DE102013113643A1 - Vehicle for locomotion of a driver with a ball rolling on a ground and in any direction - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug (1) für die Fortbewegung eines Fahrers (2) mit einem auf einem Boden (8) abrollenden Element, mit einem sich auf dem abrollenden Element labil abstützenden Tragelement (3), auf dem der Fahrer (2) im Betrieb des Fahrzeuges (1) balancierend steht, mit einer sich an dem Tragelement (3) abstützenden Antriebsanordnung (5), die das abrollende Element antreibt und mit einer Steuerung (16), über die die Antriebsanordnung (5) in Abhängigkeit von der Neigung des Tragelements (3) und der Neigungsrichtung des Tragelements (3) in einer gewünschten Fahrtrichtung gesteuert ist.
Um ein besonders einfaches Fahrzeug zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass das auf dem Boden (8) abrollende Element eine Kugel (4) ist und über die Antriebsanordnung (5) das Fahrzeug in beliebige Fahrrichtungen bewegbar ist.The invention relates to a vehicle (1) for locomotion of a driver (2) with an element rolling on a floor (8), with a supporting element (3) which is unstably supported on the rolling element and on which the driver (2) operates the vehicle (1) is balanced, with a on the support member (3) supporting drive assembly (5) which drives the rolling element and with a controller (16) via which the drive assembly (5) in dependence on the inclination of the support element (3) and the inclining direction of the support member (3) is controlled in a desired direction of travel.
To create a particularly simple vehicle, it is proposed that the element rolling on the floor (8) is a ball (4) and the vehicle can be moved in any direction of travel via the drive arrangement (5).
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug für die Fortbewegung eines Fahrers mit einem auf einem Boden abrollenden Element, mit einem sich auf dem abrollenden Element labil abstützenden Tragelement, auf dem der Fahrer im Betrieb des Fahrzeuges balancierend steht, mit einer sich an dem Tragelement abstützenden Antriebsanordnung, die das abrollende Element antreibt und mit einer Steuerung, über die die Antriebsanordnung in Abhängigkeit von der Neigung des Tragelements und der Neigungsrichtung des Tragelements in einer gewünschten Fahrtrichtung gesteuert ist.The invention relates to a vehicle for locomotion of a driver with a rolling on a ground element, with a labile to the rolling element supporting element on which the driver is balancing during operation of the vehicle, with a supported on the support member drive assembly, the the rolling element drives and with a control over which the drive assembly is controlled in response to the inclination of the support member and the inclination direction of the support member in a desired direction of travel.
Aus der europäischen Patentschrift
Des Weiteren beschreibt die niederländische Offenlegungsschrift
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein besonders einfaches Fahrzeug für die Fortbewegung eines Fahrers mit einem auf einem Boden abrollenden Element zu schaffen.On this basis, the present invention is based on the object to provide a particularly simple vehicle for the movement of a driver with a rolling on a ground element.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug für die Fortbewegung eines Fahrers mit einem auf einem Boden abrollenden Element mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 angegeben.This object is achieved by a vehicle for the movement of a driver with a rolling on a ground element with the features of
Erfindungsgemäß wird ein besonders einfaches Fahrzeug für die Fortbewegung eines Fahrers mit einem auf einem Boden abrollenden Element, mit einem sich auf dem abrollenden Element labil abstützenden Tragelement, auf dem der Fahrer im Betrieb des Fahrzeuges balancierend steht, mit einer sich an dem Tragelement abstützenden Antriebsanordnung, die das abrollende Element antreibt und mit einer Steuerung, über die die Antriebsanordnung in Abhängigkeit von der Neigung des Tragelements und der Neigungsrichtung des Tragelements in einer gewünschten Fahrtrichtung gesteuert ist, dadurch geschaffen, dass das auf dem Boden abrollende Element eine Kugel ist und über die Antriebsanordnung das Fahrzeug in beliebige Fahrrichtungen bewegbar ist. Das Fahrzeug zeichnet sich insbesondere durch eine einfache Konstruktion aus. Außerdem kann es einfach durch Gewichtsverlagerung des balancierenden Fahrers, der dadurch den Grad der Neigung des Tragelements und der Neigungsrichtung ausgehend von einer ausbalancierten vorzugsweise horizontalen Ausrichtung des Tragelements ändert, gesteuert werden. Solange der Fahrer durch die Gewichtsverlagerung eine Neigung hervorruft, bewegt sich das Fahrzeug in diese Richtung. Der Grad der Neigung wird als Maß für eine Beschleunigung beziehungsweise einer Geschwindigkeit wie mit einem Gaspedal vergleichbar verwendet. Die ausbalancierte Ausrichtung des Tragelements kann auch abweichend von der horizontalen Lage gekippt eingestellt werden. Außerdem hat die Verwendung der Kugel den Vorteil, dass Fahrzeug auf dem Boden in alle beliebigen Richtungen bewegt werden kann in Kombination mit einem Ausbalancieren des Gesamtsystems (Mensch-Fahrzeug). Dieses Fahrzeug eignet sich insbesondere als Sportgerät, Freizeitgerät oder Fungerät.According to the invention, a particularly simple vehicle for locomotion of a driver with an element rolling on a ground, with a support element which is unstably supported on the rolling element and on which the driver balances during operation of the vehicle, is provided with a drive arrangement supported on the support element, which drives the rolling element and with a control over which the drive arrangement is controlled in dependence on the inclination of the support member and the inclination direction of the support member in a desired direction of travel, created by the fact that the rolling element on the ground is a ball and the drive assembly the vehicle is movable in any direction of travel. The vehicle is characterized in particular by a simple construction. In addition, it can be controlled simply by shifting the weight of the balancing rider, thereby changing the degree of inclination of the support member and the inclination direction from a balanced, preferably horizontal, orientation of the support member. As long as the driver causes an inclination by shifting the weight, the vehicle will move in that direction. The degree of inclination is used as a measure of an acceleration or a speed comparable to an accelerator pedal. The balanced alignment of the support element can also be adjusted tilted from the horizontal position tilted. In addition, the use of the ball has the advantage that vehicle can be moved on the ground in any direction in combination with a balancing of the overall system (human-vehicle). This vehicle is particularly suitable as a sports device, recreational device or Fungerät.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Fahrzeug in Bezug auf den Fahrer haltegrifflos ist. Der Fahrer kann somit auf dem Tragelement des Fahrzeugs frei balancieren. In diesem Zusammenhang ist ein Haltegriff dahingehend zu verstehen, dass ein auf dem Tragelement balancierender Fahrer sich hieran während der Fahrt abstützen könnte. Ein Tragegriff an dem Tragelement zum Transprot des Fahrzeuges wäre somit kein Haltegriff. It is particularly advantageously provided that the vehicle is handle-less with respect to the driver. The driver can thus freely balance on the support element of the vehicle. In this context, a handle is to be understood that a balancing on the support member driver could support it while driving. A carrying handle on the support element to the transprot of the vehicle would thus not a handle.
Vorteilhafter Weise ist in dem Tragelement eine Öffnung angeordnet und das Tragelement als ringförmige Scheibe ausgebildet ist. Durch die ringförmige Ausgestaltung des Tragelements wird das Auf- und Absteigen auf das Fahrzeug erleichtert, da in jeder Kipprichtung der Abstand zum Boden gleich ist.Advantageously, an opening is arranged in the support element and the support element is designed as an annular disc. Due to the annular design of the support element, the ascent and descent is facilitated on the vehicle, since in each direction of tilting the distance to the ground is the same.
Eine labile Aufhängung des Tragelementes an der Kugel wird besonders einfach dadurch erreicht, dass die Kugel in die Öffnung des Tragelements hinein ragt.A labile suspension of the support element on the ball is particularly simple achieved that the ball protrudes into the opening of the support element.
Eine in Bezug auf die Schwierigkeit mittlere Balancierbarkeit der Fahrzeugs wird dadurch erreicht, dass die ringförmige Scheibe des Tragelements in Höhe eines horizontalen Äquators der Kugel angeordnet ist.A vehicle with respect to the difficulty medium balance is achieved in that the annular disc of the support member is disposed at the level of a horizontal equator of the ball.
Außerdem ist vorgesehen, dass auf dem Tragelement Aufstandsflächen für den Fahrer angeordnet sind und die Aufstandsflächen in Bezug auf die Kugel gegenüber liegend angeordnet sind. Hierdurch wird eine gute Balancierbarkeit des Fahrzeugs erreicht. It is also provided that are arranged on the support element contact surfaces for the driver and the contact surfaces are arranged with respect to the ball opposite. As a result, a good balance of the vehicle is achieved.
Konstruktiv besonders vorteilhaft ist, dass die Antriebsanordnung an dem Tragelement befestigt ist und die Antriebsanordnung mindestens zwei Allseitenräder mit einer Drehachse zur Übertragung der Antriebskräfte auf die Kugel aufweist. Hierbei ist die Drehachse parallel zu dem Tragelement ausgerichtet.Structurally particularly advantageous is that the drive assembly is fixed to the support member and the drive assembly has at least two Allseitenräder with a rotation axis for transmitting the driving forces on the ball. Here, the axis of rotation is aligned parallel to the support element.
Die Antriebskräfte können besonders gut in die Kugel eingeleitet werden, wenn drei Allseitenräder auf dem Tragelement angeordnet sind und gleichmäßig um die Kugel herum verteilt sind.The driving forces can be particularly well introduced into the ball when three Allseitenräder are arranged on the support element and are evenly distributed around the ball.
Eine Stabilisierung des Tragelements zu der Kugel und eine Drehmöglichkeit des Tragelements zu der Kugel wird dadurch erreicht, dass die Antriebsanordnung ein viertes Allseitenrad mit einer Drehachse aufweist, dessen Drehachse parallel zur Hochachse der Kugel bei horizontal ausgerichtetem Tragelement ist und das vierte Allseitenrad auf der Höhe eines horizontalen Äquators an der Kugel angreift.A stabilization of the support element to the ball and a possibility of rotation of the support member to the ball is achieved in that the drive assembly has a fourth Allseitenrad with an axis of rotation, the axis of rotation is parallel to the vertical axis of the ball with horizontally oriented support member and the fourth Allseitenrad at the height of a horizontal equator attacks on the ball.
In konstruktiver Hinsicht ist vorgesehen, dass jedes Allseitenrad über ein Getriebe und einen Elektromotor angetrieben ist und jeder Elektromotor auf dem Tragelement befestigt ist. Auch sind die Elektromotoren über mindestens eine wiederaufladbare Batterie mit Energie versorgt und die Batterie ist unterhalb des Tragelements angeordnet.In constructive terms, it is provided that each Allseitenrad is driven by a gear and an electric motor and each electric motor is mounted on the support member. Also, the electric motors are powered by at least one rechargeable battery and the battery is disposed below the support member.
Zur Bestimmung der Lage des Tragelements im Raum sind an dem Tragelement Kreisel angeordnet sind, mit denen der Grad der Neigung und Neigungsrichtung des Tragelements messbar sind und die gemessene Neigung und Neigungsrichtung an die Steuerung übergeben wird.To determine the position of the support element in the space are arranged on the support element gyros, with which the degree of inclination and inclination direction of the support element can be measured and the measured inclination and inclination direction is passed to the controller.
Vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Steuerung ein Balance-Steuerungsmodul umfasst, das einen Fahrer bei der Ausbalancierung des Tragelements in einer horizontale Lage im Raum unterstützt. Diese Ausbalancierung des Tragelementes in eine ausbalancierte Ausrichtung erfolgt über eine entsprechende Ansteuerung des ersten, zweiten und dritten Allseitenrades. Der Grad der Unterstützung kann variiert werden und so groß eingestellt werden, dass es für den Fahrer relativ einfach ist auf dem Tragelement zu Balancieren. Andererseits ist die Unterstützung nicht so groß, dass der Fahrer daran gehindert wird, durch ein Verlagern seines Gewichts nach Art eines Gaspedals eine Beschleunigung des Fahrzeugs in die Neigungsrichtung auf Grund der Gewichtsverlagerung hervor zu rufen. Advantageously, it is provided that the controller comprises a balance control module that assists a driver in balancing the support element in a horizontal position in space. This balancing of the support element in a balanced alignment via a corresponding control of the first, second and third Allseitenrades. The degree of support can be varied and set so large that it is relatively easy for the driver to balance on the support member. On the other hand, the assistance is not so great as to prevent the driver from accelerating the vehicle in the tilting direction due to the shift of weight by shifting his / her weight in the manner of an accelerator pedal.
Nachfolgend wird de Erfindung an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:Hereinafter de invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in a drawing. Show it:
In der
Auch zeigt die
Außerdem ist der
In der
Um nachfolgend die Fahrrichtungen und die Funktionsweise des Fahrzeuges
Mittels der Allseitenräder
Mittels des vierten Allseitenrades
Auch ist der
Alternativ zu den drei Allseitenrädern
Ferner ist in der
Die
In der
Außerdem ist der dem Prinzipschaltbild in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Fahrerdriver
- 2a2a
- Füßefeet
- 33
- Tragelementsupporting member
- 3a3a
- Scheibedisc
- 3b3b
- Öffnungopening
- 3c3c
- äußerer Randouter edge
- 3d3d
- innerer Randinner edge
- 3e3e
- Oberseitetop
- 44
- KugelBullet
- 4a4a
- Äquatorequator
- 4b4b
- Oberflächesurface
- 55
- Antriebsanordnungdrive arrangement
- 66
- Spaltgap
- 77
- Aufstandsflächenfootprints
- 7a7a
- Halteriementether
- 88th
- Bodenground
- 9a9a
- erstes Allseitenradfirst all-wheel
- 9b9b
- zweites Allseitenradsecond all-wheel
- 9c9c
- drittes Allseitenradthird all-side wheel
- 9d9d
- erste Drehachsefirst axis of rotation
- 9e 9e
- zweite Drehachsesecond axis of rotation
- 9f9f
- dritte Drehachsethird axis of rotation
- 1010
- viertes Allseitenradfourth all-wheel
- 10a10a
- vierte Drehachsefourth axis of rotation
- 11a11a
- erster Motorfirst engine
- 11b11b
- zweiter Motorsecond engine
- 11c11c
- dritter Motorthird engine
- 11d11d
- vierter Motorfourth engine
- 12a12a
- erstes Getriebefirst transmission
- 12b12b
- erstes Getriebefirst transmission
- 12c12c
- erstes Getriebefirst transmission
- 1313
- Steuerungcontrol
- 1414
- Batteriebattery
- 15a15a
- Nick-KreiselNick centrifugal
- 15b15b
- Roll-KreiselRoll gyro
- 15c15c
- Gier-KreiselYaw gyro
- 1616
- AuswertesteuerungAuswertesteuerung
- 17a17a
- erster Reglerfirst controller
- 17b17b
- zweiter Reglersecond controller
- 17c17c
- dritter Reglerthird controller
- 17d17d
- vierter Reglerfourth controller
- 1818
- Schaltelementswitching element
- 1919
- Empfängerreceiver
- HH
- RückwärtsfahrtrichtungReverse direction
- LL
- LinksfahrtrichtungLeft turn signal
- RR
- RechtsfahrtrichtungRight direction
- VV
- VorwärtsfahrtrichtungForward direction
- xx
- Längsachselongitudinal axis
- yy
- Querachsetransverse axis
- zz
- Hochachsevertical axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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