EP3787961A1 - Nutzfahrzeug - Google Patents

Nutzfahrzeug

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Publication number
EP3787961A1
EP3787961A1 EP19752927.4A EP19752927A EP3787961A1 EP 3787961 A1 EP3787961 A1 EP 3787961A1 EP 19752927 A EP19752927 A EP 19752927A EP 3787961 A1 EP3787961 A1 EP 3787961A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
useful
driving
vehicle
modules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19752927.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Gunselmann
Matthias Hofmann
Thorsten Jastrow
Dirk Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3787961A1 publication Critical patent/EP3787961A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D63/00—Motor vehicles or trailers not otherwise provided for
    • B62D63/02—Motor vehicles
    • B62D63/025—Modular vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D47/00—Motor vehicles or trailers predominantly for carrying passengers
    • B62D47/02—Motor vehicles or trailers predominantly for carrying passengers for large numbers of passengers, e.g. omnibus

Definitions

  • the invention relates to a vehicle, in particular a utility vehicle for the transportation of goods or people, comprising a utility module and a plurality of driving modules. Furthermore, the invention relates to a driving module and a useful module for such a vehicle and a method for providing such a vehicle with such a useful module and such driving modules.
  • a commercial vehicle with a modular structure which comprises a front module, a cargo module and a drive module, the module elements being connected to one another in the longitudinal direction of the vehicle, and a modular system for such a commercial vehicle.
  • a payload transport vehicle consisting of a power steering module, an energy module, an electrical module and an impeller module, the modules being rigidly connectable to one another via uniform connection points and each having the same length.
  • DE 44 19 602 A1 describes a method and equipment required for carrying out in-house delivery of consumers with goods, the method being based on the use of circulating containers and vehicles with special equipment which transport these containers to the customer. Vehicles of the type described require maintenance and servicing, with most damage to such vehicles occurring in the area of the chassis, the drive, the brakes or a control of the vehicle.
  • the task is to simplify the maintenance and repair of commercial vehicles and to increase the operating time of the vehicles.
  • the object is achieved by a vehicle with the features of claim 1, by a driving module with the features of claim 8, by a useful module with the features of claim 11 and by a method for providing a vehicle with the features of claim 14.
  • a vehicle is made available which is of modular construction and which comprises a useful module and a plurality of driving modules.
  • the useful module is e.g. B. tet for the transport of goods or people.
  • the driving modules include functionalities that only make it possible to drive the vehicle.
  • the useful module and the driving modules are each designed as separate vehicle modules that can be coupled with one another.
  • the useful module is free from the chassis and coupled to at least two of the driving modules to enable the vehicle to be driven. At least one of the driving modules has its own drive.
  • the invention further relates to a driving module and a utility module for a vehicle of the type described above.
  • the driving module is set up to be coupled to the chassis-less useful module in order to enable the vehicle to be driven if the useful module is coupled to at least one further driving module.
  • the useful module has no chassis and is set up to be coupled to at least two driving modules in order to enable the vehicle to be driven.
  • the method according to the invention for providing a vehicle basically comprises the following steps: Providing a useful module;
  • rail vehicles in particular come into question.
  • the invention is also applicable to motor vehicles in road traffic.
  • the invention offers a number of advantages. These become particularly clear when you first consider conventional vehicle concepts for commercial vehicles. Today, these consist almost exclusively of specific car body constructions adapted to the respective application cases, which include an integration of the trolleys as a construction element. As a result, the constructions are complicated to manufacture due to the installation space for the undercarriage to be left out, or force restrictions in the usable space. Structural strength and driving dynamics requirements must be met through reinforced and heavy-duty constructions. Furthermore, operational experience shows that faults are often in the area of the chassis / drive / brake unit, which means that a fault binds an entire vehicle there for maintenance. This applies in particular to low-floor vehicles that have a floor height in the usable space below the height of the wheels of the vehicle.
  • the present invention basically solves the problems described by decoupling the usable space and the chassis / drive / brake unit.
  • the usable space is provided in a usable module which is coupled as a separate vehicle module for providing the vehicle with a plurality of drive modules which are also present as separate vehicle modules, such a drive module then being able to comprise a chassis / drive / brake unit.
  • the utility module on the other hand, is itself without a chassis, so it does not include wheels, tracking elements, a drive or one Brake.
  • the driving modules can then provide them with the necessary equipment for driving the vehicle by coupling them to the useful module.
  • the useful module comprises a plurality of separate partial useful modules coupled to one another.
  • the partial useful modules can be designed identically.
  • Each of the partial useful modules can be set up to serve itself as a useful module, i. H.
  • each of the partial useful modules can be set up to be coupled to at least two of the driving modules in order to form a vehicle according to the invention.
  • the partial utility modules can each be chassis-less. But it is also possible that, for. B.
  • two or three partial useful modules can be coupled in series (based on a direction of travel) to form a useful module, a vehicle according to the invention then being formed in which a first driving module is coupled to a front of the first partial useful module and a second driving module to the Rear of the (based on a direction of travel) rearmost utility module is coupled.
  • the drive modules can be separated from the user module and exchanged in a short time.
  • this enables separate, flexible use of driving and utility modules.
  • the maintenance-intensive part of the vehicle is concentrated in a compact unit that can be replaced quickly and can be brought separately for maintenance.
  • the useful module remains fully usable.
  • the module can also be flexibly expanded.
  • the possible arrangement of the driving modules on both sides of the useful modules further maximizes the useful space. In this respect, maintenance and servicing of commercial vehicles are simplified and the operating time of the vehicles is increased.
  • the vehicle preferably comprises (based on a direction of travel) a driving module in each case on the front and the rear of the useful module.
  • a driving module in each case on the front and the rear of the useful module.
  • the arrangement of the drive modules on both sides of the useful modules further maximizes the useful space.
  • the driving modules arranged on the front and rear of the vehicle are of identical design. This enables flexible use of each driving module and reduces the complexity of the structure. In this way, a driving module can be coupled equally on both sides of the useful module.
  • one of the driving modules and the useful module are each coupled to one another via a uniform interface. All relevant energy, control and communication functions on the front and rear of the user module can be accessed via the interface.
  • the utility module can additionally contain suitable independent sensors, control units and devices, e.g. B. for air conditioning, passenger change, lighting, passenger information, security, logistics, etc.
  • two above-mentioned utility modules can be coupled together via a further uniform interface. The further one
  • the interface can match the interface between the useful module and the driving module.
  • different types of Fahrmo modules can be provided, z. B. only some of the driving modules have a drive function, and other driving modules are designed only for carrying and guiding the useful module. In this way, the costs of the overall construction of the vehicle can be reduced.
  • a lower edge of a usable space of the useful module when the useful module is coupled to the at least two driving modules, is arranged at a height which is lower than a height of wheels of at least one of the driving modules, which enables the vehicle to be driven - borrowed.
  • This embodiment allows, for example, in the event that the vehicle is used for passenger transportation, facilitating boarding and alighting of the passengers, or in connection with a cargo transportation, a simplified loading and unloading of goods.
  • the available usable space can be increased in this way.
  • a driving module usually includes one or more of the following elements:
  • a tracking element a brake
  • Elements for carrying and guiding the vehicle can be designed differently. Possible embodiments are e.g. B. a continuous wheel set with axle, a single wheel chassis or the like. There are no restrictions in the useful module because the driving module is separated from the useful module.
  • the drive of the at least one driving module of the vehicle can, for. B. include a drive control, a converter, a motor and / or possibly a transmission.
  • a driving module individual or all elements of the brake can be included, such as brake control and brake actuators.
  • the braking function can also be integrated in the drive.
  • a partial or complete energy supply for supplying functions of the driving module can be present in a driving module.
  • the energy transfer can be adapted to the conditions of the infrastructure. It is conceivable, for. B. a continuous supply via a catenary. It is also possible to selectively supply a suitable energy storage device for the driving module from a charging point, e.g. B. via electrical contacts or inductively.
  • a supply via fuel cells and / or batteries can also be implemented in the driving module. From the energy supply of the driving module or the driving modules, an additional energy supply for the useful module can take place. Alternatively or additionally, the useful module itself can have its own energy supply.
  • a control in a driving module can contain individual or all functions that are necessary for the operation of the vehicle (also autonomous operation). This can also include sensors, communication facilities and processing intelligence, e.g. B. for drive, steering, braking, energy supply, charging management, communication in the vehicle and to the outside (z. B. V2X), and other vehicle functions, such as. B. lighting, count.
  • the controller can also perform control functions for the useful module or the partial useful modules via the uniform interface explained above.
  • the useful module preferably does not include any of these elements of the driving module, at least not the wheels, lane guidance, drive or brake.
  • the user module generally contains those functions that are necessary for the respective application (e.g. goods transport, passenger transport).
  • the utility module can additionally contain suitable independent sensors, control units and devices, e.g. B. for air conditioning, passenger change, lighting, passenger information, security, logistics.
  • the design of the utility module can be similar to a container, with unified connection areas and interfaces for additional vehicle modules, such as a driving module or a partial utility module.
  • the useful module and driving modules can be coupled with one another in different ways.
  • one of the driving modules is coupled to the useful module in that the driving module is docked onto an end face (front or rear side) of the useful module.
  • the useful module is mounted on the driving module.
  • a mechanical connection of a driving module with the useful module can be done via predefined mechanical joints or fixed connecting elements in combination with e.g. B. a steerable chassis.
  • the maintenance-intensive part of the vehicle (the driving module) is concentrated in a compact unit that can be replaced quickly and can be brought separately for maintenance. As a result, the entire useful module remains usable.
  • the arrangement of the driving modules on both sides of the useful modules maximizes the useful space.
  • Figure 1 schematically shows a first preferred embodiment of a vehicle according to the invention
  • Figure 2 schematically shows a second preferred embodiment of a vehicle according to the invention
  • Figure 3 schematically shows a third preferred embodiment of a vehicle according to the invention.
  • Figure 4 shows schematically steps of a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a vehicle 100 which comprises a useful module 20 and two driving modules 10 coupled to the useful module 20.
  • the useful module 20 and the driving modules 10 are each provided as separate vehicle modules and then, to form the vehicle 100, are coupled to one another. Such a coupling takes place via uniformly defined interfaces 30.
  • the interfaces 30 serve, on the one hand, to mechanically couple the useful module 20 and the driving module 10.
  • communication, control or supply connections can run between the driving module 10 and the useful module 20 via the interface 30.
  • the useful module 20 is itself without a chassis, so it does not include its own wheels, tracking elements, a drive or a brake.
  • the driving modules 10 can then, by coupling with the useful module 20, provide the latter with the facilities necessary for driving the vehicle 100.
  • the driving modules 10 are formed identically in the example shown in Fig. 1.
  • One driving module 10 is docked on a first end face of the useful module 20, on the front (based on a possible direction of travel).
  • the other driving module 10 is docked in the same way on an opposite end face, on the back of the useful module 20.
  • both driving modules 10 have their own drive, by means of which the driving modules 10 are able to cause the useful module 20 to move.
  • a driving module 10 can generally comprise various elements that enable the vehicle to be driven, if at least two driving modules 10 are coupled to a useful module 20, such as. B. wheels 12, a tracking element, a brake, a power supply or a controller (each not shown).
  • the lower edge 23 of the useful module 20 is in the embodiment shown, when the driving modules 10 are coupled to the useful module 20, arranged at a height h which is lower than a height H of the wheels 12 of one of the driving modules 10.
  • the useful module 20 serves, depending on the application context, for. B. the inclusion of goods or people.
  • the useful module 20 can be designed like a container.
  • Driving modules 10 can be coupled to the utility module 20 in a standardized manner via the interfaces 30.
  • FIG. 2 schematically shows a vehicle 100 'which comprises a useful module 20' and two driving modules 10 coupled to the useful module 20 '.
  • the useful module 20 is composed of two partial useful modules 22 which are coupled to one another via further uniform interfaces 24.
  • the interfaces 24 can be designed such that they can also be used to couple a partial utility module 22 to a driving module 10.
  • each of the partial utility modules 22 can also be used separately as a utility module, i. H. each of the partial useful modules 22 is basically set up to be coupled to at least two driving modules 10. The number of partial useful modules 22 which are connected to form a useful module 20 'can vary.
  • driving module 10 ′ can comprise interfaces 26 that are suitable for coupling to one or two of the partial useful modules 22.
  • a vehicle in the sense of the invention could thus also be formed by a partial useful module 22, which operates as a self-sufficient useful module, and which with a driving module 10, e.g. B. on the front, and a driving module 10 'on the back / bottom, is coupled.
  • a driving module 10 e.g. B. on the front
  • a driving module 10 'on the back / bottom is coupled.
  • the two driving modules 10, 10 ' would then not be identical, but would be designed differently.
  • the driving module 10 'could be severely limited in terms of the range of functions and, for example, only support functions of carrying and guiding, possibly still braking, but not include its own drive, no energy supply and no control, while only the other driving module 10 has its own Drive includes.
  • FIG. 3 schematically shows a vehicle 100 ′′, which comprises a useful module 20 ′′ and two driving modules 10 ′′ coupled to the useful module 20 ′′.
  • the driving modules 10 ′′ are coupled to the useful module 20 ′′ by saddling the useful module 20 ′′ onto the driving modules 10 ′′.
  • the useful module 20 ′′ can comprise interfaces 24 in order to be coupled to a further similar useful module 20 ′′ or to another useful module 20 or partial useful module 22.
  • FIG. 4 schematically shows steps of a method for forming a modular vehicle 100 according to the invention.
  • a useful module 20 is provided, which is set up to be coupled to at least two driving modules 10 for forming the vehicle 100 in the manner described above in principle.
  • the at least two driving modules 10 are provided, each of which is set up to be coupled to the useful module 20 for forming the vehicle 100.
  • Steps S1 and S2 can also be carried out in reverse order or simultaneously.
  • step S3 the at least two driving modules 10 are then coupled to the useful module 20 to form the vehicle 100.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (100), welches modular aufgebaut ist und welches ein Nutzmodul (20) und eine Mehrzahl von Fahrmodulen (10) umfasst. Das Nutzmodul (20) ist zum Beispiel für den Transport von Gütern oder Personen eingerichtet. Die Fahrmodule (10) umfassen hingegen Funktionalitäten, die ein Fahren des Fahrzeugs (100) erst ermöglichen. Das Nutzmodul (20) und die Fahrmodule (10) sind jeweils als separate, miteinander koppelbare Fahrzeugmodule ausgebildet. Das Nutzmodul (20) ist fahrwerklos. Das Nutzmodul (20) ist mit zumindest zwei der Fahrmodule (10) gekoppelt, um ein Fahren des Fahrzeugs (100) zu ermöglichen. Mindestens eines der Fahrmodule (10) weist einen eigenen Antrieb auf.

Description

Beschreibung / Description Nutzfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutz fahrzeug zur Beförderung von Gütern oder Personen, umfassend ein Nutzmodul und eine Mehrzahl von Fahrmodulen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrmodul sowie ein Nutzmodul für ein solches Fahrzeug und ein Verfahren zum Bereitstellen ei nes solchen Fahrzeugs mit einem solchen Nutzmodul und solchen Fahrmodulen .
Aus der DE 10 2013 004 837 Al ist ein Nutzfahrzeug mit modu larem Aufbau bekannt, welches ein Frontmodul, ein Frachtmodul und ein Antriebsmodul umfasst, wobei die Modulelemente in Fahrzeuglängsrichtung aufeinander folgend miteinander verbun den sind, sowie ein Baukastensystem für ein solches Nutzfahr zeug .
Aus der DE 295 06 123 Ul ist ein Nutzlast-Transport-Fahrzeug, bestehend aus einem Trieblenkkopfmodul, einem Energiemodul, einem Elektromodul und einem Laufradmodul bekannt, wobei die Module untereinander über einheitliche Verbindungsstellen starr verbindbar sind und jeweils die gleiche Länge aufwei sen .
Aus der US 2 425 948 A ist ein modular aufgebautes Passagier transportfahrzeug mit einem Frontabschnitt, einem zentralen Transportabschnitt und einem Heckabschnitt bekannt, wobei die einzelnen Abschnitte bei Bedarf schnell voneinander lösbar sind .
In der DE 44 19 602 Al wird ein Verfahren und zur Durchfüh rung erforderliche Einrichtungen zur In-House Belieferung von Verbrauchern mit Waren beschrieben, wobei das Verfahren auf der Verwendung von Umlaufbehältern und Fahrzeugen mit spezi ellen Einrichtungen basiert, die diese Behälter zum Kunden transportieren . Fahrzeuge der beschriebenen Art bedürfen der Wartung und In standhaltung, wobei die meisten Schäden an solchen Fahrzeugen im Bereich des Fahrwerks, des Antriebs, der Bremsen oder ei ner Steuerung des Fahrzeugs auftreten.
Die Aufgabe besteht darin, Wartung und Instandhaltung von Nutzfahrzeugen zu vereinfachen und die Betriebszeit der Fahr zeuge zu erhöhen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Fahrmodul mit den Merk malen des Anspruchs 8, durch ein Nutzmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein Verfahren zum Bereitstellen eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
Erfindungsgemäß wird ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, welches modular aufgebaut ist und welches ein Nutzmodul und eine Mehrzahl von Fahrmodulen umfasst. Das Nutzmodul ist z. B. für den Transport von Gütern oder Personen eingerich tet. Die Fahrmodule umfassen hingegen Funktionalitäten, die ein Fahren des Fahrzeugs erst ermöglichen. Das Nutzmodul und die Fahrmodule sind jeweils als separate, miteinander koppel bare Fahrzeugmodule ausgebildet. Das Nutzmodul ist fahrwerk los und mit zumindest zwei der Fahrmodulen gekoppelt, um ein Fahren des Fahrzeugs zu ermöglichen. Mindestens eines der Fahrmodule weist einen eigenen Antrieb auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrmodul und ein Nutz modul für ein Fahrzeug der vorstehend beschriebenen Art.
Das Fahrmodul ist eingerichtet, mit dem fahrwerklosen Nutzmo dul gekoppelt zu werden, um ein Fahren des Fahrzeugs zu er möglichen, wenn das Nutzmodul mit zumindest einem weiteren Fahrmodul gekoppelt wird. Das Nutzmodul ist fahrwerklos und dazu eingerichtet, mit zumindest zwei Fahrmodulen gekoppelt zu werden, um ein Fahren des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen eines Fahr zeugs umfasst grundsätzlich folgende Schritte: Bereitstellen eines Nutzmoduls;
Bereitstellen einer Mehrzahl von Fahrmodulen; und
Koppeln des Nutzmoduls mit zumindest zwei der Fahrmodu- le .
Als erfindungsgemäße Fahrzeuge kommen insbesondere Schienen fahrzeuge in Frage. Die Erfindung ist aber auch auf Kraft fahrzeuge im Straßenverkehr anwendbar.
Die Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen. Diese werden insbesondere dann deutlich, wenn man sich zunächst herkömmli che Fahrzeugkonzepte für Nutzfahrzeuge vor Augen führt. Diese bestehen heute fast ausschließlich aus an die jeweiligen An wendungsfälle angepassten, spezifischen Wagenkastenkonstruk tionen, die als Konstruktionselement eine Integration der Fahrwerke beinhalten. Dadurch werden die Konstruktionen auf grund der auszusparenden Einbauräume für die Fahrwerke kom pliziert in der Herstellung oder erzwingen Einschränkungen im Nutzraum. Anforderungen hinsichtlich Strukturfestigkeit und Fahrdynamik müssen durch verstärkte und schwere Konstruktio nen erreicht werden. Weiterhin zeigt die Betriebserfahrung, dass Störungen oft im Bereich der Fahrwerke-/Antriebs- /Bremseinheit liegen, was zur Folge hat, dass eine Störung dort ein ganzes Fahrzeug zur Instandhaltung bindet. Dies gilt insbesondere für niederflurig ausgeführte Fahrzeuge, welche eine Fußbodenhöhe im Nutzraum unterhalb der Höhe der Räder des Fahrzeugs aufweisen.
Die vorliegende Erfindung löst die geschilderten Probleme grundsätzlich durch Entkopplung von Nutzraum und Fahrwerks- /Antriebs-/Bremsen-Einheit . Der Nutzraum wird in einem Nutz modul bereitgestellt, welches als separates Fahrzeugmodul zum Bereitstellen des Fahrzeugs mit einer Mehrzahl von ebenfalls als separate Fahrzeugmodule vorliegenden Fahrmodulen gekop pelt wird, wobei ein solches Fahrmodul dann eine Fahrwerks- /Antriebs-/Bremsen-Einheit umfassen kann.
Das Nutzmodul ist hingegen selbst fahrwerklos, umfasst also weder Räder, Spurführungselemente, einen Antrieb oder eine Bremse. Die Fahrmodule können dann durch die Kopplung mit dem Nutzmodul diesem die für das Fahren des Fahrzeugs notwendigen Einrichtungen bereitstellen .
Dabei umfasst das Nutzmodul eine Mehrzahl von separaten, mit einander gekoppelten Teil-Nutzmodulen. Die Teil-Nutzmodule können identisch ausgebildet sein. Jedes der Teil-Nutzmodule kann dabei eingerichtet sein, selbst als Nutzmodul zu dienen, d. h. jedes der Teil-Nutzmodule kann eingerichtet sein, mit zumindest zwei der Fahrmodule gekoppelt zu werden, um ein er findungsgemäßes Fahrzeug zu bilden. Die Teil-Nutzmodule kön nen jeweils fahrwerklos sein. Es ist aber auch möglich, dass z. B. zwei oder drei Teil-Nutzmodule hintereinander (bezogen auf eine Fahrrichtung) zu einem Nutzmodul gekoppelt werden, wobei ein erfindungsgemäßes Fahrzeug dann gebildet wird, in dem ein erstes Fahrmodul an eine Vorderseite des ersten Teil- Nutzmoduls gekoppelt ist und ein zweites Fahrmodul an die Rückseite des (bezogen auf eine Fahrtrichtung) hintersten Teil-Nutzmoduls gekoppelt ist.
Dies hat den Vorteil, dass die Fahrmodule in kurzer Zeit vom Nutzmodul getrennt und ausgetauscht werden können. Damit ist je nach Anwendungsfall (z. B. Gütertransport, Passagierbeför derung, etc.) eine getrennte, flexible Nutzung von Fahr- und Nutzmodulen möglich. Zudem ist der instandhaltungsintensive Teil des Fahrzeugs in einer kompakten Einheit konzentriert, die rasch auswechselbar ist und separat zur Instandhaltung gebracht werden kann. Das Nutzmodul bleibt dadurch in ganzem Umfang weiter nutzbar. Durch die Kopplung mehrerer Teil- Nutzmodule kann das Nutzmodul überdies flexibel erweitert werden. Durch die mögliche Anordnung der Fahrmodule an beiden Seiten der Nutzmodule wird weiterhin eine Maximierung des Nutzraumes erreicht. Insofern werden Wartung und Instandhal tung von Nutzfahrzeugen vereinfacht und die Betriebszeit der Fahrzeuge wird erhöht.
Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug (bezogen auf eine Fahrt richtung) an der Vorderseite und der Rückseite des Nutzmoduls jeweils ein Fahrmodul. Bei längeren Nutzmodulen kann es er forderlich sein, dass zusätzliche Fahrmodule, zum Stützen des Nutzmoduls zwischen Vorder- und Rückseite, vorgesehen werden. Durch die Anordnung der Fahrmodule an beiden Seiten der Nutz- module wird weiterhin eine Maximierung des Nutzraumes er reicht .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die an der Vor derseite und der Rückseite des Fahrzeugs angeordneten Fahrmo dule identisch ausgebildet. Dies ermöglicht einen flexiblen Einsatz jedes Fahrmoduls und vermindert die Komplexität des Aufbaus. Auf diese Weise kann also ein Fahrmodul an beiden Seiten des Nutzmoduls gleichermaßen angekoppelt werden.
Vorzugsweise werden eines der Fahrmodule und das Nutzmodul jeweils über eine einheitliche Schnittstelle miteinander ge koppelt. Über die Schnittstelle können alle relevanten Ener gie-, Steuer- und Kommunikationsfunktionen an Vorder- und Rückseite des Nutzmoduls zugänglich gemacht werden. Das Nutz modul kann zusätzlich geeignete eigenständige Sensorik, Steu ereinheiten und Geräte beinhalten, z. B. für Klimatisierung, Fahrgastwechsel, Beleuchtung, Passagierinformation, Sicher heit, Logistik, etc. In analoger Weise können zwei vorstehend erläuterte Teil-Nutzmodule über eine weitere einheitliche Schnittstelle miteinander gekoppelt werden. Die weitere
Schnittstelle kann mit der Schnittstelle zwischen Nutzmodul und Fahrmodul übereinstimmen.
Gemäß einer Ausführungsform können verschiedenartige Fahrmo dule bereitgestellt werden, wobei z. B. nur einige der Fahr module über eine Antriebsfunktion verfügen, und wobei andere Fahrmodule lediglich zum Tragen und Führen des Nutzmoduls ausgebildet sind. Auf diese Weise können die Kosten des Ge- samtaufbaus des Fahrzeugs verringert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Unterkante ei nes Nutzraums des Nutzmoduls, wenn das Nutzmodul mit den zu mindest zwei Fahrmodulen gekoppelt ist, in einer Höhe ange ordnet, die niedriger ist als eine Höhe von Rädern zumindest eines der Fahrmodule, welche ein Fahren des Fahrzeugs ermög- liehen. Diese Ausführungsform erlaubt beispielsweise in dem Fall, dass das Fahrzeug der Personenbeförderung dient, ein erleichtertes Ein- und Aussteigen der Fahrgäste, oder im Zu sammenhang mit einer Güterbeförderung ein vereinfachtes Ein- und Ausladen von Gütern. Überdies kann auf diese Weise grund sätzlich der zur Verfügung stehende Nutzraum vergrößert wer den .
Ein Fahrmodul umfasst in der Regel eines oder mehrere der folgenden Elemente:
Räder;
ein Spurführungselement; eine Bremse;
eine Energieversorgung;
eine Steuerung, gegebenenfalls auch zum vollautomati schen oder autonomen Fahren.
Elemente zum Tragen und Führen des Fahrzeugs, wie Räder und Spurführungselemente, können unterschiedlich ausgeführt sein. Mögliche Ausführungsformen sind z. B. ein durchgehender Rad satz mit Achse, ein Einzelradfahrwerk oder Ähnliches. Ein schränkungen im Nutzmodul sind dadurch nicht gegeben, da das Fahrmodul vom Nutzmodul getrennt ist.
Der Antrieb des mindestens einen Fahrmoduls des Fahrzeugs kann z. B. eine Antriebssteuerung, einen Stromrichter, einen Motor und/oder gegebenenfalls ein Getriebe umfassen.
In einem Fahrmodul können einzelne oder alle Elemente der Bremse enthalten sein, etwa Bremssteuerung und Bremsaktua toren. Die Bremsfunktion kann auch im Antrieb integriert wer den .
In einem Fahrmodul kann eine teilweise oder vollständige Energieversorgung zur Versorgung von Funktionen des Fahrmo duls vorliegen. Die Energieübertragung kann an die Gegeben heiten der Infrastruktur angepasst werden. Denkbar ist z. B. eine kontinuierliche Versorgung über eine Fahrleitung. Mög lich ist auch eine punktuelle Versorgung eines geeigneten Energiespeichers des Fahrmoduls aus einer Ladestelle, z. B. über elektrische Kontakte oder induktiv. Eine Versorgung über Brennstoffzellen und/oder Batterien ist in dem Fahrmodul ebenso realisierbar. Aus der Energieversorgung des Fahrmoduls oder der Fahrmodule kann zusätzlich eine Energieversorgung für das Nutzmodul erfolgen. Das Nutzmodul kann aber alterna tiv oder zusätzlich selbst über eine eigene Energieversorgung verfügen .
Eine Steuerung in einem Fahrmodul kann einzelne oder alle Funktionen beinhalten, die für den Betrieb des Fahrzeugs (auch einen autonomen Betrieb) notwendig sind. Dazu können auch Sensorik, Kommunikationseinrichtungen und Verarbeitungs intelligenz, z. B. für Antrieb, Lenkung, Bremsen, Energiever sorgung, Lademanagement, Kommunikation im Fahrzeug und nach außen (z. B. V2X) , sowie sonstige Fahrzeugfunktionen, wie z. B. Beleuchtung, zählen. Die Steuerung kann auch Steuer funktionen für das Nutzmodul oder die Teil-Nutzmodule ausfüh ren über die vorstehend erläuterte einheitliche Schnittstel le .
Vorzugweise umfasst das Nutzmodul keines dieser Elemente des Fahrmoduls, zumindest nicht Räder, Spurführung, Antrieb oder Bremse. Das Nutzmodul beinhaltet in der Regel diejenigen Funktionen, die für den jeweiligen Anwendungsfall (z. B. Gü tertransport, Passagierbeförderung) notwendig sind. Das Nutz modul kann zusätzlich geeignete eigenständige Sensorik, Steu ereinheiten und Geräte beinhalten, z. B. für Klimatisierung, Fahrgastwechsel, Beleuchtung, Passagierinformation, Sicher heit, Logistik. Die Konstruktion des Nutzmoduls kann einem Container ähneln, mit vereinheitlichten Anbindungsbereichen und Schnittstellen für ergänzende Fahrzeugmodule, wie ein Fahrmodul oder ein Teil-Nutzmodul.
Nutzmodul und Fahrmodule können auf verschiedene Arten mit einander gekoppelt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist eines der Fahrmodule mit dem Nutzmodul dadurch gekoppelt, dass das Fahrmodul an eine Stirnseite (Vorder- oder Rücksei te) des Nutzmoduls angedockt ist. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das Nutzmodul auf das Fahrmodul aufgesat telt. Eine mechanische Verbindung eines Fahrmoduls mit dem Nutzmodul kann über vordefinierte mechanische Gelenke oder feste Verbindungselemente in Kombination mit z. B. einem lenkbaren Fahrwerk erfolgen.
Durch Schaffen eines neuartigen Fahrzeugkonzeptes, bestehend aus getrennten Fahr- und Nutzmodulen, ergeben sich zusammen fassend folgende Vorteile:
Je nach Anwendungsfall (z. B. Gütertransport, Passagier beförderung) ist eine getrennte, flexible Nutzung von Fahr- und Nutzmodulen möglich.
Der instandhaltungsintensive Teil des Fahrzeugs (das Fahrmodul) ist in einer kompakten Einheit konzentriert, die rasch auswechselbar ist und separat zur Instandhal tung gebracht werden kann. Das Nutzmodul bleibt dadurch im gesamten Umfang weiter nutzbar.
Durch die Anordnung der Fahrmodule an beiden Seiten der Nutzmodule wird eine Maximierung des Nutzraumes er reicht .
Die vorstehend beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vor teile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese er reicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungs beispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher er läutert werden. Es zeigen:
Figur 1 schematisch eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
Figur 2 schematisch eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs; Figur 3 schematisch eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs; und
Figur 4 schematisch Schritte einer bevorzugten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Figur 1 ist schematisch ein Fahrzeug 100 gezeigt, welches ein Nutzmodul 20 und zwei mit dem Nutzmodul 20 gekoppelte Fahrmodule 10 umfasst.
Das Nutzmodul 20 und die Fahrmodule 10 werden jeweils als se parate Fahrzeugmodule bereitgestellt und dann, zum Bilden des Fahrzeugs 100, miteinander gekoppelt. Eine solche Koppelung erfolgt über einheitlich definierte Schnittstellen 30. Die Schnittstellen 30 dienen zum einen einem mechanischen Koppeln von Nutzmodul 20 und Fahrmodul 10. Überdies können über die Schnittstelle 30 Kommunikations- , Steuer- oder Versorgungs verbindungen zwischen dem Fahrmodul 10 und dem Nutzmodul 20 verlaufen .
Das Nutzmodul 20 ist selbst fahrwerklos, umfasst also weder eigene Räder, Spurführungselemente, einen Antrieb oder eine Bremse. Die Fahrmodule 10 können dann durch die Kopplung mit dem Nutzmodul 20 diesem die für das Fahren des Fahrzeugs 100 notwendigen Einrichtungen bereitstellen .
Die Fahrmodule 10 sind im gezeigten Beispiel in Fig. 1 iden tisch ausgebildet. Das eine Fahrmodul 10 ist an einer ersten Stirnseite des Nutzmoduls 20, an der Vorderseite (bezogen auf eine mögliche Fahrtrichtung) angedockt. Das andere Fahrmodul 10 ist in gleicher Weise an einer gegenüberliegenden Stirn seite, an der Rückseite des Nutzmoduls 20, angedockt. In die sem ersten Ausführungsbeispiel umfassen beide Fahrmodule 10 einen eigenen Antrieb, mittels welcher die Fahrmodule 10 eine Bewegung des Nutzmoduls 20 zu bewirken in der Lage sind.
Ein Fahrmodul 10 kann darüber hinaus allgemein verschiedene Elemente umfassen, die ein Fahren des Fahrzeugs ermöglichen, wenn zumindest zwei Fahrmodule 10 an ein Nutzmodul 20 ange koppelt sind, wie z. B. Räder 12, ein Spurführelement, eine Bremse, eine Energieversorgung oder eine Steuerung (jeweils nicht gezeigt) .
Die Unterkante 23 des Nutzmoduls 20 ist in der gezeigten Aus führungsform, wenn die Fahrmodule 10 an das Nutzmodul 20 ge koppelt sind, in einer Höhe h angeordnet, die niedriger ist als ein Höhe H der Räder 12 eines der Fahrmodule 10.
Das Nutzmodul 20 dient, je nach Anwendungszusammenhang, z. B. der Aufnahme von Gütern oder Personen. Das Nutzmodul 20 kann containerartig ausgebildet sein. Über die Schnittstellen 30 können in standardisierter Weise Fahrmodule 10 an das Nutzmo dul 20 gekoppelt werden.
In Figur 2 ist schematisch ein Fahrzeug 100' gezeigt, welches ein Nutzmodul 20' und zwei mit dem Nutzmodul 20' gekoppelte Fahrmodule 10 umfasst.
Im Unterschied zur Ausführungsform in Figur 1 setzt sich das Nutzmodul 20' aus zwei Teil-Nutzmodulen 22 zusammen, welche über weitere einheitliche Schnittstellen 24 miteinander ge koppelt sind. Die Schnittstellen 24 können derart ausgebildet sein, dass sie auch zum Koppeln eines Teil-Nutzmoduls 22 mit einem Fahrmodul 10 dienen können.
Jedes der Teil-Nutzmodule 22 kann auch separat als ein Nutz modul verwendet werden, d. h. jedes der Teil-Nutzmodule 22 ist grundsätzlich eingerichtet, mit zumindest zwei Fahrmodu len 10 gekoppelt zu werden. Die Anzahl von Teil-Nutzmodulen 22, die zu einem Nutzmodul 20' verbunden werden, kann variie ren .
Es kann erforderlich oder optional möglich sein, dass zusätz lich zu den Fahrmodulen 10 an der Vorder- und Rückseite des Nutzmoduls 20' weitere Fahrmodule 10' an dem Nutzmodul 20' angeordnet werden, z. B. in dem Bereich, in dem die beiden Teil-Nutzmodule 22 gekoppelt sind. Das Fahrmodul 10' kann zum Koppeln mit einem oder zwei der Teil-Nutzmodule 22 geeignete Schnittstellen 26 umfassen.
Ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung könnte somit auch durch ein Teil-Nutzmodul 22 gebildet sein, welches als selbständi ges Nutzmodul operiert, und welches mit einem Fahrmodul 10, z. B. an der Vorderseite, und einem Fahrmodul 10' an der Rückseite/Unterseite, gekoppelt ist. Die beiden Fahrmodule 10, 10' wären dann im Unterschied zu der Ausführungsform aus Fig. 1 nicht identisch, sondern verschiedenartig ausgebildet. Das Fahrmodul 10' könnte dabei hinsichtlich des Funktionsum fangs stark beschränkt sein und beispielsweise lediglich Funktionen des Tragens und Führens, gegebenenfalls noch des Bremsens, unterstützen, aber keinen eigenen Antrieb, keine Energieversorgung und keine Steuerung umfassen, während le diglich das andere Fahrmodul 10 einen eigenen Antrieb um fasst .
In Figur 3 ist schematisch ein Fahrzeug 100'' gezeigt, wel ches ein Nutzmodul 20'' und zwei mit dem Nutzmodul 20'' ge koppelte Fahrmodule 10'' umfasst. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel sind die Fahrmodule 10'' mit dem Nutzmodul 20'' ge koppelt, indem das Nutzmodul 20'' auf die Fahrmodule 10'' aufgesattelt ist. Das Nutzmodul 20'' kann Schnittstellen 24 umfassen, um mit einem weiteren gleichartigen Nutzmodul 20'' oder mit einem anderen Nutzmodul 20 oder Teil-Nutzmodul 22 gekoppelt zu werden.
In Figur 4 sind schematisch Schritte eines Verfahrens zum Bilden eines erfindungsgemäßen modularen Fahrzeugs 100 darge stellt .
In einem ersten Schritt S1 wird ein Nutzmodul 20 bereitge stellt, welches eingerichtet ist, mit zumindest zwei Fahrmo dulen 10 zum Bilden des Fahrzeugs 100 in vorstehend grund sätzlich beschriebener Weise gekoppelt zu werden. In einem weiteren Schritt S2 werden die zumindest zwei Fahr- module 10 bereitgestellt, die jeweils eingerichtet sind, mit dem Nutzmodul 20 zum Bilden des Fahrzeugs 100 gekoppelt zu werden .
Die Schritte S1 und S2 können auch in umgekehrter Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden.
In Schritt S3 werden die zumindest zwei Fahrmodule 10 dann mit dem Nutzmodul 20 zum Bilden des Fahrzeugs 100 gekoppelt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Fahrzeug (100; 100', 100''), umfassend:
ein Nutzmodul (20; 20'; 20'') und
eine Mehrzahl von Fahrmodulen (10; 10'; 10''),
wobei das Nutzmodul (20; 20'; 20'') und die Fahrmodule (10; 10'; 10'') jeweils als separate, miteinander koppelbare Fahr- zeugmodule vorliegen, wobei mindestens eines der Fahrmodule (10; 10'; 10'') einen eigenen Antrieb aufweist, wobei das Nutzmodul (20; 20'; 20'') fahrwerklos ist, und
wobei das Nutzmodul (20; 20'; 20'') mit zumindest zwei der Fahrmodule (10; 10'; 10'') gekoppelt ist, um ein Fahren des Fahrzeugs (100; 100'; 100'') zu ermöglichen,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Nutzmodul (20') eine Mehrzahl von separaten, miteinander gekoppelten Teil-Nutzmodulen (22) umfasst.
2. Fahrzeug (100) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Fahrzeug (100) an der Vorderseite und der Rückseite des Nutzmoduls (20) jeweils ein Fahrmodul (10) umfasst.
3. Fahrzeug (100) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die an der Vorderseite und der Rückseite des Fahrzeugs (100) angeordneten Fahrmodule (10) identisch ausgebildet sind.
4. Fahrzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
eine Unterkante (23) eines Nutzraums des Nutzmoduls (20) in einer Höhe (h) angeordnet ist, die niedriger ist als eine Hö he (H) von Rädern (12) zumindest eines der Fahrmodule (10) .
5. Fahrzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
eines der Fahrmodule (10) und das Nutzmodul (20) jeweils über eine erste einheitliche Schnittstelle (30) miteinander gekop pelt sind und/oder wobei zwei Teil-Nutzmodule (22) über eine zweite einheitliche Schnittstelle (24) miteinander gekoppelt sind .
6. Fahrzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
ein Fahrmodul (10) zumindest eines der folgenden Elemente um fasst :
Räder ( 12 ) ;
ein Spurführungselement;
eine Bremse;
eine Energieversorgung;
eine Steuerung.
7. Fahrzeug (100; 100'') nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
eines der Fahrmodule (10) mit dem Nutzmodul (20) dadurch ge koppelt ist, dass das Fahrmodul (10) an eine Stirnseite des Nutzmoduls (20) angedockt ist, oder dadurch gekoppelt ist, dass das Nutzmodul (20'') auf das Fahrmodul (10'') aufgesat telt ist.
8. Fahrmodul (10; 10'; 10'') für ein Fahrzeug (100; 100'; 100'') nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Fahrmodul (10; 10'; 10'') eingerichtet ist, mit dem fahr werklosen Nutzmodul (20; 20'; 20'') gekoppelt zu werden, um ein Fahren des Fahrzeugs (100; 100'; 100'') zu ermöglichen.
9. Fahrmodul (10) nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Fahrmodul (10) eingerichtet ist, sowohl an eine Vorder seite als auch an eine Rückseite des Nutzmoduls (20) gekop pelt zu werden.
10. Fahrmodul (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Fahrmodul (10) derart ausgebildet ist, dass eine Unter kante (23) eines Nutzraums des Nutzmoduls (20), wenn das Nutzmodul (20) mit dem Fahrmodul (10) gekoppelt ist, in einer Höhe (h) angeordnet ist, die niedriger ist als eine Höhe (H) von Rädern (12) des Fahrmoduls (10) .
11. Nutzmodul (20; 20'; 20'') für ein Fahrzeug (100; 100'; 100'') nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Nutzmodul (20; 20'; 20'') fahrwerklos ist, und wobei das Nutzmodul (20; 20'; 20'') eingerichtet ist, mit zumindest zwei Fahrmodulen (10; 10'; 10'') nach einem der Ansprüche 9 bis 11 gekoppelt zu werden, um ein Fahren des Fahrzeugs (100; 100'; 100'') zu ermöglichen.
12. Nutzmodul (20) nach Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Nutzmodul (20) eingerichtet ist an einer Vorderseite und einer Rückseite mit jeweils einem Fahrmodul (10) gekoppelt zu werden .
13. Nutzmodul (20') nach einem der Ansprüche 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
das Nutzmodul (20') eine Mehrzahl von miteinander gekoppelten Teil-Nutzmodulen (22) umfasst, wobei jedes der Teil- Nutzmodule (22) eingerichtet ist, mit zumindest zwei Fahrmo dulen (10; 10') nach einem der Ansprüche 9 bis 11 gekoppelt zu werden.
14. Verfahren zum Bereitstellen eines Fahrzeugs (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die Schritte:
Bereitstellen (Sl) eines Nutzmoduls (20) nach einem der Ansprüche 12 bis 14;
Bereitstellen (S2) einer Mehrzahl von Fahrmodulen (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11; und
Koppeln (S3) des Nutzmoduls (20) mit zumindest zwei der Fahrmodule (10) .
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