier Rädern werden in der Kategorie Automobile geführt. In den Vereinigten Staaten hat jede Fahrbahn einer Strasse etwa eine Breite von 3,66 m (12 Fuß), um einem Automobil oder bis zu zwei Motorrädern seitlich nebeneinander einen ausreichend großen Abstand dazwischen zu ermöglichen. Motorradfahrzeuge sind ausreichend schmal, dass sie zwischen Automobilen in benachbarten Fahrbahnen fahren können, wenn der Verkehr dicht ist, und können dazwischen im rechten Winkel zum Bordstein parken. Automobile werden sehr häufig zum Transport nur einer einzigen Person genutzt, insbesondere im Pendlerverkehr. Berücksichtigt man den weit größeren Platzbedarf, den Materialbedarf und den Brennstoffverbrauch, der bei Automobilen benötigt wird, in Vergleich zu Motorrädern, sind Automobile zum Transportieren von Personen wesentlich weniger effizient.
Trotz der Vorteile von Motorradfahrzeugen bei starkem Verkehr, beim Parken und im Hinblick auf die Leistung werden Automobile von der großen Mehrheit der Bevölkerung bevorzugt, weil sie wesentlich einfacher und sicherer zu fahren sind und die geschlossenen Kabinen Komfort und ausreichend Transportkapazität für Waren ergeben. Deshalb sind die Autobahnen und Straßen von Stadtbereichen überall durch Automobile verstopft. Da die Wirtschaft und die Bevölkerung von urbanen Flächen zunimmt, werden die Verkehrs- und Parkprobleme immer dringlicher. Die Stadtverwaltungen versuchen diesen Problemen dadurch zu begegnen, dass sie die Verkehrsteilnehmer dazu zwingen, Fahrgemeinschaften und öffentliche Transportmittel zu benutzen. Diese Maßnahmen haben jedoch nur begrenzten Erfolg erbracht, weil die Autofahrer sehr darauf bedacht sind, die Freiheit und die Bequemlichkeit zu nutzen, die ihnen ihre Privatfahrzeuge vermitteln. Die einzige Lösung wäre, Straßen zu erweitern, eine solche Lösung ist jedoch extrem teuer und häufig unmöglich, weil nicht genügend freier Raum zur Verfügung steht.
Schmale Fahrzeuge mit geschlossenem Fahrgastraum sind bereits vorgeschlagen worden, um die Effizienz des Transportierens von einer oder mehreren Personen in einer Tandemsitzanordnung zu erzielen. Derartige Fahrzeuge haben drei oder mehr Räder, um sie in einer standfesten Position zu halten, wenn sie angehalten werden. Während ein herkömmliches Automobil breit genug ist, damit es in einer Kurve stabil gehalten wird, ist ein schmales Fahrzeug zu schmal, um zu vermeiden, dass es in einer Kurve zur Seite umfällt, wenn es nicht durch eine Stabilisiervorrichtung stabilisiert wird. Die US Patente 4,484,648 (Jephcott) und 4,283,074 (Tidwell) zeigen Fahrzeuge, die so ausgelegt sind, dass sie kippen oder zur Innenseite einer Kurve rollen, indem die Aufhängung oder die Passagierkabine bewegt werden. In der Praxis ist der erforderliche Kippwinkel abhängig von der Geschwindigkeit und dem Radius einer Kurve und der Aufbau muss exakt elektronisch und hydraulisch gesteuert werden. Derartige Kippsysteme sind kompliziert und teuer. Ferner besteht die Gefahr, dass dann, wenn ein elektrischer oder mechanischer Fehler in dem Kippsystem auftritt, das Fahrzeug außer Kontrolle gerät.
US Patent 4,313,517 (Pivar) betrifft ein dreirädriges Fahrzeug mit breitem Aufbau, in dem zwei Personen Seite an Seite bzw. quer zur Fahrtrichtung sitzen können. Es besitzt einen tiefen Schwerpunkt, der durch eine Kabine mit geringem Gewicht über den Batterien ausgebildet ist. Die kleinen Batterien, die angegeben sind, liefern jedoch mit Sicherheit keine ausreichende Stabilität. Die Anordnung der Sitze nebeneinander führt jedoch zu einer Breite, die etwa der von herkömmlichen Automobilen entspricht, so dass zwei solcher Fahrzeuge nicht seitlich nebeneinander auf der gleichen Fahrbahn fahren können. Die Kabine geringen Gewichtes bietet nur unzureichenden Schutz im Falle eines Zusammenstoßes und bei schlechten Wetterbedingungen. Ferner hat es lediglich eine Höchstgeschwindigkeit von 33 kmh (20 mph), so dass es keinesfalls einen Ersatz für herkömmliche Automobile liefert. Selbst wenn das Triebwerk so modifiziert würde, dass eine höhere Spitzengeschwindigkeit erzielt werden könnte, können die drei Räder bei höheren Geschwindigkeiten keine ausreichende Stabilität für das Kurvenfahren ergeben.
EP-A-0 829 417 offenbart ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Sämtliche bekannten Fahrzeuge haben den Nachteil zu großer Fahrzeugbreite, nicht ausreichender Kurvenstabilität oder fehlender Sicherheit und mangelnden Komforts, so dass keines dieser Fahrzeuge kommerziell brauchbar ist. Es ist eindeutig sehr schwierig, eine für die Praxis brauchbare Kombination der vorstehenden Merkmale zu erreichen. Aus dem Stand der Technik lässt sich nicht die Bedeutung eines hohen Überschlags-Schwellwertes herleiten, d. h. des zulässigen maximalen Wertes des Neigungs- oder Kippwinkels, bei dem das Fahrzeug sich auf seinen Rädern halten kann. Ohne einen entsprechend hohen Überschlags-Schwellwert wird ein schmales Fahrzeug einer Kurve umfallen.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Entsprechend sind die Aufgaben, die mit dem extrem schmalen Automobil nach der Erfindung zu lösen sind, folgende:
Das Fahrzeug muss so schmal sein wie ein typisches Motorrad, um bei starkem Verkehr, damit beim Einparken eine verbesserte Manövrierfähigkeit zu erreichen ist,
es muss so stabil sein wie ein herkömmliches Automobil mit breitem Aufbau, trotz der besonders geringen Breite und fehlenden Kipplagerung des Aufbaus, es muss mit ausreichender Geschwindigkeit gefahren werden können, damit Autobahnen genutzt werden können,
es muss die Insassen in einer komfortablen und sicheren Kabine umschließen, es muss eine vertraute Handhabung für den Fahrer ergeben, der an herkömmliche Automobile gewöhnt ist,
es muss billiger herzustellen und zu betreiben sein als ein herkömmliches Automobil, und
es muss einen praktischen und damit kommerziell brauchbaren Ersatz für herkömmliche Automobile liefern.
Weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit vorliegender Erfindung wird ein Automobil mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst ein Automobil, das aus einer Karosserie mit einer geschlossenen Kabine, mindestens einem Sitz, vorzugsweise einem Paar von in Tandemanordnung vorgesehenen Sitzen innerhalb der Kabine, vier Rädern an den Ecken der Karosserie, einem Antriebssystem, das mindestens einige der Räder antreibt, und einem Ballast, der in der Karosserie aus Stabilitätsgründen vorgesehen ist, besteht. Die Kabine ist vorzugsweise ausreichend schmal, damit zwei solcher Automobile Seite an Seite auf einer Fahrspur fahren können. Der Ballast ist schwer genug und tief genug angeordnet, damit ein tiefer Schwerpunkt und ein hoher Überschlag-Schwellwert von mindestens 38°, vorzugsweise etwa 50° oder darüber, erreicht wird. Das Antriebssystem besteht vorzugsweise aus einem Elektromotor, der von einer Brennstoffzelle angetrieben ist, und der Ballast ist vorzugsweise ein Tank aus Metallhydrid zur Speisung der Brennstoffzelle. Der Ballast hat ein Totgewicht, um einen gewünschten Überschlag-Schwellwert zu erzielen.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG
1 ist eine Seitenansicht des extrem schmalen Automobils nach der Erfindung.
2 ist eine Vorderansicht des extrem schmalen Automobils.
3 ist eine Vorderansicht des extrem schmalen Automobils, das bis zum Überschlag-Schwellwert gekippt ist.

10: Karosserie
11: Kabine
12: Vordersitz
13: Hinterer Sitz
14: Räder
15: Antriebssystem
16: Ballast
L: Länge
W: Breite
CG: Schwerpunkt

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 und 2
Eine bevorzugte Ausführungsform des extrem schmalen Automobils ist in Seiten- und Frontansicht in den 1 und 2 dargestellt. Das Automobil weist eine Karosserie 10 mit einer geschlossenen Kabine 11 auf, die Komfort und Sicherheit bietet. Alternativ kann die Karosserie 10 aus wirtschaftlichen Gründen offen sein. Die Karosserie 10 hat vorzugsweise eine Breite W von etwa 0,92 m (3 Fuß), um eine verbesserte Manövrierfähigkeit im starken Verkehr und ein einfacheres Einparken zu ermöglichen, insbesondere um sicher zu stellen, dass zwei derartiger Automobile seitlich nebeneinander auf einer Fahrbahn betrieben werden können. Die geringen Abmessungen lassen es auch zu, dass dieses Automobil erheblich preiswerter gebaut und betrieben werden kann als dies bei herkömmlichen Automobilen möglich ist. Die vorderen und hinteren Sitze 12 und 13 sind in Tandemausführung innerhalb der Kabine 11 positioniert. Zwei Sitze stellen einen bevorzugten Kompromiss zwischen der Aufnahmekapazität und der Länge des Automobils dar. Alternativ können weniger oder mehr Sitze vorgesehen sein, solange sie hintereinander in einer Reihe angeordnet sind, damit die geringe Breite der Karosserie 10 beibehalten werden kann. Die Länge der Karosserie 10 kann entsprechend der Anzahl von Sitzen variieren. In der dargestellten Ausführungsform mit zwei Tandemsitzen hat die Karosserie 10 vorzugsweise eine Länge L von etwa 2,15 m (7 Fuß).
Vier Räder 14 sind an etwa vier Ecken der Karosserie 10 zur Erzielung einer höheren Stabilität als mit drei Rädern in einer starken Kurve und zur Erzielung einer vertrauten Fahrweise vorgesehen, wie sie Fahrer kennen, die an die Steuerung von herkömmlichen Automobilen mit vier Rädern gewöhnt sind. Mindestens einige der Räder 14 werden mit Hilfe eines Antriebssystems 15 angetrieben, das vorzugsweise ein von einer Brennstoffzelle angetriebener Elektromotor ist. Alternativ können andere geeignete Antriebssysteme verwendet werden, z. B. ein batteriebetriebener Elektromotor, eine Brennkraftmaschine, die mit Benzin, Diesel oder dgl. gespeist wird. Ballast 16 ist in der Karosserie 10 zwischen den vorderen und den hinteren Rädern aus Stabilitätsgründen angeordnet und umfasst vorzugsweise einen Tank mit Metallhydrid zur Versorgung der Brennstoffzelle mit Brennstoff. Der Ballast 16 weist ein Totgewicht, z. B. Blei auf.
Beispielsweise kann das Antriebssystem 15 ein in der Spitze 200 PS und im Dauerbetrieb 75 PS leistender Wechselstrom-Elektroantrieb, z. B. der Firma AC Propulsion Company, San Dimas, CA sein und der Ballast 16 kann aus Batterien bestehen, die ein Gewicht von z. B. 432 kg (950 Ib) haben. Bei einem Leergewicht von etwa 727 kg (1600 Ib) kann das erfindungsgemäße ultraschmale Automobil eine Strecke von etwa 161 km (100 Meilen) pro Füllung zurücklegen, ferner eine Spitzengeschwindigkeit von etwa 210 kmh (130 mph) und eine Beschleunigung von 0 bis 97 kmh (0 bis 60 mph) in weniger als 5 Sekunden erreichen. Eine derartige Leistung entspricht der eines guten Sportwagens.
3:
Das extrem schmale Automobil muss ein exzellentes Stabilitätsverhalten in Kurven aus Sicherheitsgründen und aus Gründen der Markt-Akzeptanz aufweisen. Es ist besonders wichtig, dass der Ballast 16 schwer genug ist und tief genug liegt, damit ein niedriger Schwerpunkt CD für einen Überschlag-Schwellwert R von vorzugsweise etwa 50° gegenüber der Vertikalen erzielt wird. Dies bedeutet, dass das Automobil nach der Erfindung sich stets selbst auf seinen Rädern ausrichtet, solange es um weniger als den Überschlags-Schwellwert gekippt wird. Der Überschlag-Schwellwert von 50° wird bei einem Ausführungsbeispiel mit einem Ballast 16 von etwa 432 kg (950 Ib), einem Eigengewicht von etwa 727 kg (1600 Ib) und einer Breite von etwa 0,92 m (3 feet) erreicht. Zum Vergleich haben herkömmliche SUVs (Sport-Geländewagen) einen Überschlag-Schwellwert von etwa 38°. Der Überschlag-Schwellwert des ultraschmalen Automobils nach der Erfindung ist mindestens etwa so hoch wie der eines herkömmlichen Automobils mit breiter Karosserie. Alternativ kann der Ballast zur Berücksichtigung eines höheren oder niedrigen Überschlags-Schwellwerts von z. B. 38° bis 60° ausgelegt sein, wenn dies erwünscht ist.
Das extrem schmale Automobil nach der Erfindung benötigt vier Räder und den Ballast für die Stabilität. Im Gegensatz zu einigen Ausführungen nach dem Stand der Technik besitzt es keine Vorrichtungen, damit es sich in einer Kurve nach innen legt; statt dessen legt es sich in einer Kurve nach aussen, wie ein herkömmliches Automobil. Insgesamt spart es Kosten, erhöht die Zuverlässigkeit und ergibt auch eine vertraute Handhabung des Automobils für Personen, die an konventionelle Automobile gewöhnt sind.

Claims

Automobil, das aufweist eine Karosserie (10) mit einer umschlossenen Fahrerkabine (11) für eine Tandemsitzanordnung mit einer Länge und einer Breite, die vier Ecken definieren und eine Rechteckform haben, wobei die Karosserie (10) 0,76–0,92 Meter breit ist, um das Fahren zweier dieser Automobile nebeneinander auf einer Fahrbahn zu ermöglichen; mindestens einen Sitzplatz (12, 13) in Tandemsitzanordnung in der Fahrerkabine (11) der Karosserie (10); vier Räder (14), von denen jeweils eines an den vier Ecken der Karosserie (10) zur Drehstabilisierung angeordnet ist, wobei zwei der vier Räder (14) Vorderräder und zwei der vier Räder (14) Hinterräder sind; und einen Ballast (16) in der Karosserie (10), wobei der Ballast zwischen den Vorder- und Hinterrädern (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballast (16) zum Teil Todgewicht-Ballast beinhaltet, dass der Ballast ausreichend tief in der Karosserie (10) positioniert ist, und dass der Ballast (16) einen Schwerpunkt (SP) hat, damit eine sichere Überschlagschwelle von zumindest 38 Grad zur Vertikalen gegeben ist.
Automobil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballast (16) teilweise eine Kombination aus Batterie und Motor beinhaltet.
Automobil nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Automobil so ausgelegt ist, dass der Ballast (16) ein solches Verhältnis von Schwerpunkt (SP) zur Breite der Karosserie hat, dass eine sichere Überschlagschwelle von im wesentlichen 60 Grad zur Vertikalen gegeben ist.
Automobil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Leergewicht von 727 kg (1600 Ib) hat, und dass das vorher festgelegte Gewicht des Ballasts (16) 432 kg (950 Ib) beträgt.