EXZENTER-MODULKOPPELSTELLE

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Modulkupplung für Module, insbesondere für Fahrzeugmodule, mit einem Exzenter- Spannelement, sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein autonomes Fahrzeug, umfassend die Modulkupplung und ein Verkehrsmitteiwechsel _S ystem .

TECHNISCHER HINTERGRUND

Es sind Fahrzeuge bekannt, an die ein Anhänger gekoppelt werden kann. Die Kupplung erfolgt über einen an dem Fahrzeug angeordneten Kugelkopf, der von einem im Wesentlichen halbschalenförmigen Koppelelement aufgenommen wird und dieses kardanisch lagert. Ferner ist bekannt, bei Schienenfahrzeugen einen Triebwagen über eine Schraubenkupplung oder über eine Mittelpufferkupplung mit einem Waggon zu verbinden. Auch mehrere Waggons untereinander können mit diesen Kupplungen verbunden werden.

Ferner sind Verkehrsmittelwechselsysteme bekannt, die insbesondere zu einer autonomen mobilen Verrichtung von Arbeitstätigkeiten, insbesondere verkehrsunabhängigen, Grünpflege-, Aufräum-, Instandhaltungs- und/oder Überwachungsarbeiten, sowie zum Personentransport ausgebildet sind. Herkömmliche Verkehrsmittelwechselsysteme beruhen auf der grundsätzlichen Idee, unterschiedliche Module wie beispielsweise Personen- oder Frachtkabinen mit unterschiedlichen Fahrzeugen wie beispielsweise autonomen Antriebsvorrichtungen zu bewegen. Beispielsweise beschreibt die DE 102018 002 229 Al ein Verkehrsmittelwechselsystem, bei dem eine Personenkabine einen Teil eines modularen Fahrzeuges darstellt und bedarfsgerecht mit einem Flugmodul oder einem Straßenfahrmodul oder einem anderen Transportmodul mechanisch koppelbar ist. Dazu weist eine Antriebsvorrichtung (erstes Modul) als Verbindungsvorrichtungen einen Fanghaken sowie ein längliches Stabelement auf. Eine Fahrgastzelle (zweites Modul) weist ein mit dem Fanghaken in Eingriff bringbares Gegenstück sowie ein Aufnahmeelement zum Fixieren des Stabelements als Verbindungselemente der Fahrgastzelle auf. Der Fanghaken umfasst einen zylindrischen Bereich, welcher in einer zylindrischen Aussparung des Gegenstücks aufnehmbar ist. Die zylindrische Aussparung ist durch Verschwenken eines Schließelements um eine Längsachse der zylindrischen Aussparung verschwenkbar. Das längliche Stabelement weist an einem Ende eine Kugel auf. Die Kugel ist durch ein fahrgastzellenseitiges Aufnahmeelement als Verbindungselement der Verbindungsvorrichtung hintergreifbar. Somit ist mittels des Aufnahmeelements das Stabelement in einem Nahbereich der Kugel relativ zum Aufnahmeelement durch das Hintergreifen der Kugel fixierbar. Insbesondere kann die Kugel durch eine konische Führung relativ zum Aufnahmeelement positioniert werden, wobei sich das Aufnahmeelement vorliegend zum Fixieren des Stabelements umfangsseitig um das Stabelement legt.

Derartige herkömmliche Verkehrsmittelwechselsysteme sind ausschließlich für die konkrete Funktion des Transportierens von Personenbeförderungskabinen ausgelegt. Somit muss beispielsweise für Verkehrs-Stoßzeiten, in welchen ein hoher Bedarf an Transportdienstleistungen für Personenkabinen abgefragt wird, eine sehr hohe Anzahl von Antriebsvorrichtungen vorgehalten werden, welche jedoch für einen Großteil der übrigen Zeit, insbesondere in Nebenzeiten, nur zum Teil benötigt werden.

Die DE 605667 A betrifft Kupplungen für Anhängerfahrzeuge und offenbart eine in einem Kupplungsgehäuse um einen Bolzen exzentrisch drehbar gelagerte Scheibe. Die Scheibe ist mit einem Ausschnittversehen, in den ein Kupplungsglied (Bolzen, der an einem Anhänger befestigt sein kann) eingreift. Die Scheibe bildet dabei eine Klaue. Über einen gefederten Riegel wird beim Vordringen des Bolzens gegen die Klaue eine Bewegung der Klaue in die Sperrsteilung unterstützender Druck auf die Klaue ausgeübt.

Die DE 4312 209 Al offenbart einen Kupplungskugelträger und eine Führungshülse für Fahrzeuganhängerkupplungen. Ein freies Ende des Kupplungskugelträgers ist in die an einem Fahrzeug angeordnete Führungshülse über eine Einstecköffnung einsteckbar und dabei mit einem, quer in der Einstecköffnung sitzenden zylindrischen Rastbolzen kuppelbar. Ein Kurvenstück ist in dem freien Ende des Kupplungskugelträgers hinter einem, zu dessen Stirnseite hin offenen Einführschlitz zur Aufnahme des Rastbolzens drehbar gelagert. Das Kurvenstück (4) weist eine teilzylindrisch offene Umfangsausnehmung für den Rastbolzen auf. Kurvenanschläge des Kurvenstücks (4) werden von Führungsanschlägen eines in dem freien Ende längsgeführten, durch eine Feder abgestützten Schubelements derart beaufschlagt, dass das Schubelement bei gespannter Feder in einer Ausgangsgrundstellung festgehalten wird. Infolge einer, beim Einführen des freien Endes in die Führungshülse durch das Anstoßen des Kurvenstücks an den Rastbolzen verursachten Drehbewegung dieses Kurvenstücks wird das Schubelement aus der Ausgangsgrundstellung freigegeben und unter dem Druck der Feder tangential in Richtung auf das Kurvenstück längsverschoben. Durch den Druck der Feder bewirkt das Schubelement eine weitere Drehung des Kurvenstücks bis in eine Verriegelungsstellung, in der ein Kurvenanschlagsabschnitt der Umfassungsausnehmung den Rastbolzen umfasst. Bei erneuter Längsverschiebung des Schubelements (im Gegensinne gegen die Wirkung der Feder bewirkt das Schubelement eine Umkehrung der Drehrichtung des Kurvenstücks, wobei das Schubelement und das Kurvenstück wieder in ihre Ausgangsgrundstellung zurückgebracht werden.

Die DE 202014 103 040 Ul betrifft Korpus-Verbinder insbesondere für den Möbelbau. Ein erstes Verbinderteil umfasst einen Grundkörper mit einer Sicherungsausnehmung in der ein Sicherungselement drehbar gelagert ist. Das Sicherungselement ist ein Exzenterelement mit einer Sicherungsnut, die dazu ausgebildet ist, in einer Festhaltestellung des Sicherungselements mit einem hinterschnittenen Kopfabschnitt eines zweiten Verbinderteils in Eingriff zu kommen und vorzugsweise das erste Verbinderteil mit dem zweiten Verbinderteil zu verspannen .

Die DE 4312 209 Al offenbart einen Exzenterbeschlag zum Verbinden von Möbelteilen. Ein in einer Rundaussparung drehbar gelagertes zylindrisches Exzentergehäuse weist eine exzentrische/sichelförmige Anzugfläche/Anzugskurve auf, die mit einem Kopf eines Verankerungsbolzens zusammenarbeitet. Das Gehäuse trägt an der Mantelfläche eine im Zuge einer Drehbewegung in das Möbelteil eindringende Halterungsnase und weist in einem von Anzugsflächen freien Teil im Wesentlichen übereinanderliegende Montageöffnungen für den Kopf des Verankerungsbolzens auf.

Einfaches und insbesondere vollautomatisches Koppeln verschiedener Module je nach momentanem Bedarf ist daher wünschenswert .

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Modulkupplung für Module insbesondere für Fahrzeugmodule bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Modulkupplung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Modulkupplung für Module, insbesondere für Fahrzeugmodule, ausgebildet, ein erstes Modul, insbesondere eine autonome Antriebsvorrichtung, und ein zweites Modul lösbar zu koppeln. Die Modulkopplung umfasst wenigstens ein Exzenter-Spannelement und einen Dorn. Das wenigstens eine Exzenter-Spannelement ist an dem ersten Modul oder dem zweiten Modul angeordnet. Der wenigstens eine Dorn ist entgegengesetzt zu dem Exzenter- Spannelement an dem zweiten Modul oder dem ersten Modul angeordnet. Das Exzenter-Spannelement ist ausgebildet, den Dorn in einer Spannrichtung einzuspannen. Das Exzenter- Spannelement umfasst ein Exzenterelement mit Exzenterprofil, das um eine Drehachse drehbar gelagert ist, eine Einführöffnung in das Exzenterelement für den Dorn und einen Drehmechanismus. Der Dorn umfasst ein Koppelelement. Der Dorn ist ausgebildet, mit dem Koppelelement durch die Einführöffnung in das Exzenterelement eingeführt zu werden. Der Drehmechanismus ist ausgebildet, das Exzenterelement um die Drehachse zu drehen. Das Exzenterprofil ist ausgebildet, den in das Exzenterelement eingeführten Dorn über das Koppelelement in der Spannrichtung zu verschieben, wenn das Exzenterelement durch den Drehmechanismus gedreht wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug, insbesondere ein autonomes Fahrzeug, eine Antriebsvorrichtung als erstes Modul, wenigstens ein zweites Modul und wenigstens eine Modulkupplung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verkehrsmittelwechselsystem eine Vielzahl an autonomen Antriebsvorrichtungen als erste Module und eine Vielzahl an verschiedenen zweiten Modulen. Die verschiedenen zweiten Module können beliebig mit den ersten Modulen und optional zusätzlich untereinander mittels Modulkupplungen gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gekoppelt werden können.

Die ersten und zweiten Module sind insbesondere

Fahrzeugmodule . Das erste Modul ist insbesondere eine autonome Antriebsvorrichtung, die vorzugsweise als selbsttätig fahrendes System ausgebildet ist, das über eine zum autonomen Fahren geeignete Sensorausstattung bzw. Sensorik und insbesondere über eine für den autonomen Fährbetrieb ausgelegte künstliche Intelligenz verfügt. Ferner kann die autonome Antriebsvorrichtung vorzugsweise über Transceiver, insbesondere über „Car to Car" und „Car to X"

Kommunikationseinrichtungen, sowie eine für die Koordination autonomer Systeme geeignete Cloud Anbindung verfügen. Die autonome Antriebsvorrichtung kann als modulare autonome Antriebseinheit des Verkehrsmittelwechselsystems ausgebildet sein, die mit mindestens einem zweiten Modul wie beispielsweise einer Personen- und/oder Frachtkabine und/oder ein Arbeitsmodul koppelbar ist.

Das erste Modul kann auch eine Personen- und/oder Frachtkabine und/oder ein Arbeitsmodul sein und mit einer weiteren Personen- und/oder Frachtkabine und/oder einem weiteren Arbeitsmodul als zweites Modul mittels der Modulkopplung gekoppelt werden.

Die Module können auch Schiffsmodule oder Flugzeugmodule sein. Es ist auch möglich, dass die Module für Fahrzeuge und/oder für Schiffe und/oder Flugzeuge geeignet sind. So kann als erstes Modul eine (landgebundene) autonome Antriebsvorrichtung und alternativ eine Flugvorrichtung dienen, sodass beispielsweise eine Transportkabine als zweites Modul über die Modulkupplung (je nach Bedarf) entweder an die autonome Antriebsvorrichtung oder an die Flugvorrichtung gekoppelt werden kann.

Das wenigstens eine Exzenter-Spannelement kann an dem ersten Modul angeordnet sein und der wenigstens eine Dorn kann entsprechend entgegengesetzt zu dem Exzenter-Spannelement an dem zweiten Modul angeordnet sein. Es kann auch umgekehrt das wenigstens eine Exzenter-Spannelement an dem zweiten Modul angeordnet sein und der wenigstens eine Dorn kann entsprechend entgegengesetzt zu dem Exzenter-Spannelement an dem ersten Modul angeordnet sein. Umfasst die Modulkupplung mehr als ein Exzenter-Spannelement und mehr als einen entsprechenden Dorn, so kann das erste Modul alle Exzenter-Spannelemente oder alternativ alle Dorne oder wenigstens ein Exzenter- Spannelement und wenigstens einen Dorn umfassen, wobei das zweite Modul entsprechend entgegengesetzt alle Dorne oder alternativ alle Exzenter-Spannelemente oder wenigstens einen Dorn und wenigstens ein Exzenter-Spannelement umfassen.

Das wenigstens eine Exzenter-Spannelement ist fest an dem ersten Modul bzw. dem zweiten Modul angebracht. Die Verbindung zwischen Exzenter-Spannelement und erstem Modul bzw. zweitem Modul kann durch Formschluss und/oder Kraftschluss und/oder Stoffschluss erfolgen.

Der wenigstens eine Dorn ist fest an dem ersten Modul bzw. dem zweiten Modul angebracht. Die Verbindung zwischen Dorn und erstem Modul bzw. zweitem Modul kann durch Formschluss und/oder Kraftschluss und/oder StoffSchluss erfolgen.

Das wenigstens eine Exzenter-Spannelement und der wenigstens eine Dorn sind derart an dem ersten Modul und dem zweiten Modul angeordnet, dass sie Zusammenwirken können, um das erste Modul und das zweite Modul lösbar zu koppeln. Dazu kann das wenigstens eine Exzenter-Spannelement an einer Vorderseite oder einer Rückseite des ersten Moduls oder des zweiten Moduls angeordnet sein. Der wenigstens eine Dorn kann entsprechend entgegen gesetzt an einer Rückseite oder einer Vorderseite des zweiten Moduls oder des ersten Moduls angeordnet sein. Alternativ können das wenigstens eine Exzenter-Spannelement und entsprechend entgegengesetzt der wenigstens eine Dorn an einer linken/rechten Seite des ersten Moduls und des zweiten Moduls angeordnet sein.

Das wenigstens eine Exzenter-Spannelement spannt den wenigstens einen Dorn mittels einer Exzenterbewegung in der Spannrichtung ein. Dabei wird der Dorn durch die Exzenterbewegung derart verschoben, genauer gesagt herangezogen, und eingespannt, dass das erste Modul (autonome Antriebsvorrichtung) und das zweite Modul (z. B. Arbeitsmodul, Personen-/Frachtkabine usw.) miteinander lösbar gekoppelt sind. Dazu kann das Exzenter-Spannelement die Exzenterbewegung in eine Spanndrehrichtung durchführen, wobei der Dorn an das Exzenter-Spannelement herangezogen und in diesem eingespannt wird. Im eingespannten Zustand lässt sich der Dorn nicht entgegen der Spannrichtung bewegen und somit die Kopplung zwischen erstem Modul und zweitem Modul nicht aufheben.

Zusätzlich kann das Exzenter-Spannelement die Exzenterbewegung in eine Freigabedrehrichtung durchführen, wobei der Dorn freigegeben wird und entgegengesetzt zu der Spannrichtung gelöst bzw. herausgezogen werden kann. Die Freigabedrehrichtung kann entgegengesetzt zu der Spanndrehrichtung orientiert sein.

Die Spannrichtung kann in einer axialen Richtung des wenigstens einen Dorns verlaufen. Somit wird der wenigstens eine Dorn entlang seiner Achse verschoben und eingespannt.

Das erste Modul und das zweite Modul können über das wenigstens eine Exzenter-Spannelement und den wenigstens einen Dorn starr (steif, fest) oder gelenkig miteinander lösbar gekoppelt werden. Die starre Kopplung erfolgt translationsfest und drehfest, sodass keine Relativbewegung, weder Translation noch Rotation, zwischen dem ersten Modul und dem zweiten Modul möglich ist. Die gelenkige Kopplung erfolgt translationsfest und drehbar, sodass eine Rotation des ersten Moduls und des zweiten Moduls um eine, zwei oder drei Rotationsachen, jedoch keine Translation zwischen diesen möglich ist. Die autonome Antriebsvorrichtung bildet zusammen mit dem mindestens einen zweiten Modul ein autonomes Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Mehrere Antriebsvorrichtungen können zur Steigerung der Zugkraft ebenfalls mittels der Modulkopplung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gekoppelt werden.

Die Antriebsvorrichtung des Fahrzeugs kann mit einem zweiten Modul über eine erste Modulkupplung gekoppelt sein. Zudem kann das zweite Modul, das an die Antriebsvorrichtung gekoppelt ist über eine zweite Modulkupplung an ein weiteres zweites Modul gekoppelt sein. Es können mehrere weitere zweite Module des Fahrzeugs über weitere Modulkupplungen jeweils aneinander gekoppelt sein.

Die Antriebsvorrichtungen des Verkehrswechselsystems können über eine zentrale Steuerung vollautomatisch je nach momentanem Bedarf an entsprechende zweite Module mittels entsprechender Modulkupplungen gekoppelt werden. Auch mehrere zweite Module können je nach momentanem Bedarf untereinander über entsprechende Modulkupplungen vollautomatisch gekoppelt werden.

Die erfindungsgemäße Modulkupplung ermöglicht es, ein erstes Modul bzw. eine autonome Antriebsvorrichtung schnell und sicher mit beliebigen zweiten Modulen wie beispielsweise Personenkabinen, Frachtkabinen, Pflegekabinen und sonstigen Anhängermodulen vollautomatisch zu koppeln. Die Kopplung zwischen den Modulen erfolgt dabei zuverlässig und sicher ohne menschliches Zutun.

Das Exzenterelement kann in einem Gehäuse aufgenommen und optional in diesem gelagert sein. Das Gehäuse kann ein separates Element sein, das an dem ersten Modul oder dem zweiten Modul angebracht ist. Ferner kann das Gehäuse durch eine Ausnehmung wie beispielsweise eine Bohrung in einer Karosserie oder einem Rahmen des ersten Moduls oder des zweiten Moduls, die mit einem Deckel abgeschlossen sein kann, gebildet werden.

Die Einführöffnung ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass zumindest das Koppelelement des Dorns die Einführöffnung passieren und in das Exzenterelement eingeführt werden kann. Eine Querschnittsfläche des Koppelelements in einer Einführrichtung, in welcher der Dorn mit dem Koppelelement in das Exzenterelement eingeführt werden kann und die mit der Spannrichtung zusammenfallen kann, ist demnach kleiner als die Fläche der Einführöffnung. Die Einführöffnung kann in dem Exzenterelement, beispielsweise an einer äußeren Mantelfläche des Exzenterelements, und/oder optional in dem Gehäuse vorgesehen sein.

Das Koppelelement ist derart ausgestaltet, dass es mit dem Exzenterprofil Zusammenwirken kann. Dabei kann das Koppelelement, nachdem es die Einführöffnung passiert hat und sich im Inneren des Koppelelements befindet, von dem Exzenterprofil hinterhakt werden.

Der Drehmechanismus ist dauerhaft mit dem Exzenterelement verbunden und kann dieses zusammen mit dessen Exzenterprofil um die Drehachse drehen. Die Drehachse kann senkrecht zu der Spannrichtung verlaufen.

Das Exzenterelement weist das Exzenterprofil auf, das derart ausgestaltet ist, dass es die Exzenterbewegung ausführt und dabei den Dorn an dem Koppelelement hinterhakt, wenn das Exzenterelement entsprechend um die Drehachse von dem Drehmechanismus gedreht wird. Dazu kann das Exzenterprofil eine exzentrische Kurvenbahn aufweisen, die mit dem Koppelelement zusammenwirkt. Dabei kann die exzentrische Kurvenbahn bei entsprechender Drehung des Exzenterelements das Koppelelement hinterhaken und mit fortschreitender Drehung des Exzenterelements das Koppelelement weiter in der Spannrichtung verschieben. Dadurch wird der Dorn in Spannrichtung in das Exzenterelement des Exzenter-Spannelements verschoben und in dem Exzenterelement eingespannt. Das erste Modul und das zweite Modul werden somit lösbar aneinander gekoppelt.

Die Kurvenbahn ist derart exzentrisch geformt, dass ein Schnittpunkt der Kurvenbahn mit einer zu der Spannrichtung parallelen Schnittgeraden sich bei Drehung des Exzenterelements in Spanndrehrichtung auf der Schnittgeraden in der Spannrichtung und bei Drehung des Exzenterelements in Freigabedrehrichtung auf der Schnittgeraden entgegen der Spannrichtung bewegt.

Der Drehmechanismus kann ausgebildet sein, das Exzenterelement in der Spannrichtung zu drehen und dabei das Exzenterprofil die Exzenterbewegung in der Spanndrehrichtung ausführen zu lassen, wodurch der Dorn eingespannt wird. Zudem kann der Drehmechanismus ausgebildet sein, das Exzenterelement in der Freigabedrehrichtung zu drehen und dabei das Exzenterprofil die Exzenterbewegung in der Freigabedrehrichtung durchführen zu lassen, wodurch der Dorn freigegeben wird. Dabei kann der Drehmechanismus das Exzenterelement zusammen mit dem Exzenterprofil in der Spanndrehrichtung drehen, sodass der über die Einführöffnung eingeführte Dorn über das Koppelelement von dem Exzenterprofil des Exzenterelements hinterhakt und in der Spannrichtung verschoben, sowie eingespannt wird. Der eingespannte Dorn lässt sich nicht aus dem Exzenterelement herausziehen. Ferner kann der Drehmechanismus das Exzenterelement in der Freigabedrehrichtung drehen, sodass der Dorn mit dem Koppelelement freigegeben wird und aus dem Exzenterelement entgegen der Spannrichtung herausgezogen werden kann.

Das Koppelelement kann wenigstens in einer zu der axialen Richtung des Dorns verschiedenen, insbesondere senkrechten, Richtung eine größere Ausdehnung (Kopf) aufweisen als ein Hals des Dorns. Das Koppelelement kann insbesondere als Kugelkopf mit Hals ausgebildet sein. Dabei kann das Exzenterprofil bzw. die Kurvenbahn im Bereich des Halses hinter der größeren Ausdehnung (Kopf) das Koppelelement hinterhaken und mit fortschreitender Drehung des Exzenterelements in der Spanndrehrichtung weiter in der Spannrichtung in das Exzenterelement hinein verschieben. Das Exzenterelement kann ein Exzenterprofil mit zwei exzentrischen Kurvenbahnen aufweisen, die sich gegenüberliegen und das Koppelelement, insbesondere den Kugelkopf, auf gegenüberliegenden Seiten des Halses hinterhaken.

Das Exzenterprofil und optional die Einführöffnung können ein Schlüsselloch-Profil aufweisen. Das Schlüssellochprofil umfasst eine Fläche, die aus einer Kreisfläche oder ovalen Fläche und einer im Wesentlichen rechteckigen Fläche in der gleichen Ebene gebildet wird. Die rechteckige Fläche weist eine geringere Breite als den Durchmesser der Kreisfläche bzw. ovalen Fläche auf. Die rechteckige Fläche schneidet die Kreisfläche bzw. ovale Fläche und überlappt diese zumindest teilweise. Durch die Kreisfläche bzw. die ovale Fläche kann das Einführen eines Dorns (mit Koppelelement), der beispielsweise durch thermische und/oder mechanische Verformung oder sonstige Beschädigung nicht mehr passgenau zu dem Exzenter-Spannelement ausgerichtet ist, vereinfacht und somit ein Koppeln trotz der Abweichung sichergestellt werden. Sobald das Exzenterelement in der Spanndrehrichtung gedreht wird, gleitet der Dorn bzw. das Koppelelement aus der die Kreisfläche bzw. der ovalen Fläche in die rechteckige Fläche und wird von dem Exzenterprofil hinterhakt.

Mit dem Exzenter-Spannelement umfassend das Exzenterelement mit Exzenterprofil, die Einführöffnung und den Drehmechanismus und mit dem Dorn umfassend das Koppelelement kann die Kopplung des ersten Moduls mit dem zweiten Modul durch die Exzenterbewegung besonders sicher und robust hergestellt werden.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst der Drehmechanismus eine Welle oder ein Drehelement und einen Antrieb. Auf der Welle ist das Exzenterelement drehfest gelagert. Das Drehelement ist das ausgebildet, eine Drehung auf das Exzenterelement an einem äußeren Umfang des Exzenterelements reibschlüssig und/oder formschlüssig zu übertragen. Der Antrieb ist ausgebildet, das Exzenterelement über die Welle oder über das Drehelement zu drehen, wobei der Antrieb lösbar oder permanent mit der Welle oder dem Drehelement verbunden ist.

Das Exzenterelement kann auf der Welle beispielsweise über eine axiale Nut entlang einer inneren Mantelfläche einer zentralen Bohrung entlang der Drehachse durch das Exzenterelement und einen in die Nut eingeschobenen Zahn auf einer äußeren Mantelfläche der Welle drehfest gelagert sein. Alternativ können das Exzenterelement und die Welle über eine Welle-Nabe-Verzahnung drehfest verbunden sein. Durch die drehfeste Lagerung bzw. Verbindung kann die Welle eine Drehung auf das Exzenterelement übertragen.

Alternativ kann auf das Exzenterelement an seinem äußeren Umfang, insbesondere, wenn das Exzenterelement einen kreisrunden Querschnitt senkrecht zur Drehachse aufweist, an seiner äußeren Mantelfläche, mittels des Drehelements eine Drehung übertragen werden.

Um das Exzenterelement in Spanndrehrichtung und in Freigaberichtung zu drehen und um dabei das Exzenterprofil die Exzenterbewegung in Spanndrehrichtung bzw. in Freigaberichtung durchführen zu lassen, wird die Welle oder das Drehelement von einem Antrieb angetrieben. Der Antrieb kann manuell oder automatisch ausgeführt sein.

Die Welle kann dabei direkt mit einer Motorwelle des Antriebs verbunden sein.

Das Drehelement kann als ein Rad, das mit der äußeren Mantelfläche des Exzenterelements reibschlüssig wälzt, ausgeführt sein. Zudem kann das Drehelement direkt mit der Motorwelle des Antriebs verbunden sein.

Durch den Drehmechanismus mit Antrieb und Welle oder Drehelement wird insbesondere das automatische Koppeln und Freigeben auf sichere und robuste Weise ermöglicht.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst der Drehmechanismus ferner ein Getriebe, insbesondere ein selbsthemmendes Getriebe. Das Getriebe ist zwischen dem Antrieb und der Welle oder dem Drehelement angeordnet. WO 2021/047915 _ l g _ PCT/EP2020/073953

Das Getriebe kann ein Zahnradgetriebe, ein Stirnradgetriebe, ein Planetengetriebe, ein Kulissengetriebe und der gleichen sein. Das Getriebe kann schaltbar (z. B. Vorwärtsdrehrichtung und Rückwärtsdrehrichtung) ausgestaltet sein. Das Getriebe kann eine vorbestimmte Übersetzung aufweisen, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl des Antriebs auf ein passendes Drehmoment und eine passende Drehzahl für die Welle oder das Drehelement und somit für das Exzenterelement übersetzt werden. Das Getriebe kann ein CVT-Getriebe, ein Unrund- Getriebe oder ein Freiform-Getriebe (z. B. mit Unrund- Verzahnungen) sein.

Insbesondere kann das Getriebe selbsthemmend ausgestaltet sein, sodass der Antrieb das Exzenterelement, jedoch nicht eine äußere kraft auf das Exzenterelement den Antrieb bewegen kann. Beispielsweise kann das Getriebe mit einer großen Übersetzung vom Antrieb zur Welle bzw. zum Drehelement und somit zum Exzenterelement (Abtrieb) ausgestaltet sein.

Durch das Getriebe kann das Exzenterelement des Exzenter- Spannelements optimal angesteuert werden und somit das Koppeln des ersten Moduls und des zweiten Moduls besonders robust durchgeführt werden kann. Zudem kann durch das selbsthemmende Getriebe in ungewolltes Freigeben des Dorns und somit ein ungewolltes Entkoppeln des ersten Moduls und des zweiten Moduls effektiv verhindert werden.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Getriebe eine Schnecke und ein entsprechendes Schneckenrad, die miteinander in Eingriff stehen.

Durch das Getriebe mit Schnecke und entsprechendem Schneckenrad kann eine Selbsthemmung des Getriebes erreicht werden. Die Schnecke kann mit dem Antrieb drehtest verbunden sein. Das Schneckenrad kann mit der Welle oder dem Drehelement drehtest verbunden sein. Dabei kann beispielsweise an der Motorwelle des Antriebs die Schnecke drehtest angebracht sein, die mit dem Schneckenrad kämmt, das an der Welle oder mit dem Drehelement drehtest verbunden ist.

Mittels der Schnecke und dem Schneckenrad können eine große Übersetzung vom Antrieb zu der Welle bzw. dem Drehelement (Abtrieb) sowie eine Selbsthemmung realisiert werden. Dadurch wird ein ungewolltes Entkoppeln der beiden über die Modulkupplung verbundenen Module vermieden.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Drehelement eine Schnecke. Das Exzenterelement weist an seiner äußeren Mantelfläche (zumindest in einem Abschnitt) ein entsprechendes Schneckenradprofil auf. Das Schneckenradprofil steht mit der Schnecke in Eingriff.

Die Schnecke kann als Drehelement direkt mit dem Antrieb verbunden sein. Das Exzenterelement kann direkt als Schneckenrad ausgeführt sein. Die Schnecke kämmt mit dem Schneckenradprofil des Exzenterelements und dreht somit das Exzenterprofil in Spanndrehrichtung oder Freigabedrehrichtung.

Durch die Ausführung des Drehelements als Schnecke und das Exzenterelement als entsprechendes Schneckenrad kann ein besonders platzsparender, einfacher und robuster Drehmechanismus der Modulkopplung bereitgestellt werden.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Antrieb ein elektrischer Antrieb und insbesondere ein Elektromotor. Der elektrische Antrieb ist entweder direkt oder über ein zuvor beschriebenes Getriebe mit der Welle oder den Drehelement verbunden und kann somit das Exzenterelement drehen.

Der elektrische Antrieb und insbesondere der Elektromotor haben ein hohes konstantes Drehmoment und einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringem Bauraum, sodass ein sicheres und robustes Koppeln der beiden Module gewährleistet werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann das Exzenter-Spannelement manuell betätigt werden.

Beispielsweise kann der Antrieb über ein manuell betätigtes Werkzeug wie eine Kurbel oder einen Schraubenschlüssel durch einen menschlichen Nutzer von Hand betätigt und somit das Exzenter-Spannelement in der Spanndrehrichtung oder in der Freigabedrehrichtung gedreht werden.

Alternativ kann parallel zu dem automatischen Antrieb eine manuelle Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, über welche das Exzenter-Spannelement in der Spanndrehrichtung oder in der Freigaberichtung von Hand gedreht werden kann.

Zudem kann das Getriebe derart ausgestaltet sein, dass zwischen dem automatischen Antrieb und der manuellen Betätigungseinrichtung umgeschaltet werden kann bzw. der automatische Antrieb, insbesondere bei selbstsperrendem Getriebe von dem Getriebe getrennt, beispielsweise über eine Kupplung ausgekuppelt, werden kann. Durch die manuelle Betätigbarkeit der Modulkopplung ist ein Koppeln und Entkoppeln der beiden Module auch bei defektem automatischem Antrieb möglich.

Gemäß einer Weiterbildung ist das Exzenterelement entlang der Drehachse verschiebbar und bevorzugt auf der Welle verschiebbar gelagert.

Das Exzenterelement ist in Richtung der Drehachse kinematisch nicht festgelegt (z. B. über 3-2-1-Regel). Beispielsweise kann das Exzenterelement dazu mittels einer axialen Führung geführt sein. Die axiale Führung ermöglicht die Verschiebung in Richtung der Drehachse und optional zusätzlich die Drehbarkeit um die Drehachse. Beispielsweise kann das Exzenterelement auf einer Führungswelle axial verschiebbar bzw. schwimmend und optional zusätzlich drehfest oder drehbar gelagert sein. Insbesondere kann das Exzenterelement schwimmend, beispielsweise auf der Welle, die mit dem Antrieb verbunden ist, gelagert sein. Ferner kann das Exzenterelement beispielsweise über Wälzkörper in einer Bohrung oder in einer Hohlwelle oder in dem Gehäuse (schwimmend) axial verschiebbar und optional zusätzlich drehfest oder drehbar gelagert sein.

Somit kann auch ein Dorn, der in Richtung der Drehachse nicht genau zu dem Exzenter-Spannelement ausgerichtet ist, in das Exzenterelement eingeführt und eingespannt werden, da das (schwimmend gelagerte) Exzenterelement die Positionsabweichung des Dorns ausgleicht.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Exzenter-Spannelement ferner einen Trichter. Der Trichter verjüngt sich von außen zu der Einführöffnung hin. Der Trichter ist derart vor der Einführöffnung angeordnet, dass er sich von außerhalb des Exzenterelements zu der Einführöffnung bzw. dem Inneren des Exzenterelements hin, beispielsweise linear oder konisch, verjüngt. Der Trichter kann sich axial entlang der Spannrichtung erstrecken, insbesondere wenn die Einführrichtung mit der Spannrichtung zusammenfällt. Durch den Trichter ergibt sich eine größere Öffnung als die Einführöffnung, in welche der Dorn mit dem Koppelelement eingeführt werden kann. Der Trichter führt den Dorn bzw. das Koppelelement bis zur Einführöffnung.

Durch den Trichter wird ein leichteres Einführen des Dorns in das Exzenterelement ermöglicht und eine Zentrierung des ersten und zweiten Moduls erzielt.

Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Modulkopplung wenigstens zwei Exzenter-Spannelemente und wenigstens zwei Dorne. Die wenigstens zwei Exzenter-Spannelemente sind möglichst weit auseinander an dem ersten Modul oder an dem zweiten Modul angeordnet .

Beispielsweise können drei/vier/viele Exzenter-Spannelemente in drei/vier/vielen möglichst weit voneinander entfernten Ecken eines Dreiecks/Vierecks/Vielecks an dem ersten Modul oder dem zweiten Modul angeordnet werden. Die drei/vier/vielen Dorne können entsprechend entgegengesetzt in drei/vier/vielen möglichst weit voneinander entfernten Ecken eines entsprechenden Dreiecks/Vierecks/Vielecks an dem zweiten Modul oder dem ersten Modul angeordnet werden.

Insbesondere, wenn das erste Modul und das zweite Modul starr miteinander gekoppelt werden sollen und keine Verschiebung oder Drehung gegeneinander gewünscht ist, sorgen die möglichst weit voneinander entfern angeordneten Exzenter-Spannelemente und die entsprechend entgegengesetzt möglichst weit voneinander entfernt angeordneten Dorne dafür, dass die Kopplung der beiden Module so starr wie möglich ausgeführt ist und dabei auftretende Momente zwischen den beiden gekoppelten Modulen besonders effizient aufgenommen werden.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Exzenterelement ausgestaltet, in eine abgeschlossene Stellung gedreht zu werden, sodass der Dorn nicht durch die Einführöffnung in das Exzenterelement eingeführt werden kann.

Das Exzenterelement kann manuell oder automatisch über den Antrieb oder die manuelle Betätigungseinrichtung in die geschlossene Stellung gedreht werden. In der abgeschlossenen Stellung ist die Einführöffnung zumindest teilweise, bevorzug komplett durch das Exzenterelement (beispielsweise durch die äußere Mantelfläche des Exzenterelements) abgeschlossen.

In der komplett abgeschlossenen Stellung sind das Innere des Exzenterelements und insbesondere das Exzenterprofil vor Verschmutzung und Beschädigung geschützt.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Exzenterelement als ein erstes Verbindungselement wenigstens eine erste elektrische und/oder elektronische Kontaktfläche oder einen elektrischen und/oder elektronischen und/oder optischen Stecker oder eine elektrische und/oder elektronische und/oder optische Buchse. Der Dorn, insbesondere das Koppelelement, umfasst als zweites Verbindungselement entsprechend wenigstens eine zweite elektrische und/oder elektronische Kontaktfläche oder eine elektrische und/oder elektronische und/oder optische Buchse oder einen elektrischen und/oder elektronischen und/oder optischen Stecker. Das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement sind ausgebildet, das erste Modul mit dem zweiten Modul elektrisch und/oder kommunikativ zu verbinden.

Das erste Modul wird mit dem zweiten Modul über das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement elektrisch und/oder elektronisch und/oder optisch bzw. kommunikativ verbunden. Dazu werden das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement beim Koppeln der beiden Module miteinander verbunden. Die beiden Verbindungselemente bilden eine elektrische und/oder elektronische und/oder optische Schnittstelle, die ausgebildet ist, das erste Modul mit dem zweiten Modul elektrisch und/oder kommunikativ zu verbinden.

Dazu kann das als elektrische/elektronische Kontaktfläche ausgeführte erste Verbindungselement mit dem als elektrische/elektronische Kontaktfläche ausgebildeten zweiten Verbindungselement in Kontakt gebracht werden, so dass eine elektrische/elektronische Übertragung zwischen den beiden Kontaktflächen möglich ist. Insbesondere kann jede elektrische/elektronische Kontaktfläche in mehrere voneinander getrennte und isolierte Kontakte unterteilt sein, sodass mehrere elektrische/elektronische Verbindungen aufgebaut werden können.

Ferner kann ein als elektrische (r)/elektronische(r)/optische(r) Buchse/Stecker ausgeführtes erstes Verbindungselement das/in das als elektrische (r)/elektronische(r)/optische(r) Stecker/Buchse ausgeführte zweite Verbindungselement aufnehmen/eingesteckt werden, um den elektrischen/elektronischen/optischen Kontakt zwischen den beiden Modulen herzustellen. Insbesondere kann jede(r) elektrische/elektronische/optische Buchse/Stecker in mehrere voneinander getrennte und isolierte Aufnahmen/Pins oder Kontaktbereiche unterteilt sein, sodass mehrere elektrische/elektronische/optische Verbindungen aufgebaut werden können. Insbesondere, kann eine kommunikative Verbindung der beiden Module über eine Lichtleiter-,,Steck verbindung realisiert werden.

Das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement werden in der Spannrichtung beim Drehen des Exzenterelements in der Spanndrehrichtung miteinander verbunden. Beim Drehen des Exzenterelements in der Freigabedrehrichtung bzw. beim Herausziehen des Dorns/Koppelelements aus dem Exzenterelement werden das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement voneinander getrennt.

Der technisch versierte Anwender/Fachmann kann die zuvor beschriebene Schnittstelle aus erstem Verbindungselement und zweitem Verbindungselement beliebig erweitern. Diese lässt sich informell (Datenübertragung), stofflich (H ₂₎ und elektrisch (zur Stromversorgung von oder zu dem Modulen) nutzen und entsprechend adaptieren.

Mittels der beiden in die Modulkopplung integrierten Verbindungselemente können das erste Modul und das zweite Modul (automatisch) gleichzeitig miteinander gekoppelt und elektrisch und/oder kommunikativ verbunden werden.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines autonomen

Fahrzeugs mit einer autonomen Antriebsvorrichtung und einer Personen- und/oder Frachtkabine.

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Modulkopplung mit einem Exzenter-Spannelement.

Fig. 3A-C zeigen schematische Seitenansichten der Modulkopplung mit dem Exzenter-Spannelement.

Fig. 4A-C zeigen schematische Frontalansichten der

Modulkopplung mit dem Exzenter-Spannelement.

Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Modulkopplung mit dem Exzenter- Spannelement.

Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht der autonomen Antriebsvorrichtung .

Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Verkehrsmittelwechselsystems . In Fig. 1 ist ein autonomes Fahrzeug 1 schematisch dargestellt. Das autonome Fahrzeug umfasst eine autonome Antriebsvorrichtung 2 als erstes Modul und eine Personen- und/oder Frachtkabine 3 als zweites Modul.

Die autonome Antriebsvorrichtung 2 ist als ein selbsttätig fahrendes System ausgebildet. Dazu umfasst die autonome Antriebsvorrichtung 2 zum autonomen Fahren geeignete Sensorausstattung bzw. Sensorik 4 (z. B. Kameras, Lidar-

Sensorik, Ultraschallsensorik, GPS-Sensorik usw.), vier (optional auch nur zwei oder drei, aber auch mehr als vier) Räder 5, von denen wenigstens zwei (optional auch nur ein oder mehr als zwei) Räder lenkbar ausgestaltet sind, eine Antriebsmaschine (nicht dargestellt), bevorzugt wenigstens einen Elektromotor, die wenigstens zwei (optional auch nur eines) der Räder antreibt, und eine zentrale Steuerung (nicht dargestellt), die Daten von der Sensorik 4 empfängt und basierend darauf die autonome Antriebsvorrichtung 2 steuert. Die zentrale Steuerung kann optional über eine für den autonomen Fährbetrieb ausgelegte künstliche Intelligenz umfassen. Ferner kann die autonome Antriebsvorrichtung 2 über Transceiver, insbesondere über „Car to Car" und „Car to X" Kommunikationseinrichtungen, sowie eine für die Koordination autonomer Systeme geeignete Cloud-Anbindung verfügen.

Die Personen- und/oder Frachtkabine 3 umfasst zwei (optional mehr als zwei) Räder 6 und ist ausgebildet, Personen und/oder Fracht zu transportieren. Alternativ kann die Personen- und/oder Frachtkabine 3 bzw. allgemein das zweite Modul auch ohne eigene Achse und Räder auf der Antriebsvorrichtung 2 bzw. allgemein dem ersten Modul gelagert werden (vgl. „mount on top" bzw. „Rucksack") und über die Modulkupplung 10 mit der Antriebsvorrichtung 2 bzw. dem ersten Modul gekoppelt werden. Das autonome Fahrzeug 1 umfasst zudem eine Modulkupplung 10, die vier Dorne 11 (siehe Figs. 2, 3A-C, 4A-C, 5 und 6) und vier entsprechend entgegengesetzte Exzenter-Spannelemente 12 umfasst. Die vier Dorne 11 sind an der autonomen Antriebsvorrichtung 2 angeordnet und mit dieser fest verbunden. Die vier Exzenter-Spannelemente 12 sind entsprechend entgegengesetzt zu den vier Dornen 11 an der Personen- und/oder Frachtkabine 3 angeordnet und mit dieser fest verbunden.

In Fig. 2 ist eine Modulkupplung 10 schematisch dargestellt. Hier sind ein Dorn 11 und ein Exzenter-Spannelement 12 der Modulkupplung 10 exemplarisch abgebildet.

Der Dorn 11 umfasst ein Koppelelement 13 und einen Schaft 14, sowie ein erstes elektronisches und/oder optisches Verbindungselement Kl (siehe Fig. 3A-C). Das Koppelelement 13 ist an einem freien Ende des Schafts 14 angeordnet. Der Schaft 14 ist fest mit der autonomen Antriebsvorrichtung 2 durch Formschluss und/oder Kraftschluss und/oder StoffSchluss verbunden (z. B. an einer Karosserie oder einem Rahmen der Antriebsvorrichtung 2 angeschraubt, angeschweißt, angeklebt usw.). Der Dorn 11 kann gegenüber der autonomen Antriebsvorrichtung 2 nicht verschoben oder verdreht werden (translationsfest und rotationsfest).

Das Exzenter-Spannelement 12 umfasst ein Exzenterelement 15, eine Einführöffnung 16, einen Drehmechanismus 17 (siehe Fig. 5), einen Trichter 18 und ein Gehäuse 19, sowie ein zweites elektronisches/optisches Verbindungselement K2. Das Exzenterelement 15 ist in dem Gehäuse 19 aufgenommen. Das Gehäuse 19 ist fest mit der Personen- und/oder Frachtkabine 3 durch Formschluss und/oder Kraftschluss und/oder StoffSchluss verbunden (z. B. an einer Karosserie oder einem Rahmen der Personen- und/oder Frachtkabine 3 angeschraubt, angeschweißt, angeklebt usw.). Das Gehäuse 19 kann gegenüber der Personen- und/oder Frachtkabine 3 nicht verschoben oder verdreht werden (translationsfest und rotationsfest) .

Das Exzenterelement 15 weist ein Exzenterprofil E auf, das mit dem Koppelelement 13 Zusammenwirken kann, wenn der Dorn 11 mit dem Koppelelement 13 in das Exzenterelement 15 eingeführt ist.

Die Einführöffnung 16 ist an einer äußeren Mantelfläche des Exzenterelements 15 und an dem Gehäuse 19 ausgebildet. Die Einführöffnung 16 an dem Gehäuse 19 weist in Richtung einer Einführrichtung, in der der Dorn 11 mit dem Koppelelement 13 in das Exzenterelement 15 durch die Einführöffnung 16 eingeführt werden kann. Die Einführöffnung 16 hat eine größere Fläche als eine größte Querschnittsfläche des Koppelelements 13 senkrecht zur Einführrichtung.

Der Drehmechanismus 17 umfasst einen Antrieb (nicht dargestellt), insbesondere einen Elektromotor, und eine Welle 20a oder ein Drehelement 20b (siehe Fig. 5), sowie optional ein Getriebe, das zwischen dem Antrieb und der Welle 20a oder dem Drehelement 20b angeordnet ist. Der Antrieb treibt die Welle 20a bzw. das Drehelement 20b an. Das Exzenterelement 15 ist konzentrisch auf der Welle 20a gelagert. Die Welle 20a ist drehfest mit dem Exzenterelement 15 verbunden. Somit kann der Antrieb das Exzenterelement 15 um eine Drehachse drehen, die mit einer Achse der Welle 20a zusammenfällt. Der Trichter 18 ist an dem Gehäuse 19 vor der Einführöffnung 16 angebracht. Der Trichter 18 verjüngt sich konisch von außen zu der Einführöffnung 16 hin. Über den Trichter 18 kann der Dorn 11 mit dem Koppelelement 13 leichter in die Einführöffnung 16 und das Innere des Exzenterelements 15 eingeführt werden und zusätzlich wird eine translatorische Ausrichtung der beiden Module zueinander erreicht.

Die Kontaktfläche K2 ist im Inneren des Exzenterelements 15 angeordnet .

In den Figs. 3A-C ist die Modulkopplung 10 in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Die Figs. 3A-C zeigen schematisch ein Koppeln, wobei der Dorn 11 von dem Exzenter- Spannelement 12 mittels einer Exzenterbewegung eingespannt wird.

In Fig. 3A ist eine Freigabestellung des Exzenter- Spannelements 12 gezeigt. In der Freigabestellung kann der Dorn 11 mit dem Koppelelement 13 über die Einführöffnung 16 in das Exzenterelement 15 eingeführt oder aus diesem herausgezogen werden. Das Exzenterprofil E ist hier an beiden Stirnseiten des Exzenterelements 15 angeordnet. Das Exzenterprofil E weist eine exzentrische Kurvenbahn auf, deren Radius sich entgegen einer Spanndrehrichtung (hier im Uhrzeigersinn) zur Drehachse hin verringert. Das Koppelelement 13 umfasst einen Kopf an dem freien Ende des Dorns 11 und einen Hals direkt nach dem Kopf. Der Kopf weist in einer zu einer axialen Richtung des Dorns 11 (entspricht der Einführrichtung) senkrechten Richtung eine größere Ausdehnung auf als der Hals. Wie in Fig. 3B schematisch dargestellt, wird durch den Drehmechanismus 17 das Exzenterelement 15 in der Spanndrehrichtung gedreht (hier gegen den Uhrzeigersinn).

Dabei hinterhakt das Exzenterprofil E das in das Exzenterelement 15 eingeführte Koppelelement 13 auf beiden Seiten des Kopfs des Koppelelements 13. Das Koppelelement 13 gleitet mit fortschreitender Drehung des Exzenterelements 15 in der Spanndrehrichtung mit dem Kopf entlang der exzentrischen Kurvenbahn des Exzenterprofils E und wird durch das Exzenterprofil E in einer Spannrichtung in das Exzenterelement 15 hineingezogen. Der Dorn 11 bewegt sich dabei in der Spannrichtung, die hier mit der Einführrichtung und der axialen Richtung des Dorns 11 zusammenfällt.

In Fig. 3C ist eine Koppelstellung des Exzenter-Spannelements 12 gezeigt. In der Koppelstellung ist der Dorn 11 mit dem Koppelelement 13 vollständig in das Exzenterelement 15 hinein verschoben. Der Kopf des Koppelelements kann dabei gegen einen Anschlag (nicht dargestellt) gepresst werden. Alternativ kann ein Anschlagelement des Dorns (nicht dargestellt) gegen einen Anschlag (beispielsweise auf einer Stirnseite des Gehäuses 19) gepresst werden. Der Dorn 11 ist somit starr (dreh und rotationsfest) mit dem Exzenter-Spannelement 12 gekoppelt. Zusätzlich ist in der Koppelstellung das erste elektronische/optische Verbindungselement Kl, das sich hier an einer Stirnfläche des Kopfs des Koppelelements 13 befindet, mit dem zweiten elektronischen/optischen Verbindungselement K2 elektronisch/optisch verbunden, sodass eine elektrische und eine kommunikative Verbindung zwischen der autonomen Antriebsvorrichtung 2 und der Personen- und/oder Frachtkabine 3 hergestellt ist, über die elektrische Energie und Daten/Information (z. B. Steuerbefehle) ausgetaucht werden können. Zum Lösen der Kopplung wird das Exzenterelement 15 von dem Drehmechanismus 17 in einer Freigabedrehrichtung (hier im Uhrzeigersinn) gedreht. Sobald das Exzenterelement 15 wieder die Freigabestellung (siehe Fig. 3A) erreicht hat, kann der Dorn 11 mit dem Koppelelement 13 durch die Einführöffnung 16 aus dem inneren des Exzenterelements 15 herausgezogen werden und somit die Kopplung, sowie die elektrische und elektronische Verbindung zwischen der autonomen Antriebsvorrichtung 2 und der Personen- und/oder Frachtkabine 3 aufgehoben werden.

In den Figs. 4A-C ist die Modulkopplung 10 in einer Frontansicht schematisch dargestellt.

In Fig. 4A ist das Exzenterelement 15 mit Schlüssellochprofil schematisch dargestellt. Das Exzenterelement 15 weist auf seiner äußeren Mantelfläche als Einführöffnung 16 eine Aussparung in Form einer Kreisfläche 21 auf, die in eine im Wesentlichen rechteckige Fläche 22 übergeht. Durch die Kreisfläche 21 kann das Koppelelement 13 in das

Exzenterelement 15 eingeführt werden. Wird das Exzenterelement

15 in Spanndrehrichtung gedreht, so gleitet der Hals des Koppelelements 13 mit fortschreitender Drehung von der Kreisfläche 21 in die rechteckige Fläche 22 und der Kopf des Koppelelements 13 wird von dem Exzenterprofil E auf beiden Seiten hinterhakt.

Das Exzenterelement 15 ist auf der Welle 20a entlang der Drehachse verschiebbar gelagert.

In Fig. 4B ist zudem das Gehäuse 19 mit einer Einführöffnung

16 versehen, die eine ovale Fläche 23 aufweist. Das Exzenterelement 15 ist in dem Gehäuse 19 auf der Welle 20a in

Richtung der Drehachse verschiebbar angeordnet. Somit kann ein Dorn 11, der eine Abweichung in seiner Ausrichtung aufweist, dennoch durch die ovale Fläche 23 als Einführöffnung 16 am Gehäuse 19 und durch die Kreisfläche 21 als Einführöffnung 16 am Exzenterelement 15, das auf der Welle 20a in Richtung der Drehachse entsprechend verschoben wird, in das Exzenterelement 15 eingeführt werden. Dementsprechend ist auch der Trichter 18 mit einer sich konisch verjüngenden ovalen Fläche ausgebildet.

In Fig. 4C ist eine abgeschlossene Stellung schematisch dargestellt. Dabei ist das Exzenterelement 15 in durch den Drehmechanismus 17 aus der Freigabestellung (hier im Uhrzeigersinn) in die abgeschlossene Stellung gedreht worden. In der abgeschlossenen Stellung verdeckt die äußere Mantelfläche des Exzenterelements 15 die Einführöffnung 16 im Gehäuse 19 komplett. Dadurch sind das Innere des Exzenterelements 15 und das zweite elektronische Verbindungselement K2 vor Umwelteinflüssen, Verschmutzung und Beschädigung geschützt.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Modulkopplung 10 mit dem Exzenter-Spannelement 12 schematisch dargestellt. Die weitere Ausführungsform entspricht der in den bisherigen Figuren dargestellten Ausführungsform der Modulkopplung 10. Daher wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen.

Der Drehmechanismus 17 des Exzenter-Spannelements 12 der Modulkopplung 10 umfasst hier als Drehelement 20b eine Schnecke. Die Mantelfläche des Exzenterelements 15 weist hier in einem Abschnitt eine mit der Schnecke 20b kämmende Schneckenradverzahnung 24 auf. Das Exzenterelement 15 ist hier entweder auf der Welle 20a oder alternativ über Wälzkörper in dem Gehäuse 19 drehbar und entlang der Drehachse verschiebbar gelagert (nicht dargestellt). Der Antrieb (Elektromotor) kann am Gehäuse 19 angeordnet sein und die Schnecke 20b direkt antreiben. Die Schnecke 20b kämmt mit der

Schneckenradverzahnung 24 und dreht somit das Exzenterelement 15. Durch die Schnecke 20b und die Schneckenradverzahnung wird eine hohe Übersetzung vom Antrieb zum Exzenterelement 15 (Abtrieb) und zudem eine Selbsthemmung erreicht.

In Fig. 6 ist die autonome Antriebsvorrichtung 2 des autonomen Fahrzeugs 1 schematisch dargestellt. Die vier Dorne 11 sind in einem Viereck angeordnet, wobei die vier Dorne 11 an der autonomen Antriebsvorrichtung 2 (und entsprechend entgegengesetzt die vier Exzenter-Spannelemente 12 an der Personen- und/oder Frachtkabine 3) soweit wie möglich (konstruktionsbedingt) voneinander entfernt angeordnet sind. Dies erhöht die Steifigkeit der starren Kopplung zwischen der autonomen Antriebsvorrichtung 2 und der Personen- und/oder Frachtkabine 3.

In Fig. 7 ist ein Verkehrsmittelwechselsystem 100 schematisch dargestellt. Eine Vielzahl von autonomen Antriebsvorrichtungen

2 als erste Module kann mit einer Vielzahl von zweiten Modulen

3 (Personen- und/oder Frachtkabinen, Arbeitsmodule, Pflegekabinen und sonstige Anhängermodule) je nach Bedarf über Modulkopplungen 10 wie zuvor beschrieben automatisch gekoppelt werden. Es können auch mehrere zweite Module untereinander über Modulkopplungen 10 wie zuvor beschrieben automatisch gekoppelt werden.

Die zweiten Module 3 werden in einer Rangierhalle 101 oder an einem ähnlichen Ort geparkt. Die autonomen Antriebsvorrichtungen 2 werden, wenn sie gerade nicht im Einsatz sind, ebenfalls in der Rangierhalle 101 geparkt. In der Rangierhalle 101 können auch Energiespeicher (Batterien) der Module 2,3 aufgeladen und Wartungsarbeiten oder Reparaturen an den Module 2, 3 durchgeführt werden. Eine Antriebsvorrichtung 2 kann autonom zu einem vorgegebenen in der Rangierhalle 101 geparkten zweiten Modul 3 fahren, sich entsprechend zu dem vorgegebenen zweiten Modul 3 positionieren und an dieses so nah heranfahren, dass die Dorne 11 an der autonomen Antriebsvorrichtung 2 in die entsprechenden exzenter-Spannelemente 12 an dem vorgegebenen zweiten Modul 3 eingeführt sind, dass die Modulkupplung 10 die autonome Antriebsvorrichtung 2 mit dem vorgegebenen zweiten Modul 3 wie zuvor beschrieben koppeln kann. Es können auf analoge Weise auch mehrere zweite Module 3 hintereinander an die autonome Antriebsvorrichtung 2 gekoppelt werden.

Obwohl hier spezifische Ausführungsformen illustriert und beschrieben wurden, ist für den Fachmann ersichtlich, dass es eine Vielzahl von Alternativen und/oder gleichwertigen Implementierungen gibt. Es ist zu würdigen, dass die exemplarischen Ausgestaltungen oder Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende Zusammenfassung und detaillierte Beschreibung dem Fachmann hinreichende Anweisungen für die Umsetzung von mindestens einer bevorzugten Ausführungsform liefern, wobei es sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente, die in einer beispielhaften Ausgestaltung beschrieben werden, nicht von dem in den beigefügten Ansprüchen und ihren rechtlichen äquivalenten dargelegten Anwendungsbereich hinausführen. In der Regel ist diese Anmeldung dazu gedacht, alle Anpassungen oder Variationen der hier diskutierten spezifischen Ausführungsformen abzudecken.

In der vorstehenden ausführlichen Beschreibung wurden verschiedene Merkmale in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst, um die Offenbarung knapp zu halten. Es versteht sich, dass die obige Beschreibung illustrativ und nicht restriktiv sein soll. Sie soll alle Alternativen, Änderungen und äquivalente abdecken, die im Rahmen der Erfindung enthalten sein können. Viele andere Beispiele werden einem Fachmann bei dem Studium der obigen Offenbarung offensichtlich werden.

Um ein umfassendes Verständnis der Erfindung zu ermöglichen, wird eine spezifische Nomenklatur verwendet, die in der vorstehenden Offenbarung verwendet wurde. Es wird jedoch für einen Fachmann im Lichte der darin enthaltenen Spezifikation ersichtlich sein, dass die spezifischen Details nicht erforderlich sind, um die Erfindung anzuwenden. So werden die vorstehenden Beschreibungen spezieller Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu Illustrations-und

Beschreibungszwecken dargestellt. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die oben offenbarten genauen Ausführungsformen zu beschränken; offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Hinblick auf die oben genannten Lehren möglich. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Grundsätze der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erklären und um somit anderen Fachkräften die Möglichkeit zu geben, die Erfindung und verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen, sowie es für die jeweilige Verwendung geeignet erscheint, am besten anzuwenden. In der gesamten Spezifikation werden die Begriffe "einschließlich" und "in welchem/welcher" als Äquivalente der jeweiligen Begriffe "umfassend" bzw. "worin" verwendet. Darüber hinaus werden die Begriffe "erster/erste/erstes",

"zweiter/zweite/zweites ", "dritter, dritte, drittes" usw. lediglich als Bezeichnung verwendet und sind nicht dazu gedacht, numerische Anforderungen an die Objekte zu stellen oder eine bestimmte Rangfolge vorzugeben. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen ist die Verbindung "oder" als Aufnahme ("und/oder") zu verstehen und nicht exklusiv ("entweder... oder").

Bezugszeichenliste

1 autonomes Fahrzeug

2 autonome Antriebsvorrichtung

3 Personen- und/oder Frachtkabine

4 Sensorik

5 Räder

6 Räder

10 Modulkupplung

11 Dorn

12 Exzenter-Spannelement

13 Koppelelement

14 Schaft

15 Exzenterelement

16 Einführöffnung

17 Drehmechanismus

18 Trichter

19 Gehäuse

20a Welle

20b Drehelement/Schnecke

21 Kreisfläche

22 rechteckige Fläche

23 ovale Fläche

24 Schneckenradverzahnung

100 Verkehrsmittelwechselsystem

101 Rangierhalle

Kl erstes elektronisches/optisches Verbindungselement

K2 zweites elektronisches/optisches Verbindungselement