DE19860562A1 - Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein neues Konzept für den Entwurf, die Berechnung und die Fertigung von Fahrzeugen. Das Konzept besteht darin, daß erstens der Körper des Fahrzeuges durch ein räumliches (dreidimensionales) vorteilhaft rechtwinkliges, in Dreiecke aufgelöstes, modular und periodisch aufgebautes Tragwerk aus ebenen Platten, im Grenzfall Blechen, und geraden Stäben, im Grenzfall Hohlprofilen, gebildet wird, das in allen drei Achsen bei Unfällen starke Kräfte aufnehmen kann, das nach außen wasserdicht und teilweise transparent abgeschlossen und schwimmfähig ist, und in dessen Zwischenräume der Wandler, seine Hilfsbetriebe und Tanks, Sitzplätze für Fahrer und Mitfahrer, Stauräume für Zuladungen und sonstige Geräte integriert sind, und daß zweitens der Körper des Fahrzeuges durch ein modular aufgebautes Fahrwerk als Einzelrad-Fahrwerk, bestehend aus Teleskop-Federbein mit integriertem E-Motor und Umlenkgetriebe, getragen, gelenkt und fortbewegt wird, wobei der Motor die Last des Fahrzeugkörpers, drehbar gelagert über Kugellager und Puffer, über sein Gehäuse auf das Teleskop und weiter auf das Rad überträgt und seine mechanische Leistung über eine in der Länge variierbare Antriebswelle im Telekopbein, parallel zum Stoßdämpfer, über ein Umlenkgetriebe in der Drehzahl untersetzt auf das Rad überträgt, wobei am Flansch des Motors der Ansatz für das vorteilhaft modulare Lenksystem angebracht ist und das Teleskop, aus rechteckigen oder elliptischen Rohren ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Der Trend in der heutigen Entwicklung von PKW geht einer
seits zu großen, stark motorisierten Fahrzeugen im Luxusbe
reich, andererseits zu kompakten Kleinwagen mit sparsamem
Verbrauch an Treibstoff, möglichst ohne erhebliche Reduzie
rung der maximalen Leistung. Beiden Richtungen gemeinsam
ist der Antrieb in Form eines zentralen Verbrennungsmotors,
der mechanische Energie abgibt und an die Räder überträgt
über schaltbare Getriebe, Kupplungen und Ausgleichswellen.
Ein solcher Antrieb hat notwendigerweise starken Einfluß
auf das Konzept des Fahrzeuges, etwa auf Gestaltung und
Einbau von Motor und Getriebe. Hinzu kommt, daß thermodyna
mische Arbeitsmaschinen mit Kolbentrieb grundsätzlich
starke Geräusche machen, wegen der Mechanik ölgeschmiert
sein müssen, und wegen des doch geringen Wirkungsgrades
etwa das Doppelte der motorischen Leistung in Form von
Wärme an die Umgebung abgeben. Aus diesem Grund ist das
"Prinzip Postkutsche" nie aufgegeben worden: Der Fahrgast
raum ist als Kasten streng abgeschottet vom Antrieb, wegen
der Geräusche, der Belästigung durch Öl und Abstrahlung von
Wärme. Der Antrieb ist separat mit Getriebe, Lenkung,
Hilfsbetrieben und elektrischem Energiespeicher im von
unten und teilweise auch seitlich offenen Motorraum unterge
bracht.
Elektronik faßt Fuß im modernen PKW, kann aber entscheiden
de Vorgänge wie die Steuerung der Verbrennung und den
Antrieb der Ventile kaum beeinflussen.
Ungeachtet der kontinuierlicher Bemühungen zahlreicher
Designer, Fahrzeuge in immer neuer Gestalt erscheinen zu
lassen, mit unterschiedlichsten Rundungen, Formen für
Türen, Fenster und Scheinwerfer, mit Radverkleidungen,
Vorbauten und modischen Spielereien wie farblichen Wechsel
tableaus, ist im Grundsatz, mit den Augen des Ingenieurs
gesehen, am Konzept nichts geändert worden. Es darf dabei
nicht übersehen werden, daß den Ingenieuren, die in diese
vorgegebenen Formen ein sicheres und wirtschaftliches
Fahrzeug einzubauen haben, erhebliche Fortschritte gelungen
sind hinsichtlich Leichtbau, neuer Materialien und Verbin
dungstechniken, Steigerung des Motorwirkungsgrades und
Sicherheit - Fortschritte, auf die auch die vorliegende
Erfindung teilweise zurückgreift. Aber auch sehr moderne
Ansätze beharren auf der abgetrennten Passagierzelle, indem
der Antrieb unter diese verlagert wird.
Fortschritte wurden gemacht, um die gleiche Bodengruppe für
unterschiedliche Aufbauten zu nutzen. Neu aufgelegt ist
auch das Verfahren, den Wagenkasten und die Karosserie
teilweise aus Rohren oder Profilen aufzubauen und diese mit
Blechen außen zu verkleiden.
Seit etwa 10 Jahren ist die Frage des elektrischen Antrie
bes von Fahrzeugen diskutiert und, soweit es Akku-Fahrzeuge
betrifft, in Großversuchen erprobt worden. Hier bei wurde
der Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor, meist durch
einen Gleichstrommotor ersetzt und an das vorhandene Getrie
be angeflanscht; der Akku als Speicher elektrischer Energie
bzw. als Wandler von chemischer in elektrische Energie
wurde teils in den Fahrgastraum, teils in der Gepäckraum
integriert. Es kamen Flottenfahrzeuge zum Einsatz mit der
Notwendigkeit, Fahrwerk und tragende Elemente wegen der
Masse des Akkus zu verstärken. Die erhöhte Fahrzeugmasse,
die sehr eingeschränkte Reichweite des Fahrzeuges und die
geringe Beschleunigung ließen diesen Weg als unwirtschaft
lich und unattraktiv erscheinen.
Neuerdings wurden Konzepte zur Nutzung von chemoelektri
schen Wandlern, insbesondere von H2/O2-Brennstoffzellen zur
Bereitstellung elektrischer Energie an Bord des Fahrzeuges
vorgestellt. Die Reichweite dieser Fahrzeuge ist nur durch
den Wasserstoffspeicher beschränkt. Als Beispiele wurden
Linien- bzw. Flughafenbusse gewählt, die über Tankstellen
für flüssigen oder hochkomprimierten Wasserstoff längs
ihrer Route verfügen. Das wurde ausgedehnt auf Transporte
und PKW der gehobenen Klasse. Auch hier kommen Serienfahr
zeuge entsprechend modifiziert zum Einsatz, da die Frage
einer grundsätzlichen Neuorientierung im Fahrzeugbau in
diesem Zusammenhang nie aufgeworfen wurde (abgesehen von
futuristischen Entwürfen für die Außenhaut). Die Möglich
keiten der neuen Antriebstechnologie wurden nicht ausgelo
tet. Das bedeutet, die neue Technologie wurde an bestehen
de Strukturen und Vorgaben angepaßt.
Ein grundlegend anderes Konzept stammt von Porsche und
besteht darin, daß eine Kette aus miteinander gekoppelten
lenkbaren Wagen gebildet wird, und auf einem der Wagen sich
ein zentraler Verbrennungsmotor mit Stromerzeuger befindet,
dessen elektrische Energie an elektrische Motoren in den
Radnaben der einzelnen Wagen übertragen wird. Dieses
Konzept, das wohl erstmalig den Einzelradantrieb beinhal
tet, wurde etwa 1916 entwickelt, um schwere Lasten (zerleg
te Geschütze und Munition) sowie die zugehörigen Mannschaf
ten über steile Behelfsstraßen im Gebirge zu befördern. Es
wird heute, auf Einzelfahrzeuge beschränkt, mit hydrauli
scher Energieübertragung und Hydraulikmotoren in den Radna
ben in Spezialfahrzeugen (z. B. Pistenräumer und Baumaschi
nen) verwirklicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
kompaktes und robustes Fahrzeug aufzubauen und zu fertigen,
das auf der neuen Technologie chemoelektrischer Wandler
basiert und das Potential dieser Technologie sowohl zum
sicheren Transport von Personen und Gütern als auch zur
dezentralen Abgabe elektrischer Energie wirtschaftlich voll
ausschöpfen soll.
Das Verfahren wurde entwickelt für ein Fahrzeug, dessen
Antrieb aus einem chemoelektrischer Wandler (Brennstoffzel
le) und nachgeschalteten Drehstrommotoren besteht, ein
Antrieb also, bei dem die Antriebsenergie intern elektrisch
übertragen wird und dessen Funktion weitgehend durch Mikro
elektronik bestimmt wird. Das neue Verfahren kann ohne
einschneidende Kompromisse auf Fahrzeuge angewendet werden,
deren Antrieb konventionell ist oder beispielsweise aus
einem Verbrennungsmotor mit nachgeschaltetem Stromerzeuger
oder aus einem Verbrennungsmotor mit nachgeschaltetem
Hydrauliksystem zur Energieübertragung besteht.
Das Konzept besteht darin, daß erstens der Körper des
Fahrzeuges durch ein räumliches (dreidimensionales) vorteil
haft rechtwinkliges, in Dreiecke aufgelöstes, modular und
periodisch aufgebautes Tragwerk aus ebenen Platten, im
Grenzfall Blechen, und geraden Stäben, im Grenzfall Hohlpro
filen gebildet wird, das in allen drei Achsen bei Unfällen
starke Kräfte aufnehmen kann, das nach außen wasserdicht
und teilweise transparent abgeschlossen und schwimmfähig
ist, und in dessen Zwischenräume der Wandler, seine Hilfsbe
triebe und Tanks, Sitzplätze für Fahrer und Mitfahrer,
Stauräume für Zuladungen und sonstige Geräte integriert
sind, und daß zweitens der Körper des Fahrzeugs durch ein
modular aufgebautes Fahrwerk als Einzelrad-Fahrwerk, beste
hend aus Teleskop-Federbein mit integriertem E-Motor und
Umlenkgetriebe getragen, gelenkt und fortbewegt wird, wobei
im einfachsten Fall der Motor die Last des Fahrzeugkörpers,
drehbar gelagert über Kugellager und Puffer, über sein
Gehäuse auf das Teleskop und weiter auf das Rad überträgt
und seine mechanische Leistung über eine in der Länge
variierbare Antriebswelle im Teleskopbein, parallel zum
Stoßdämpfer, über ein Umlenkgetriebe in der Drehzahl unter
setzt auf das Rad überträgt, wobei am Flansch des Motors
der Ansatz für das vorteilhaft modulare Lenksystem ange
bracht ist und das Teleskop, aus rechteckigen oder ellipti
schen Rohren bestehend, das Drehmoment zum Anlenken des
Rades überträgt.
Die Konsequenz der hier beschriebenen Modularität für das
Fahrwerk mit dem elektrischen Antrieb ist, daß ein Rechner
system die Koordinierung und Abstimmung des Fahrwerkes,
also von Antrieb und Bremsen, von Anlenkung und in Sonder
fällen auch Federung jedes Einzelradfahrwerks übernehmen
muß.
Dieses Konzept bezieht sich insbesondere auf ein Fahrzeug,
das es in dieser Konstellation bisher noch nicht gibt, weil
es neben dem Transport von Passagieren und Gütern eine
zusätzliche Funktion ausüben kann. Es ist ein rollendes
dezentrales Kleinkraftwerk, das im geparkten Zustand elek
trische Energie an Verbraucher oder ein Netz abgeben kann.
Es ist diese Doppelfunktion, die beispielsweise einem
solchen Fahrzeug in Form eines kompakten PKW in Zukunft
eine andere Bedeutung und einen anderen Kostenrahmen gibt,
die vor allem aber eine andere Betrachtung der Wirtschaft
lichkeit gestattet, und die nachhaltig die Struktur der
Energieversorgung beeinflussen dürfte. Dies gilt in beson
derem Maße für Länder, denen die breite Motorisierung erst
noch bevorsteht und in denen die Energieversorgung über
elektrische Netze nicht flächendeckend ist. Aus diesem
Grunde ist es einerseits legitim, sich mit Formen für das
Fahrzeug zu befassen, die allein aus der Funktion resultie
ren, andererseits notwendig, über neue Verfahren der Ferti
gung ohne dreidimensional großflächig verformte Bauteile
und über unkonventionelle Werkstoffe nachzudenken. Dabei
macht es Sinn, auf bewährte Bauteile und Verfahren des
konventionellen Fahrzeugbaus so weit wie möglich zurückzu
greifen. Es versteht sich, daß ein solches Fahrzeug nach
dem neuen Konzept robust, geländegängig, hochbeinig und
nach Möglichkeit auch schwimmfähig sein sollte.
Das Konzept gestattet es, Fahrzeuge fast beliebiger Funk
tion und Größe zu entwerfen und zu fertigen, bis hinunter
zu Kompaktfahrzeugen. Insbesondere bei letzteren, deren
Sicherheit bei Unfällen ein besonderes Thema darstellt,
führt das neue Verfahren zu erheblichen Verbesserungen.
Allgemein läßt sich sagen, daß die Entwicklung und die
Fertigung von Fahrzeugen nach dem neuen Verfahren, aber
auch das Recycling sehr viel einfacher und wirtschaftlicher
sind als die heutigen Methoden; es können Werkstoffe einge
setzt werden, die bisher im Automobilbau kaum Verwendung
finden.
Die vorliegende Erfindung geht den Weg, daß sie von der
neuen Technologie des chemoelektrischen Antriebs ausgeht
und dabei überlegt, wie das Fahrzeug auf die Bedürfnisse
und Möglichkeiten der neuen Technologie zugeschnitten
werden kann.
Was sind die wesentlichen Eigenschaften der chemoelektri
schen Technologie im Unterschied zur Technologie der motori
schen, auf Wärmekraftmaschinen aufbauende Antriebe?
- 1. Es wird nach wie vor chemische Energie umgesetzt, jedoch nicht primär in Wärme hoher Temperatur bei der Verbrennung im Motor, und dann weiter in mechanische Ar beit, (als Produkt von Drehzahl und Drehmoment) sondern isotherm, nahe der Umgebungstemperatur direkt in elektri sche Energie (als Produkt von Spannung und Strom).
- 2. Betankt wird das Fahrzeug nicht mit Kohlenwasserstoffen wie Benzin oder Dieseltreibstoff, sondern entweder direkt mit verflüssigtem Wasserstoff bei -253°C oder hochkompri miertem gasförmigen Wasserstoff bei etwa 200 bar oder aber mit Methanol oder beispielsweise mit dem pulverförmigen, wasserlöslichen Wasserstoffüberträger Glucose bei Normaltem peratur und Normaldruck. Alle chemoelektrischen Fahrzeuge sind luftatmend, es sei denn, sie führen den benötigten Sauerstoff in Sonderfällen beispielsweise in Form von wässrigem H2O2 mit. Dann ist eine doppelte Betankung erfor derlich.
- 3. Die an Bord bereitgestellte elektrische Energie wird unmittelbar an einen oder mehrere elektrische Motoren an die Räder abgegeben. Da chemoelektrische Wandler grundsätz lich Spannungen im Bereich um 1 V bei entsprechend hohen Strömen abgeben, sind unterschiedliche Maßnahmen erforder lich, um elektrische Motoren als Serienprodukte einsetzen zu können. Der übliche Weg besteht in der Hintereinander schaltung sehr vieler Wandler, um höhere Spannungen zur Verfügung zu haben zwecks Anschluß von Gleichstrommaschinen oder zur Umformung in Drehstrom zwecks Anschluß von Asyn chronmotoren. Ein anderer Weg wird durch das Patent DE 195 19 123 ermöglicht und in der Patentanmeldung 198 21 980.6 näher erläutert; es handelt sich um den Einsatz eines chemoelektrodynamischen Wandlers, der direkt frequenzvaria ble Drehströme abgeben kann.
- 4. Geräusche entstehen allein durch die Elektromotoren und Hilfsbetriebe. Mechanische Getriebe sind im Prinzip ent behrlich und werden durch moderne elektronische Schaltungen auf der Basis von Halbleitern zur Ansteuerung der elektri schen Motoren eingesetzt. Jegliche Ölschmierung mit eige nen Kreisläufen entfällt; Hilfsbetriebe und Radlager haben Dauerschmierung. Da der Wirkungsgrad der chemoelektrischen Wandlung theoretisch nahe 100% liegt, im Betrieb zwischen 60 und 70% betragen dürfte, beläuft sich die abzuführende Wärme nicht auf das Doppelte sondern nur auf etwa 1/3 der Antriebsleistung. Der Wandler selbst strahlt kaum Wärme ab wegen seiner geringen Betriebstemperatur. Die möglichst außengekühlten Elektromotoren geben ihre Verlustwärme an Luft ab.
Die vorliegende Erfindung geht zusätzlich davon aus, daß
sich die breite Einführung der neuen chemoelektrischen
Technologie in Zukunft auf solche Wandler konzentrieren
wird, deren Betankung mit Wasserstoffüberträgern bei Normal
temperatur und Normaldruck geschieht. (Wandler, bei denen
gasförmiger oder flüssiger Wasserstoff mitgeführt wird,
dürften wegen möglicher Leckagen insbesondere bei Unfällen
ein stetes Sicherheitsrisiko darstellen). Unter diesen
Prämissen kann das bisherige Konstruktionsprinzip, d. h. die
Trennung von Fahrgastraum und Raum für die Energiewandler,
aufgehoben werden. Dadurch, daß die mechanische Ankopplung
eines einzigen Verbrennungsmotors an die Räder entfällt,
werden neue Freiheitsgrade für den Aufbau des Fahrzeuges
und für den Anschluß auch mehrerer Motoren gewonnen.
Als Folge davon erscheint es sinnvoll, die Denkweise, wie
sie im Schiff- und Flugzeugbau, vor allem auch in der
Mikroelektronik vorherrschend ist - Konzentration auf
wenige Komponenten und modularen Aufbau - auch auf die
Entwicklung und den Bau von leichten und insbesondere
kompakten Fahrzeugen zu übertragen. 1943 wurde erstmalig
im Schiffbau (U-Boote) die Segmentbauweise eingeführt mit
fertig ausgerüsteten Segmenten, die erst bei der Endmontage
zusammengesetzt werden. Das ist heute Basis für den Bau
sehr großer Containerschiffe; es bietet den im Wettbewerb
entscheidenden Vorteil, daß das gesamte Schiff während der
Entwicklung und auch während des Baus über eine mathemati
sche Beschreibung im Rechner dokumentiert, verfolgt und
gesteuert werden kann. Der große Erfolg der Mikroelektro
nik wiederum beruht auf dem Einsatz integrierter Bausteine,
von Platinen und Einschüben sowie auf modular aufgebauten
Programmen.
Das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wird - sieht
man von dem chemoelektrodynamischen Wandler ab - aus den
drei Komponenten. Plattentragwerk (1), Einzelrad-Fahrwerk
(2), Stabtragwerk (3), die sich durch ein gemeinsames
Koordinatensystem (4) mathematisch beschreiben lassen,
zusammengesetzt.
Fig. 1 zeigt
- - das modular aufgebaute räumliche Plattentragwerk (1) aus ebenen Platten (11), aus gerollten Platten (16), die durch Nähte (12) verbunden sind, und aus Käfigen (15) als Abschluß von (16). Das Plattentragwerk ist nach unten und zu den Seiten wasserdicht abgeschlossen und nach oben offen. Es ist mit einem umlaufenden Rahmen (10) versehen. Seine Räume (13) sind teilweise von oben und von der Seite direkt oder über Öffnungen (17) indirekt zugänglich.
- - das Einzelrad-Fahrwerk (2) aus Teleskop-Federbein (21) mit integriertem Elektromotor (22) und Umlenk- und Unter setzungsgetriebe (23). Das Einzelrad-Fahrwerk ist grund sätzlich über einen eigenen Antrieb anlenkbar, das Drehmo ment wird über das Teleskop übertragen, das aus diesem Grunde aus rechteckigen oder elliptischen Rohren gebildet wird. Das Fahrwerk wird über die Drehpunkte (24) und (25) mit dem Plattentragwerk (1) verbunden;
- - das modular aufgebaute räumliche Stabtragwerk (3) aus Stäben (31) und Knoten (32), das nach oben und den Seiten wasserdicht, ganz oder teilweise transparent über die Hülle (33) abgeschlossen und nach unten offen ist, und das ebenfalls mit einem Rahmen (30) der gleichen Abmessungen wie das Plattentragwerk versehen ist. Im Tragwerk befin den sich auch der Einstieg (34) in das Fahrzeug über eine Flügeltür. Die Be- und Entlüftung geschieht über Öffnun gen (35).
- - das gemeinsame Koordinatensystem (4) mit den Achsen F in Fahrtrichtung, Q quer dazu und H in der Höhe.
Platten- und Stabtragwerk bilden den Körper des Fahrzeugs.
Beide Tragwerke sind in statisch stabile Dreiecke aufgelöst
und können daher Kräfte in allen drei Achsen aufnehmen.
Platten und Stäbe übernehmen, jeder für sich in seinem
Tragwerk, alle auftretenden Kräfte. Die Platten an der
Außenseite des Tragwerks haben die zusätzliche Funktion,
das Tragwerk von unten und seitlich gegen die Umgebung
wasserdicht abzuschließen; sie sind keine Verkleidung.
Die Trennung in Platten- und Stabtragwerke ergibt sich
zwingend aus der einfachen Bauweise; sie läßt sich, denkt
man an den Rahmen des Plattentragwerkes aus Hohlprofilen,
nicht in völliger Konsequenz einhalten. Ein wesentliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß keine großflä
chig dreidimensional verformten Bleche wie im Automobilbau
üblich zum Aufbau des Fahrzeuges benötigt werden.
Das Plattentragwerk (1) bildet, wie die Fig. 1 andeutet,
praktisch eine Brücke, die sich auf die 4 Einzelrad-Fahrwer
ke abstützt. Die Module werden von unten in die Fahrwerk
schächte (16) eingeführt, die leicht schräg eingebaut sind.
Die Käfige (15), die auf den Fahrwerkschächten (16) aufge
setzt und mit diesen lösbar verbunden wird, stellen den
Kraftschluß und die Verbindung zwischen den Einzelrad-Fahr
werken (2) und dem Plattentragwerk (1) dar und übertragen
die Last auf den Boden. Das Einzelrad-Fahrwerk ist über
den Drehpunkt (24) an die Radführung (14) und über den
Drehpunkt (25) an den Käfig (15) gekoppelt. In das Platten
tragwerk sind der chemoelektrodynamische Wandler mit seinen
Hilfsbetrieben, die Tanks für den Wasserstoffträger, das
Rechnersystem und die Kabel sowie die Sitzplätze für die
Fahrgäste und Räume für die zu transportierenden Güter
integriert. Das Stabtragwerk (3) bildet den Schutz und die
Komplettierung des Fahrzeuges nach oben. Es stellt sowohl
eine kompakte Überrollstruktur als auch eine Verstärkung
des Plattentragwerkes dar. Beide Tragwerke sind leicht
lösbar miteinander über die Rahmen (10) und (30) verbunden
und können je nach Einsatzzweck des Fahrzeuges ausgewech
selt werden.
Den Aufbau des Plattentragwerkes aus Modulen zeigt Fig. 2
in Form einer Explosionszeichung, und zwar für den einfach
sten Fall des Aufbaues aus Pyramiden mit der Höhe des
Tragwerkes. In den oberen drei Darstellungen sind die
Querplatten (112) sowie die Längsplatten (111) und die
Bodenplatte (113) gezeigt. Durch das Zusammenfügen der
Platten entstehen Räume (13), von denen die einen oben
(131) oder seitlich (133) offen sind, die anderen (132) nur
über Durchbrüche (171) und (172) erreichbar sind. In die
Querplatten (112) werden beispielsweise Einbuchtungen (174)
zur Aufnahme von Sitzen (182) eingebracht. Die untere
Darstellung zeigt das komplette Plattentragwerk mit seinen
Rahmen (10) aus Vierkantprofilen, der das Plattentragwerk
abschließt, jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht
vollständig dargestellt ist.
Es sind kompliziertere Konfigurationen möglich, die andere
Platzverhältnisse schaffen und in denen Pyramidenstümpfe
das Muster bilden. Diese Möglichkeiten sind in Fig. 3
gezeigt. Grundsätzlich kann man das Plattentragwerk (1)
wie auch das Stabtragwerk (3) mathematisch und auch anschau
lich dadurch beschreiben, daß man es als eine Aneinanderrei
hung von Pyramiden auffaßt, die nach unten bzw. nach oben
zeigen. Entscheidende Parameter sind die Abmessungen der
Grundfläche der Pyramide, die gleichzeitig das Rastermaß
bilden in Fahrtrichtung aF (410) und aQ (420) quer dazu,
sowie die Koordinaten (440) der Spitze dieser Pyramide. Der
einfachste Fall ist dann gegeben, wenn die Höhe h der
Pyramide mit der Höhe aH (430) des Plattentragwerkes über
einstimmt. Dies ist links gezeigt. Die Höhe (450) des
Rahmens schließt das Plattentragwerk bzw. (in umgekehrter
Richtung) das Stabtragwerk ab.
Der Nullpunkt (40) des Koordinatensystems ist zweckmäßiger
weise in die Ebene zwischen den beiden Rahmen gelegt. Das
Koordinatensystem selbst ist mit seinen Achsen F (41), Q
(42) und H (43) dann eindeutig bestimmt.
Kompliziertere Verhältnisse ergeben sich, wie das rechts
gezeigt ist, wenn die Spitze der Pyramide (440) theoretisch
außerhalb des Plattentragwerkes liegt und überdies die
Pyramide unsymmetrisch ist. In beiden Flächen entsteht
eine endliche Bodenfläche (44).
Weitere Parameter, die den Aufbau des Fahrzeuges definie
ren, sind die Anzahl der Module nF in Fahrtrichtung und nQ
Querrichtung sowie die Anzahl Na der aktiven und NP der
passiven Einzelradmodule. Das in Fig. 1 gezeigte Beispiel
stellt die einfachste Minimalkonfiguration für ein Kompakt
fahrzeug dar mit nF = 3 Modulen in Fahrtrichtung und nQ = 2
Modulen in Querrichtung. Die Pyramiden sind symmetrisch,
ihre Spitze berührt den Wagenboden, es ist aH = h. Die
Anzahl der aktiven Fahrwerke beträgt Na = 4.
Die Fig. 4 zeigt links als ein Beispiel den einfachen
Einbau eines Einzelrad-Fahrwerkes (2) in den Körper des
Fahrzeugs im Schnitt, rechts in der Draufsicht. Der Körper
des Fahrzeugs besteht aus dem Plattentragwerk (1) und dem
Stabtragwerk (3). Geschnitten ist der hintere rechte Fahr
werkschacht (16). Man erkennt unmittelbar den verbindenden
Käfig (15) mit dem Drehpunkt (25) einerseits und die Radfüh
rung (14) mit dem Drehpunkt (24) andererseits. Die Radstel
lung (Sturz) ist durch den Winkel (161) des Schachtes (16)
zur Senkrechten, durch den Winkel (231) zwischen Motorachse
und Rad (20) sowie durch die Belastung des Fahrzeugs be
dingt. Kabel für den Antrieb und die Elektronik sind in
Kabelkanälen (27) untergebracht und können somit leicht
montiert und auch demontiert werden.
Der Elektromotor (22) befindet sich fast senkrecht über dem
Rad innerhalb des Körpers des Fahrzeuges in Höhe der Rahmen
und ist mit dem Körper zusammen abgefedert; er treibt das
Rad über eine verschiebbare Kardanwelle im Teleskop-Feder
bein (21) und das Umlenk- und Untersetzungsgetriebe (23)
an. Das Getriebe ermöglicht es, auf die beim Automobilbau
übliche Gelenkwelle und Durchdringung der Karosserie zu
verzichten. Es hat gleichzeitig die Aufgabe, die doch sehr
hohe Drehzahl des Elektromotors etwa um den Faktor 3 bis 7
je nach Einsatz des Fahrzeuges zu reduzieren; es trägt zum
Sturz des Rades bei.
Die Anlenkung des Fahrwerkes geschieht über das modulare
Lenksystem (26), das etwa auf der Höhe des Rahmens inner
halb des Plattentragwerkes eingebaut ist. Es greift am
Flansch des Motors an. (Einzelheiten sind in Fig. 5
gezeigt).
Der Käfig (15) ist fest an den Fahrwerkschacht (16) und
damit an das Plattentragwerk angeschraubt. Dieser Käfig
überträgt die Last des Fahrzeuges über den Drehpunkt (25),
bestehend aus Gummipuffer mit Verschraubung und Kugellager
wie bei konventionellen Federbeinen üblich, auf das Gehäuse
des Motors und damit auf das Rad. Falls das Motorgehäuse
die Belastung nicht tragen kann, ist eine Verstärkung vorge
sehen. Dies ist ein Beispiel. Es sind kompliziertere Kon
struktionen möglich, bei denen der Motor entlastet ist und
die Belastung auf den Flansch übertragen wird.
Der Käfig (15), dargestellt als Dreibein (151) mit Umhül
lung (152) dient gleichzeitig dazu, den Motor im Falle
eines Unfalles vor dem Ausbrechen festzuhalten und so die
Passagiere zu schützen. Die Hülle (152) dient dazu, den
Strom der Kühlluft um den Motor zu gewährleisten, da es
sich als vorteilhaft erweist, moderne außengekühlte Asyn
chronmotoren zu verwenden. Die Luft wird im Schlitz (283)
spiralig geführt. Je nach Wetterlage kann die erwärmte
Luft zum Heizen des Innenraumes verwendet werden.
Elektromotoren mit den hier angegebenen Abmaßen von etwa
220 mm Durchmesser und 380 mm Höhe haben eine Dauerleistung
von 5, 5 bis 6 kW bei 3.600 Umdrehungen/Minute; sie können
das Fahrzeug bei entsprechender Untersetzung und der Verwen
dung normal bereifter Räder auf einer Geschwindigkeit von
ca. 140 km/h halten. Beim Antrieb aller 4 Räder beträgt
die installierte Dauerleistung rund 22 kW. Bekanntlich
können Drehstrommotoren kurzzeitig über das Doppelte, etwa
zur Beschleunigung des Fahrzeuges beim Überholen, und im
5-Minuten-Betrieb auf das etwa 1,5-fache belastet werden,
so daß eine entsprechende Leistungsreserve zur Verfügung
steht. Die Motoren werden einzeln elektronisch überwacht
und können sich so den Gegebenheiten insbesondere bei
Kurvenfahrten anpassen, ein mechanisches Ausgleichsgetriebe
ist nicht vonnöten. Die mechanische Kopplung von Vorder
rad- und Hinterradantrieb entfällt ebenfalls.
Für viele Anwendungen ist der Antrieb von jeweils nur einem
Rad auf jeder Seite ausreichend. Die nicht angetriebenen,
passiven Module besitzen die gleiche äußere Form. Es
entfallen jedoch Motor und Umlenkgetriebe für diese Räder;
die Lenkbarkeit bleibt bestehen. Für spezielle Einsätze
sind oft sehr große Drehmomente bei relativ geringer Ge
schwindigkeit gefordert. In einem solchen Falle wird das
Umlenkgetriebe durch einen Radnaben-Hydraulikmotor ersetzt.
Die Energiezufuhr über Schläuche geschieht ebenfalls durch
das Federbein; die elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe
befindet sich in dem Fahrzeug.
Fig. 5 zeigt das Einzelrad-Fahrwerk (2) mit den Baugruppen
Motor (22), Teleskop-Federbein (21), Umlenkgetriebe (23)
und Lenksystem (26). Das Teleskop-Federbein (21) ist
teilweise geschnitten. Die beiden Teleskoprohre (211) und
(212) sind hier rechteckig gezeichnet. Sie enthalten innen
die Antriebswelle (214), die außen verzahnt ist und in
einer entsprechenden Buchse (213) steckt, die wiederum
innen verzahnt ist, so daß beim Zusammendrücken des Feder
beins (21) über die Federn (219) der Kraftschluß nicht
unterbrochen wird. Die Buchse (213) steckt auf der Motor
welle (221). Die Feder (219) stützt sich auf den Federtel
ler (218) und auf den Motorflansch (222) ab. Um den Sturz
des Rades zu ermöglichen, ist ein Kardangelenk (215) erfor
derlich; es leitet die Antriebswelle in das 90°-Umlenkge
triebe (23) ein. Der Winkel zwischen der Antriebsachse und
der Normalen zur Radachse ist (231) und liegt in der Größen
ordnung von etwa 6°. Im Teleskopbein ist auch der Stoßdämp
fer (216) untergebracht, der über die Lasche (217) befe
stigt ist. (Die obere Aufhängung ist nicht gezeigt). Der
Schnitt in axialer Richtung rechts daneben läßt erkennen,
daß die Symmetrieachse des Teleskopbeines und die Antriebs
welle des Motors nicht übereinstimmen; die Abweichung ist
jedoch nur gering und wirkt sich vorteilhaft auf die Stabi
lität des Fahrwerks im angelenkten Zustand aus.
Am Übergang vom Teleskop-Federbein (21.) zum Umlenkgetriebe
(23) befindet sich der Drehpunkt (24) an das Plattentrag
werk (1) über das schwenkbare Dreieck (14). Die zweite
Kopplung ist durch das Kugellager (251) und den Gummipuffer
(253) nebst Verschraubung auf dem Motor (22) gegeben.
Die Lenkbarkeit des Fahrwerkmoduls ist durch das modulare
Lenksystem (26) gegeben. Es besteht aus dem Ansatz (263)
am Motorflansch (222), beispielsweise für einen Zahnriemen
oder eine Kette (261) und Ritzel mit Motor (262), und es
dreht das Einzelfahrwerk. Anstelle der im Automobilbau
üblichen Lenkhebelsysteme mit ihrem unterschiedlichen
Kraftbedarf wird hier die Möglichkeit der individuellen
Anlenkung jeden Rades eröffnet, wobei jetzt das Rechnersy
stem die Abstimmung des gesamten Fahrwerkes übernimmt. Aus
Gründen der Sicherheit ist es vorteilhaft hinsichtlich der
Parallelität eines Radpaares je zwei gegenüberliegende
Fahrwerke nicht nur elektrisch über das Rechnersystem,
sondern auch mechanisch, beispielsweise über einen gemeinsa
men Zahnriemen oder Führungsstange, zu koppeln. Schlitze
für den Zahnriemen sind im Fahrwerkschacht (16) vorgesehen.
Der Motorflansch (222) ist gegenüber dem Fahrwerkschacht
(16) durch eine elastische Dichtung (224) abgeschlossen,
sodaß Feuchtigkeit und auch Luft von unten her nicht ein
dringen können. Die Kühlluft wird somit gezwungen, spira
lig an den Kühlrippen (223) entlang zu streifen.
Das Umlenkgetriebe ist quasi ein Normteil, wie es vom
Motorradbau her bekannt ist und enthält in der Radaufhän
gung eine mechanische Bremse (203).
Wir die Feder (219) durch ein Luftkissen ersetzt, dessen
Druck regelbar ist, läßt sich die Federung für jedes Einzel
radfahrwerk über das Rechnersystem kontrollieren.
Die elektronische Ausrüstung des Fahrwerks, insbesondere
die Sensorik, ist nicht gezeigt.
Der Vergleich verschiedenster PKW aus heutigen Baureihen
zeigt, daß im Automobilbau ein Rastermaß von etwa 0,8 m in
der Länge und der Breite vorherrscht. Überträgt man dieses
Rastermaß auf den modularen Aufbau der Tragwerke, so ent
steht ein Fahrzeug wie in Fig. 6 oben im Schnitt gezeigt.
(Der Schnitt läuft durch die seitliche Kante der Bodenplat
te (113)). Mit nQ = 2 Modulen in der Breite und nF = 3
Modulen in der Länge ergibt sich so ein Fahrzeug von 1,6 m
Breite und 2,4 m Länge, zuzüglich der doppelten Rahmenbrei
te von je etwa 50 mm; der Achsabstand resultiert zu 1,6 m.
Die Raumaufteilung kann beispielsweise wie folgt geschehen
Tanks (187) sind in den von außen zugänglichen Räumen
(133) untergebracht. Der chemoelektrische Wandler (185)
füllt die beiden vorderen Module mit dem zwischenliegenden
Hohlraum aus. Fahrer und Mitfahrer beanspruchen die mittle
ren Module als Sitzwanne (181) mit Sitz und Lehne (182)
sowie den Fußraum (183). Der zwischen den mittleren Modu
len liegende Hohlraum ist ebenfalls durch eine Öffnung
zugänglich und enthält das Rechnersystem (186). Kabel
(188) verlaufen auf den Kabeltrassen (27). Die hinteren
Module nebst Hohlräumen sind für Zuladungen (184) verfüg
bar.
Der Vergleich mit einem sehr modernen kompakten PKW in der
gleichen Fig. 7 unten im gleichen Maßstab läßt erkennen,
daß auch das Plattentragwerk ähnlichen Komfort in Hinblick
auf den Fahrgastraum bietet wie dieses, sowohl was Sitzhöhe
und Breite und insbesondere das Knickmaß betrifft. Die
Sicherheit für Insassen ist wegen ihrer Integration in die
Tragwerke sehr viel größer als im Wagenkasten eines norma
len PKW. Zusätzliche Sicherheit kann im Fall der vorliegen
den Erfindung erreicht werden, wenn das Stabtragwerk (3)
durch innenliegende Längs- und Querstäbe (333) verstärkt
wird.
In Fig. 6 oben ist demonstriert, daß die modularen Parame
ter des Stabtragwerkes nicht unbedingt denen des Platten
tragwerk entsprechen müssen. Im Prinzip gibt es eine sehr
große Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten durch die Ände
rung der Parameter, auch was die Höhe der Tragwerke be
trifft.
Wie bekannt ist die Sicherheitsfrage bei kompakten Fahrzeu
gen im Vergleich zu großen Fahrzeugen mit entsprechenden
Knautschzonen vorrangig. Im Falle der vorliegenden Erfin
dung sind die Tragwerke inhärent stabil in allen 3 Achsen
wie bereits erwähnt, wenn auch eine geringe Verformung bei
Unfällen möglich ist. Dies gilt sowohl für metallische
Werkstoffe für Flächen und Stäbe als auch für nichtmetalli
sche Werkzeuge wie Verbundmaterialien und (im Extremfall)
verleimtes Holz. Mikroverbeulte Bleche erhöhen Stabilität
und Verformbarkeit des Tragwerkes. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die mögliche Aufprallenergie durch eine
zusätzliche Maßnahme aufgefangen und teilweise umgelenkt,
und zwar sowohl durch den Einsatz von luftgefüllten Kissen
als vor allem auch durch die Bereifung des Fahrzeuges.
(Luftgefüllte Kissen, wie sie sich beim Transport schwerer
Lasten bewährt haben, können in die seitlich zugänglichen
Hohlräume (133) des Tragwerkes eingebaut werden). Wegen
des geringen Radabstandes werden bei einem seitlichen
Aufprall ein oder beide Räder (20) getroffen. Für den
Aufprall von vorn und hinten sind im einfachsten Fall die
Reservereifen vorgesehen, die über ihre Felgen (204)
befestigt werden und bei denen die eigentlichen Reifen
(205) als Puffer dienen.
Die Fig. 7 zeigt das hier beschriebene Fahrzeug in Vorder-
und Seitenansicht. Es ist geländegängig (weil hochbeinig)
und schwimmfähig, da das Plattentragwerk (1) nach unten und
seitlich geschlossen ist. Ausnahmen davon werden später
gezeigt. Man erkennt, daß der Fahrzeugboden frei von
irgendwelchen Schläuchen, Kabeln, Hebeln oder sonstigen
Aggregaten ist. Der Bodenabstand beträgt in dieser Darstel
lung im unbelasteten Zustand etwa 0,4 m. Man erkennt des
weiteren die vorderen Puffer in Form der Reserveräder. Die
Scheinwerfer beispielsweise befinden sich innerhalb der
transparenten Abdeckung des Stabtragwerkes. Ein solches
robustes und schwimmfähiges Fahrzeug kann seinen Einstieg
nur in dem Stabtragwerk (3) haben. Dazu ist es notwendig,
daß die transparente Hülle (33) Flügeltüren oder seitliche
Klappen (34) enthält. Die Flügeltür ist für den geöffneten
Zustand dargestellt. Spritzbleche (191) dienen auch dem
leichten Einstieg als Trittbrett; unter dem Trittbrett ist
Platz für zusätzliche Kästen (193).
Das hier vorgestellte Konzept läßt die Bildung von Ketten,
wie sie in dem Porsche-Konzept entwickelt wurde, ebenfalls
zu. Der wesentliche Unterschied besteht aber darin, daß
der eigentliche Energiewandler direkt elektrische Energie
abgibt, sich in jedem Fahrzeug befindet und daß Drehstrom
motoren zum Einsatz kommen, die serienmäßig gefertigt
werden, und die in gleicher Weise wie das Fahrzeug abgefe
dert werden. Elektrische Radnabenmotoren werden immer
Sonderfertigungen sein und haben, da sie eine relativ große
Masse im Vergleich zu hydraulischen Radnabenmotoren besit
zen, den entscheidenden Nachteil, daß sie sämtliche Bewegun
gen des Rades ungefedert mitmachen müssen.
Das hier geschilderte Verfahren zum Bau von Fahrzeugen aus
modularen Tragwerken und Einzelrad-Fahrwerken, mit chemo
elektrischem Antrieb, vermag einen wirtschaftlichen Ein
stieg zu bieten in die zukünftige Situation, in der Kohlen
wasserstoffe als Treibstoffe und Verbrennungsmotoren als
Antriebe nicht mehr von Bedeutung sein werden. Die kosten
sparende wirtschaftliche Fertigung ist insbesondere wichtig
für die Übergangszeit, in der chemoelektrische Wandler
kostenmäßig im Nachteil sind gegenüber den seit rund 100
Jahren fortentwickelten Verbrennungsmotoren. Wirtschaft
lich ist das hier gezeigte Verfahren deshalb, weil durch
die Aufgliederung in 3 Komponenten eine weitgehend unabhän
gige parallele Fertigung möglich ist, und vor allem weil
keinerlei dreidimensional gekrümmte großflächige Bauteile
verwendet werden müssen. Dies ermöglicht sehr einfache
Fertigungsanlagen, verzichtet auf kostspielige Formen,
Gesenke und die dazugehörigen Pressen und gestattet auch
den Einsatz nichtmetallischer Werkstoffe. Man muß sich
dabei stets vor Augen halten, daß der eigentliche Auf
schwung in der Produktion von Fahrzeugen dann gegeben ist,
wenn auch Entwicklungs- und Schwellenländer dank des gestie
genen Lebensstandards ihrer Bevölkerung Fahrzeuge benöti
gen.
Das hier dargestellte Verfahren läßt durch die Auswahl der
Parameter und der Nutzung der Hohlräume in dem Plattentrag
werk sehr viele Variationen zu; es entsteht stets ein sehr
robustes, kompaktes, leichtes und übersichtliches Fahrzeug,
das dementsprechend einfach zugänglich insbesondere für die
Wartung ist. Es gibt keine verborgenen, schwer zugängliche
Ecken und Winkel, in denen sich Feuchtigkeit und Schmutz
absetzen und zu Korrosion führen können. Es ist in diesem
Sinne kein Designer-Fahrzeug, auch kein Modeartikel oder
Drittfahrzeug. Es ist ein Nutzfahrzeug, das eine Aufgabe
wahrnehmen kann, die bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren
als Antrieb bisher lediglich landwirtschaftliche Traktoren
übernehmen konnten: Energiedienstleistungen. Traktoren
können über mechanische Wellen landwirtschaftliche Geräte,
aber auch Häcksler, Pumpen und Sägen antreiben. Die hier
geschilderten Fahrzeuge sind fahrbare elektrische Kraftwer
ke, die im Unterschied zu PKWs während des Parkens (das ja
fast 90% der Lebensdauer ausmacht) Arbeit verrichten
können, indem sie elektrische Energie in Form von Drehstrom
mit 50 oder 60 Hz an Verbraucher oder an Netze abgeben.
Dadurch aber ist die Amortisation des Fahrzeuges eine ganz
andere als sie es bisher sein konnte.
Gerade wegen des einfachen Aufbaus wird in diesem Fahrzeug
das Potential eines modernen Rechnersystems voll genutzt,
weit mehr als es in einem konventionellen PKW heute mit ABS
und Fahrwerkkontrolle möglich ist. Das Rechnersystem kon
trolliert nicht nur die chemoelektrische Energiewandlung
vollständig sondern auch die Übertragung der elektrischen
Energie auf die Einzelradfahrwerke bei Antrieb und Bremsen;
es kontrolliert auch die Anlenkung der Einzelfahrwerke und
stimmt sie aufeinander ab, es kann auch wie angedeutet die
Federung eines jeden einzelnen Fahrwerks einstellen. Jegli
che mechanische oder fluidische Kopplungselemente entfal
len.
Ein letzter Aspekt sei erwähnt. Die Breite des normalen
Bahnprofils läßt in der Wagenbreite Beladung von Gegenstän
den mit einer Ausdehnung von etwa 2,6 m zu. Auf diese Weise
kann das hier gezeigte Fahrzeug mit nF = 3 Modulen im
Rastermaß von 0,8 m beispielsweise quer zur Fahrtrichtung
der Züge in schnelle Züge eingeladen werden. Dadurch, daß
sehr viele Fahrzeuge gleichzeitig und wie üblich in 2
Etagen einfahren können, verkürzt sich die Beladungszeit
auf Minuten.
Es sei abschließend erwähnt, daß Sonderbauformen (19) für
das Plattentragwerk (1) möglich sind. Beispielsweise ist
es möglich, den Einstieg dadurch zu erleichtern, daß auf
die Schwimmfähigkeit verzichtet und die äußere Umhüllung
des Plattentragwerkes (1) durch Klappen zugänglich gemacht
werden kann. Es ist eine weitere in Fig. 8 unten gezeigte
Vorrichtung (195) in diesem Zusammenhang denkbar, die sich
mit einem normalen PKW kaum verwirklichen läßt und die etwa
den Einstieg für behinderte und ältere Personen erleich
tert. Ein Modul (195), der sich dem Rastermaß anpaßt und
der die Sitzgelegenheit enthält, kann seitlich herausgefah
ren werden, sodaß der Einstieg von vorne möglich ist.
Dieser Vorrichtung kommt entgegen, daß die Aufgaben der im
PKW üblichen Pedale für Bremse, Kupplung und Gaspedal
infolge der elektronischen Ausrüstung des Fahrzeuges auf
einen einzigen Steuerknüppel mit Kabel übertragen werden
können, wie er für Computerspiele allgemein gebräuchlich
ist. Die Schwimmfähigkeit ist dadurch nur mehr bedingt
gewährleistet. Da die beiden Rahmen (10) und (30) der
Tragwerke unterbrochen werden, müssen sie während der Fahrt
durch Bolzen (196) in den Vierkantrohren der Rahmen ähnlich
wie bei Türen von Flugzeugen verriegelt werden. Dadurch
wird auch die Stabilität der beiden Rahmen wieder herge
stellt. Die Flügeltür (34) schützt den ausfahrbaren Modul
(159) gegen die Witterung.
Eine weitere Besonderheit kann dadurch erreicht werden, daß
das Plattentragwerk (1) intern ein oder mehrere durchgehen
de Rohre (194) in Längsrichtung enthält, die an ihren Enden
beispielsweise wasserdicht verschlossen werden können. Dies
ist in Fig. 8 oben gezeigt. An die Stelle der inneren
Querplatten können Schotten (193) eingesetzt werden. Da
durch wird das Tragwerk (1) entscheidend verstärkt. Es ist
jetzt möglich, beispielsweise längere und schwerere Gegen
stände und Gestänge dicht am Schwerpunkt zu befördern, ohne
sie wie bisher üblich auf das Dach zu verfrachten, was mit
Problemen verbunden ist. (Es sei angemerkt, daß das Plat
tentragwerk wie auch das Stabtragwerk zusätzliche Module
zum Transport von Gegenständen seitlich aufnehmen kann).
Ein einzelnes Rohr (194) kann auch zur Aufnahme einer
Wasserpumpe als Antrieb dienen. Die Figur zeigt einen
Zustand während der Fertigung, um die Übersichtlichkeit zu
gewährleisten.
Claims (21)
1. Fahrzeug, insbesondere ein Fahrzeug mit einem chemo
elektrischen Wandler und mindestens einem Elektromo
tor,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fahrzeugkörper aus mindestens einem modular
aufgebauten Tragwerk (1, 3) und einem modular aufgebau
ten Fahrwerk (2) gebildet wird, wobei sowohl im Trag
werk (1, 3) als auch im Fahrwerk (2) Einheiten des An
triebs angeordnet sind.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Tragwerk (1, 3) periodisch und/oder räumlich (drei
dimensional) aufgebaut ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Tragwerk (1, 3) durch dreieckförmige
Elemente gebildet wird.
4. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragwerk
(1, 3) aus ebenen und gerollten Platten (11, 16) bzw.
Blechen und geraden Stäben (31) oder Hohlprofilen
gebildet wird.
5. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragwerk
(1) derart ausgebildet ist, daß es in allen drei
Achsen bei Unfällen starke Kräfte aufnehmen kann und
daß es nach außen wasserdicht und teilweise transpa
rent abgeschlossen sowie schwimmfähig ist.
6. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragwerk (1)
Hohlräume (13) aufweist, in denen der Wandler (185)
und seine Hilfsbetriebe sowie Tanks (187), Sitzplätze
(181) für Fahrer und Mitfahrer, Stauräume (184) für Zu
ladungen und sonstige zu transportierende Geräte sowie
für die Elektronik (186) integriert sind.
7. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Fahr
zeugkörper tragende Fahrwerk aus Einzelradfahrwerken
(2) besteht, durch die das Fahrzeug getragen, gelenkt
und fortbewegt wird.
8. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das das Einzelrad
fahrwerk (2) aus einem Teleskop-Federbein (21) mit in
tegriertem Elektromotor (22) und Umlenkgetriebe (23)
besteht, wobei der Elektromotor die Last des Fahrzeug
körpers, drehbar gelagert über Kugellager und Puffer
(25), über sein Gehäuse auf das Teleskop und weiter
auf das Rad (20) überträgt.
9. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor
(22) seine mechanische Leistung über eine in der Länge
variierbare Antriebswelle (213, 214) im Teleskopbein,
(21) parallel zum Stoßdämpfer (216), über ein Umlenkge
triebe (23) in der Drehzahl untersetzt auf das Rad
(20) überträgt, und an dessen Flansch (222) der Ansatz
für das modulare Lenksystem (26) angebracht ist, wobei
das Teleskop, aus rechteckigen oder elliptischen
Rohren (211, 212) bestehend, das Drehmoment zum Anlen
ken des Rades überträgt.
10. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden An
sprüche, gekennzeichnet durch ein Rechnersystem, das
die Koordinierung und Abstimmung der Einzelrad-Fahr
werke hinsichtlich des elektrischen Antriebs, der
Anlenkung und der Federung übernimmt.
11. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Körper
des Fahrzeugs bildende Tragwerke (1, 3) horizontal
durch einen Rahmen (10, 30) abgeschlossen sind und
das untere Tragwerk (1) vorrangig aus Platten, das
obere Tragwerk (3) vorrangig aus Stäben aufgebaut ist
und beide Tragwerke (1, 3) über ihre Rahmen kraft
schlüssig, aber lösbar miteinander verbunden sind.
12. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden An
sprüche, gekennzeichnet durch unterschiedliche Parame
ter in beiden Tragwerken.
13. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten
und Stäbe und/oder die Bleche und Rohre aus Metal
len, Verbundmaterialien oder Laminaten auf der Basis
von Kunststoffen oder aus verleimtem Holz oder einer
beliebigen Kombination dieser Materialien bestehen,
wobei dünne Bleche durch Mikrobeulung stabilisiert
sind, und diese verschweißt, verklebt oder ver
schraubt werden.
14. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektro-Mo
tor (20) mit seinem Gehäuse verstärkt wird und von
einem Käfig (15) umgeben ist, der die Last auf das
Tragwerk überträgt, als Schutz bei Unfällen dient und
insbesondere die Führung der Kühlluft bewirkt.
15. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug Ka
belanschlüsse und Elektronik aufweist, um während des
Parkens elektrische Leistung synchronisiert in ein
öffentliches Netz oder in einen dezentralen Verbrau
cher einzuspeisen.
16. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Platten
tragwerk (1) ein oder mehrere Rohre (194) in Längs
richtung enthält, die das Tragwerk durchziehen und
die an ihren Ende optional verschlossen werden kön
nen, um lange und schwere Lasten oder eine Pumpe
aufnehmen zu können und gleichzeitig zur Verstärkung
dienen.
17. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehre
re Module (195) des Plattentragwerkes zum leichteren
Einsteigen oder Beladen teilweise in Querrichtung her
ausgefahren werden können.
18. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung
des Plattentragwerkes in Längs- und Querrichtung
vorteilhaft im Bereich um 0,8 m, in der Höhe um 0,5 m
liegt und die Höhe des Stabtragwerkes um 0,6 m be
trägt.
19. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Reserveräder
vorn und hinten angeordnet sind, die als luftgefüll
ter Puffer des Fahrzeugs gegen Auffahrunfälle schüt
zen.
20. Fahrzeug nach mindestens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompakt
fahrzeug aus zwei Modulen parallel und 3 Modulen in
der Längsrichtung zum Transport in der Eisenbahn quer
zur Fahrtrichtung des Zuges aufgebaut ist.
21. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugs, insbesonde
re eines Fahrzeugs nach mindestens einem der vorange
henden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein modular aufgebautes Tragwerk (1,
3) und ein modular aufgebautes Fahrwerk (2) des
Fahrzeugs in Abhängigkeit von der vorgesehenen Verwen
dung des Fahrzeugs zusammengesetzt werden.
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