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Die vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisch balancierendes Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Ein dynamisch balancierendes Fahrzeug besitzt ein Fahrgestell, das über wenigstens ein Rad auf einem Untergrund abgestützt ist, einen Antrieb zum Antreiben des wenigstens einen Rads, eine Neigungssensorik und eine Steuereinrichtung. Diese Fahrzeuge werden entweder mit nur einem einzigen Rad oder mit mehreren Rädern, bevorzugt mit genau zwei Rädern, verwendet, die dann jedoch um eine gemeinsame Raddrehachse drehen, die sich parallel zu einer Fahrzeugquerachse erstreckt. Üblicherweise besitzt das Fahrgestell ein Trittbrett mit einer Trittfläche, auf die ein Fahrzeugführer stehen kann. Die Steuerungseinrichtung steuert den jeweiligen Antrieb so an, dass das Fahrzeug ausbalanciert wird. Hierzu wird unter anderem ein Neigungswinkel der Fahrzeuglängsachse gegenüber einer sich senkrecht zur Gravitationsrichtung erstreckenden Horizontalebene ermittelt. Die Steuerungseinrichtung versucht nun permanent durch entsprechende Ansteuerung des Antriebs, diesen Neigungswinkel auf den Wert Null zurückzustellen. Der Fahrzeugführer kann nun durch Verlagern seines Körperschwerpunktes die Neigung des Fahrgestells gegenüber der Horizontalebene verändern, wodurch es je nach Neigungswinkel zu einer Beschleunigung oder zu einem Abbremsen des Fahrzeugs kommt.
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Bei einem solchen Fahrzeug, das genau zwei Räder aufweist, die um eine gemeinsame Raddrehachse rotieren, ist für jedes Rad ein separater Antrieb vorgesehen. Ferner ist eine Lenkeinrichtung zum Erzeugen von Lenkbefehlen vorgesehen. Je nach Lenkbefehl können die Antriebe für die beiden Räder unterschiedlich betätigt werden, wodurch sich eine entsprechende Lenkbetätigung des Fahrzeugs ergibt. Eine derartige Lenkeinrichtung kann beispielsweise einen Schalter aufweisen, mit dem der Fahrzeugführer die Lenkbefehle erzeugen kann. Alternativ kann die Lenkeinrichtung eine vom Fahrzeugführer betätigbare Lenkstange aufweisen, die über ein Lenkerlager am Fahrgestell um eine parallel zu einer Fahrzeuglängsachse verlaufende Lenkachse schwenkbar gelagert ist.
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Bekannt geworden sind derartige dynamisch balancierende Fahrzeuge unter der Bezeichnung „Segway“ des Herstellers Segway Incorporated.
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Aus der
WO 2011/106767 A2 ist ein herkömmliches dynamisch balancierendes Fahrzeug bekannt, das jedoch anstelle eines Trittbretts mit Trittfläche für einen stehenden Fahrzeugführer mit einem Fahrzeugsitz ausgestattet ist, auf dem der Fahrzeugführer Platz nehmen kann. Da bei einem sitzenden Fahrzeugführer der Schwerpunkt sehr viel niedriger ist, wirkt sich eine Schwerpunktverlagerung weniger deutlich auf den Neigungswinkel des Fahrzeugs aus. Außerdem ist bei einem sitzenden Fahrzeugführer im Wesentlichen nur noch der Oberkörper beweglich, um den Schwerpunkt des Fahrzeugführers zu verändern. Dementsprechend ist die Verlagerung des Schwerpunkts und somit die Beeinflussung des Neigungswinkels bei einem derartigen dynamisch balancierenden Fahrzeug mit Fahrzeugsitz erheblich reduziert. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist beim bekannten Fahrzeug vorgesehen, den Fahrzeugsitz am Fahrgestell in der Fahrzeuglängsachse verstellbar anzubringen. Hierdurch kann der Fahrzeugführer seinen Schwerpunkt deutlich besser verlagern, wodurch die Beeinflussung des Neigungswinkels entsprechend verstärkt wird. In der Folge reagiert das Fahrzeug mit erhöhter Dynamik. Um den Fahrzeugsitz nun relativ zum Fahrgestell bewegen zu können, ist das bekannte Fahrzeug mit einer Hebelanordnung ausgestattet, die einen Haupthebel mit Handgriff und einen Zusatzhebel umfasst. Der Haupthebel trägt an seinem oberen Ende den Handgriff und ist an seinem unteren Ende gelenkig mit einer Fußabstellplatte verbunden, die fest am Fahrgestell angebracht ist und die zum Aufstellen der Füße des sitzenden Fahrzeugführers dient. Der Zusatzhebel verbindet nun den Haupthebel zwischen dessen Enden mit dem Fahrzeugsitz. Durch Ziehen und Drücken am Handgriff kann der Fahrzeugführer sich mitsamt dem Fahrzeugsitz nach vorn bzw. nach hinten verlagern, was eine entsprechende Schwerpunktveränderung mit sich bringt. Hierbei werden alle vom Fahrzeugführer in den Haupthebel eingeleiteten Kräfte von der Lagerung an der Fußaufstellplatte aufgenommen, wodurch diese besonders hohen Belastungen ausgesetzt ist.
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Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass sich bei einem derartigen balancierenden Fahrzeug mit Fahrzeugsitz das Betreten und Verlassen des Fahrzeugs erheblich schwieriger gestaltet als dies bei einem balancierenden Fahrzeug der Fall ist, das mit einem Trittbrett mit Trittfläche für den Fahrzeugführer ausgestattet ist, so dass lediglich ein Stehplatz für den Fahrzeugführer bereitgestellt ist. Da das Fahrzeug zum Betreten und Verlassen stehen soll und da bereits geringe Änderungen des Neigungswinkels eine Bewegung des Fahrzeugs auslösen, ist bei einem Fahrzeug mit Trittbrett üblicherweise eine Trittbrettbelegungserkennung vorgesehen, wobei eine Steuereinrichtung einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erst dann zulässt, wenn eine Belegung des Trittbretts erkannt wird. Da der Fahrzeugführer seinen Stand auf dem Trittbrett sehr schnell einnehmen kann und aufgrund seines vergleichsweise hohen Schwerpunkts relativ rasch ausgleichende Bewegungen vornehmen kann, ist in der Regel nach einigen wenigen Versuchen keine Hilfestellung mehr erforderlich, so dass ein insoweit geübter Fahrzeugführer das Fahrzeug leicht betreten und verlassen kann. Für ein gattungsgemäßes Fahrzeug mit Fahrzeugsitz gestaltet sich dies jedoch deutlich schwieriger. Zum einen benötigt der Fahrzeugführer deutlich mehr Zeit, um auf dem Sitz Platz zu nehmen bzw. um wieder auszusteigen. Des Weiteren ist durch den tieferen Schwerpunkt des sitzenden Fahrzeugführers eine ausgleichende Bewegung des Fahrzeugführers deutlich träger als beim stehenden Fahrzeugführer. Dies gilt umso mehr für behinderte Fahrzeugführer, die beispielsweise ihre Beine nicht bewegen können.
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Um das Einsteigen und Aussteigen aus dem Fahrzeug zu vereinfachen, ist beim vorstehend genannten, aus der
WO 2011/106767 A2 bekannten Fahrzeug ein Stützrad an der Unterseite des Fahrgestells angebracht, das bei horizontal ausgerichtetem Fahrgestell vom Untergrund abgehoben ist. In die Steuereinrichtung des Fahrzeugs ist eine Einstiegs- und Ausstiegsprozedur implementiert, die für das Einsteigen bzw. Aussteigen eine statisch stabile Bereitschaftsstellung für das Fahrzeug ermöglichen. In dieser Bereitschaftsstellung ist das Fahrgestell über die beiden Räder und das Stützrad sicher am Untergrund abgestützt. Ferner ist das Fahrgestell in dieser Bereitschaftsstellung gegenüber der Horizontalrichtung geneigt, damit das Stützrad den Untergrund berühren kann. Die vorstehend genannte Prozedur bewirkt beim Starten des Fahrzeugs ein vollautomatisches Aufrichten des Fahrzeugs aus der Bereitschaftsstellung in eine dynamisch ausbalancierte Balancestellung, in der das Fahrgestell horizontal ausgerichtet ist und aus der heraus der Fahrzeugführer dann durch Verlagern des Schwerpunkts die Bewegungen des Fahrzeugs steuern kann. Beim Anhalten des Fahrzeugs erfolgt dieser Vorgang umgekehrt, so dass das stehende Fahrzeug in der ausbalancierten Balancestellung so weit geneigt wird, bis die Bereitschaftsstellung erreicht ist. Die Neigungsveränderung des Fahrzeugs gegenüber der Horizontalrichtung, ohne dass dadurch eine Bewegung des Fahrzeugs ausgelöst wird, kann beim bekannten Fahrzeug dadurch erreicht werden, dass mit Hilfe einer motorischen Sitzverstellung, die ein gesteuertes Verstellen des Fahrzeugsitzes relativ zum Fahrgestell bewirkt, der Schwerpunkt des Fahrzeugs einschließlich des Fahrzeugführers stets etwa senkrecht oberhalb der Raddrehachse gehalten wird. Der Steuerungsaufwand für eine derartige Prozedur ist vergleichsweise hoch. Ferner gestaltet sich diese Prozedur insbesondere bei behinderten Fahrzeugführern vergleichsweise schwierig.
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Aus der
EP 2 601 093 B1 ist ein gattungsgemäßes Fahrzeug bekannt, das sich vom weiter oben genannten herkömmlichen Fahrzeug dadurch unterscheidet, dass in einem bezüglich der Fahrzeuglängsachse vorderen Bereich des Fahrgestells zumindest eine vordere Stütze angeordnet ist, dass in einem bezüglich der Fahrzeuglängsachse hinteren Bereich des Fahrgestells zumindest eine hintere Stütze angeordnet ist, dass die Stützen jeweils zwischen einer Aktivstellung, in der sie das Fahrgestell am Untergrund abstützen, und einer Passivstellung verstellbar sind, in der sie vom Untergrund abgehoben sind, und dass die Stützen jeweils einen elektrischen Stützenantrieb aufweisen, der die jeweilige Stütze zum Verstellen zwischen der Aktivstellung und der Passivstellung antreibt. Beim bekannten Fahrzeug sind die vordere und hintere Stütze zwangsgekoppelt, so dass sie immer synchron verstellt werden, wodurch sich das Fahrzeug beim Parken immer parallel zum Untergrund ausrichtet. Dies kann bei einem geneigten oder unebenen Untergrund problematisch sein.
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Aus der
EP 2 606 867 A1 ist ein anderes dynamisch balancierendes Fahrzeug bekannt, das ebenfalls vordere und hintere Stützen aufweist. Diese sind durch ihr Gewicht und durch Federn angetrieben und lassen sich unabhängig voneinander ausfahren. Dadurch kann das Fahrzeug zum Parken auch auf geneigtem oder unebenem Untergrund horizontal ausgerichtet werden.
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Die
DE 10 2007 061 708 A1 offenbart ein weiteres dynamisch balancierendes Fahrzeug, das einen höhenverstellbaren Sitz aufweist.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Fahrzeug der vorstehend genannten Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch ein vereinfachtes Ein- und Aussteigen auszeichnet. Außerdem soll das Fahrzeug vergleichsweise preiswert realisierbar sein.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Fahrzeug mit wenigstens einer vorderen Stütze und mit wenigstens einer hinteren Stütze auszustatten, die bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung beiderseits der Raddrehachse am Fahrgestell angeordnet sind. Die Stützen sind jeweils zwischen einer Aktivstellung, in der sie das Fahrgestell am Untergrund abstützen, und einer Passivstellung verstellbar, in der sie vom Untergrund abgehoben sind. In der Aktivstellung der Stützen ist das Fahrzeug somit über mindestens vier Stützstellen am Untergrund abgestützt, nämlich über die beiden Räder und die beiden Stützen. Hierdurch ergibt sich ein sicherer Stand für das Fahrzeug. Des Weiteren sind die Stützen jeweils mit einem elektrischen Stützenantrieb ausgestattet, der die jeweilige Stütze zum Verstellen zwischen der Aktivstellung und der Passivstellung antreibt. Somit lassen sich die Stützen besonders einfach vom Fahrzeugführer betätigen, nämlich insbesondere durch Knopfdruck, so dass das Ausfahren der Stützen in die Aktivstellung bzw. das Einfahren der Stützen in die Passivstellung elektrisch erfolgt. Mit Hilfe dieser Stützen ist es möglich, das Fahrzeug zum Betreten und Verlassen in einem horizontal ausgerichteten Zustand sicher am Untergrund abzustützen, wodurch ein Betreten und Verlassen des Fahrzeugs erheblich vereinfacht ist. Insbesondere kann somit auch ein behinderter Fahrzeugführer das hier vorgestellte dynamisch balancierende Fahrzeug genauso betreten und verlassen wie einen herkömmlichen Rollstuhl. Besonders vorteilhaft ist bei dem hier vorstellten Fahrzeug der Umstand, dass das Absenken der Stützen in die Aktivstellung und das Anheben der Stützen in die Passivstellung bei voll ausbalanciertem Fahrzeug, also während eines Balancezustands des Fahrzeugs, in dem das Fahrzeug die horizontale Ausrichtung des Fahrgestells selbsttätig dynamisch balanciert, durchgeführt werden kann. Der Fahrzeugführer muss hierzu lediglich seinen Schwerpunkt etwa über der Drehachse der Räder positionieren, was er zum Anhalten des Fahrzeugs intuitiv ohnehin tun muss.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der zum Betätigen der Stützenantriebe eine Stützensteuerung vorgesehen ist, die so ausgestaltet bzw. programmiert ist, dass sie beim Verstellen der Stützen von der Passivstellung in die Aktivstellung die Stützenantriebe separat und unabhängig voneinander ausschaltet, und zwar dann, wenn die jeweilige Stütze die Aktivstellung erreicht hat. Das bedeutet, dass zum Überführen des Fahrzeugs von seinem dynamisch ausbalancierten Balancezustand in einen Bereitschaftszustand, in dem die Stützen in ihre Aktivstellung verstellt sind, die Stützensteuerung die Stützenantriebe zunächst synchron ansteuert, um die zugehörigen Stützen von der jeweiligen Passivstellung in Richtung Aktivstellung zu verstellen. Bei ebenem, horizontalem Untergrund erreichen die Stützen gleichzeitig ihre Aktivstellung, so dass die Stützensteuerung dann auch die beiden Stützenantriebe synchron ausschaltet. Der Untergrund kann jedoch uneben sein und/oder gegenüber der Horizontalrichtung eine Neigung besitzen und/oder ausgerechnet im Bereich einer Stütze ein Hindernis aufweisen, wie zum Beispiel einen Stein, insbesondere einen Bordstein. In diesen Fällen würde eine synchrone Antriebsverstellung der Stützen bis zur vorgesehenen Aktivstellung dazu führen, dass die Stützen zu unterschiedlichen Zeiten bzw. nach unterschiedlichen Verstellwegen mit dem Untergrund in Kontakt kommen, wodurch eine Neigung des Fahrgestells gegenüber der Horizontalen ausgelöst werden kann, die ihrerseits im Balancezustand des Fahrzeugs zwangsläufig eine Bewegung des Fahrzeugs gegenüber dem Untergrund auslöst. Dies kann zu einer kritischen Situation führen. Bei der hier vorgestellten Ausführungsform kann die Stützensteuerung jedoch die Stützenantriebe unabhängig voneinander individuell ausschalten, also auch asynchron ausschalten, da sie jeden Stützenantrieb separat ausschaltet, sobald dieser die Aktivstellung erreicht hat. Wenn also beispielsweise durch einen unebenen Untergrund die eine Stütze früher ihre Aktivstellung erreicht als die andere, wird der zugehörige Stützenantrieb entsprechend früher ausgeschaltet. Hierdurch können sich die Stützen in Verbindung mit der Stützensteuerung selbsttätig und automatisch an den jeweiligen Untergrund anpassen. Das Fahrzeug bleibt horizontal ausgerichtet, so dass die Gefahr einer unerwünschten Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung beim Absenken der Stützen reduziert ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die jeweilige Stütze zusammen mit dem zugehörigen Stützenantrieb eine Stützeneinheit bildet, die bezüglich einer Fahrzeughochachse zwischen einer unteren Stellung, die im Folgenden als Anfangsstellung bezeichnet wird, und einer oberen Stellung, die im Folgenden als Endstellung bezeichnet wird, verstellbar am Fahrzeug angeordnet ist. Ferner kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass die jeweilige Stützeneinheit in der Passivstellung der zugehörigen Stütze ihre (untere) Anfangsstellung einnimmt, während sie in der Aktivstellung der zugehörigen Stütze ihre (obere) Endstellung einnimmt. Mit anderen Worten, beim Überführen bzw. Absenken der jeweiligen Stütze von der Passivstellung in die Aktivstellung wird die Stützeneinheit von der Anfangsstellung in die Endstellung angehoben. Dies erfolgt im letzten Bereich der Ausfahrbewegung der Stütze, in dem die Stütze bereits Kontakt mit dem Untergrund aufgenommen hat und durch eine weitere Verstellung des zugehörigen Stützenantriebs eine Abstützkraft aufbaut. Diese Abstützkraft bewirkt dann das Anheben der Stützeneinheit relativ zum Fahrgestell, bevor sie dann in der Endstellung der Stützeneinheit vollständig auf das Fahrgestell übertragen wird. Durch diese Bauweise wird innerhalb der jeweiligen Stützeneinheit ein Parameter geschaffen, der mit der Aktivstellung der jeweiligen Stütze korreliert, nämlich die Relativlage der Stützeneinheit bezüglich des Fahrgestells. Durch eine entsprechende Abfrage, die beispielsweise von der zuvor genannten Stützensteuerung oder mit Hilfe einer hierzu geeigneten, mit der Stützensteuerung gekoppelten Sensorik durchgeführt werden kann, lässt sich individuell für jede Stütze feststellen, wenn diese ihre Aktivstellung erreicht. Diese Bauweise arbeitet extrem zuverlässig und lässt sich vergleichsweise preiswert realisieren.
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Alternativ zu einer derartigen Relativbewegung zwischen Stützeneinheit und Fahrgestell, um die Aktivstellung der jeweiligen Stütze detektieren zu können, ist es bei einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform grundsätzlich auch möglich, ohne eine derartige Relativbewegung zu arbeiten. Beispielsweise kann mit Hilfe eines Drucksensors die Abstützkraft zwischen der Stütze und dem Untergrund ermittelt werden, die erst dann ansteigt und insbesondere einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, wenn die Stütze mit dem Untergrund in Kontakt kommt. Ein derartiger Drucksensor kann quasi an beliebiger Stelle zwischen einem mit dem Untergrund in Kontakt kommenden Fußelement der Stütze und einer Befestigungsstelle der Stützeneinheit am Fahrgestell angeordnet sein. Des Weiteren ist es denkbar, die Zunahme der Abstützkraft beim Erreichen der Aktivstellung anhand einer Zunahme von Strom und/oder Spannung am elektrischen Stützenantrieb zu erkennen, so dass auch hier grundsätzlich eine Abfrage durchgeführt werden kann, ob die Stütze ihre Aktivstellung erreicht hat.
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Erfindungsgemäß ist der jeweiligen Stützeneinheit eine Positionssensorik zugeordnet, die erkennt, wenn die jeweilige Stützeneinheit ihre Endstellung erreicht. Die Positionssensorik generiert dann ein geeignetes Positionssignal, das mit der Aktivstellung der zugehörigen Stütze korreliert. Dieses Positionssignal kann z.B. von einer Stützensteuerung ausgewertet werden, um abhängig davon den zugehörigen Stützenantrieb auszuschalten.
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Besonders vorteilhaft ist daher eine Stützensteuerung, die zum Betätigen der Stützen bzw. zum Betätigen der Stützenantriebe vorgesehen ist und die mit der jeweiligen Positionssensorik gekoppelt und dabei so ausgestaltet und/oder programmiert, dass sie zum Verstellen der jeweiligen Stütze von der Passivstellung in die Aktivstellung den zugehörigen Stützenantrieb einschaltet und dann ausschaltet, sobald die zugehörige Stützeneinheit ihre Endstellung erreicht. Diese Ausgestaltung lässt sich vergleichsweise preiswert realisieren und arbeitet mit hoher Zuverlässigkeit. Das vom Fahrzeugführer über eine Bedieneinheit, z.B. durch betätigen wenigstens einer Taste, ausgelöste Verstellen der Stützen in die Aktivstellung kann nach der Initiierung durch den Fahrzeugführer automatisch ablaufen, so dass die Stützen selbsttätig jeweils bis in ihre Aktivstellung verstellt werden, auch wenn der Fahrzeugführer währenddessen die jeweilige Taste nicht mehr betätigt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Stützen manuell abgesenkt werden, solange der Fahrzeugführer die Bedieneinheit entsprechend betätigt, z.B. durch Drücken wenigstens eines Tasters. Dabei werden, solange der Fahrzeugführer besagten Taster gedrückt hält, beide Stützen solange synchron verstellt, bis die erste ihre Aktivstellung erreicht. Anschließend wird dann nur noch die andere Stütze verstellt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Positionssensorik ein am Fahrgestell vorgesehenes stationäres Teil und ein an der Stützeneinheit vorgesehenes mobiles Teil aufweisen, die in der Endstellung der Stützeneinheit zusammenwirken, so dass die Positionssensorik in der Endstellung ein damit korreliertes Positionssignal generiert. Eine derartige zweiteilige Positionssensorik lässt sich besonders einfach an die jeweilige Einbausituation adaptieren und führt zu einer hohen Zuverlässigkeit für die Erkennung der Endstellung.
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Besonders zweckmäßig ist eine Weiterbildung, bei der das eine Teil von stationärem Teil und mobilem Teil, vorzugsweise das stationäre Teil, ein mechanischer Schalter oder ein elektronischer Sensor ist, während das andere Teil von stationärem Teil und mobilem Teil, vorzugsweise das mobile Teil, ein den Schalter oder den Sensor betätigendes Betätigungselement ist. Das Betätigungselement kann dabei in Form eines separaten Bauteils vorgesehen sein, das auf geeignete Weise am Fahrgestell bzw. an der Stützeneinheit befestigt ist. Ebenso ist es möglich, das Betätigungselement in eine Komponente des Fahrgestells bzw. der Stützeneinheit zu integrieren. Ebenso ist denkbar, einen Bestandteil des Fahrgestells bzw. der Stützeneinheit als Betätigungselement zu verwenden. Beispielsweise kann ein als Schalter ausgestaltetes stationäres Teil mit einer vorspringenden Schulter eines Gehäuses der Stützeneinheit zusammenwirken. Ebenso ist denkbar, dass am Fahrgestell oder an der Stützeneinheit ein geeigneter, z.B. eisenhaltiger, Bestandteil vorgesehen ist, der mit besagtem Sensor, der beispielsweise ein Hallsensor sein kann, zusammenwirken kann, um in der Endstellung das gewünschte Positionssignal zu generieren.
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Bei einer anderen, besonders vorteilhaften Ausführungsform kann in der Endstellung ein gedämpfter und/oder gefederter Endanschlag zwischen Stützeneinheit und Fahrgestell ausgebildet sein. Dieser Endanschlag bewirkt eine verbesserte Kraftübertragung zwischen Stützeneinheit und Fahrgestell. Insbesondere ermöglicht der gedämpfte bzw. gefederte Endanschlag eine vorgespannte Abstützung der Stütze am Fahrgestell, was die Stabilität des Fahrzeugs in der Bereitschaftsstellung, in der die Stützen in die Aktivstellung verstellt sind, verbessert.
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Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher der Endanschlag eine Rückstellfeder aufweist, die beim Verstellen der Stützeneinheit in die Endstellung gespannt wird. Hierdurch lässt sich die genannte Vorspannung besonders einfach realisieren.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die jeweilige Stütze ein Fußelement aufweisen, das in der Aktivstellung mit dem Untergrund in Kontakt steht. Je nach Ausgestaltung eines derartigen Fußelements lässt sich eine besonders breite, großflächige Abstützung der jeweiligen Stütze am Untergrund realisieren. Zusätzlich oder alternativ kann eine besonders hohe Reibung zwischen Stütze und Untergrund erzeugt werden. Eine breite Abstützung lässt sich beispielsweise mit einem plattenförmigen Fußelement realisieren. Eine besonders hohe Reibung lässt sich durch eine entsprechende Rauhigkeit am plattenförmigen Fußelement realisieren. Alternativ dazu kann das Fußelement auch mit wenigstens einem Dorn ausgestaltet sein, um eine möglichst hohe Reibung am Untergrund zu erzeugen. Alternativ kann das Fußelement auch als Rolle ausgestaltet sein, so dass grundsätzlich auch im Bereitschaftszustand des Fahrzeugs ein Verschieben des Fahrzeugs, also ein passives Bewegen des Fahrzeugs möglich ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Fußelement an der übrigen Stütze verstellbar angeordnet und mittels einer Vorspannfeder dem Untergrund entgegen vorgespannt sein. Die Vorspannfeder wird dabei zumindest beim Überführen der jeweiligen Stütze in die Aktivstellung gespannt. Somit wird eine vorgespannte Anlage des Fußelements am Untergrund realisiert, was die Sicherheit der Abstützung verbessert.
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Besonders zweckmäßig ist nun eine Weiterbildung, bei der die jeweilige Stütze in der Aktivstellung die Rückstellfederkraft der dem Endanschlag zugeordneten Rückstellfeder größer ist als die Vorspannfederkraft der dem Fußelement zugeordneten Vorspannfeder. Diese Bauweise hat zur Folge, dass beim Überführen der jeweiligen Stütze in die Aktivstellung zunächst das Fußelement den Untergrund berührt, anschließend die Vorspannfeder gespannt wird, während die Stützeneinrichtung in die Endstellung angehoben wird, wobei dann die Rückstellfeder gespannt wird. Das vorgespannte Fußelement hat außerdem den Vorteil, dass auch das vom Fahrzeugführer verlassene Fahrzeug stabil über die Räder und die Stützen am Untergrund abgestützt ist. In der Regel besitzen die Räder Luftreifen, die bei im Fahrzeugsitz sitzendem Fahrzeugführer komprimiert sind. Sobald der Fahrzeugführer das Fahrzeug verlässt, können sich die Luftreifen entspannen, wodurch sie das Fahrgestell etwas anheben. Bei starren Fußelementen würde zumindest eine Stütze ihren Kontakt zum Untergrund verlieren. Gleichzeitig könnte sich eine Neigung des Fahrgestells gegenüber der Horizontalen einstellen, was im Balancezustand des Fahrzeugs zu einer Bewegung und somit zu einer kritischen Situation des Fahrzeugs führen kann. Durch die vorgespannten, relativ zu den übrigen Stützen verstellbaren Fußelemente kann dieses Ausfedern der Luftreifen kompensiert werden, so dass die horizontale Ausrichtung des Fahrzeugs weiterhin gewährleistet ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der jeweilige Stützenantrieb einen selbsthemmenden Spindeltrieb aufweisen. Hierdurch kann die jeweils eingestellte Position der Stütze ohne Stromverbrauch gewährleistet werden.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der jeweilige Stützenantrieb einen Elektromotor aufweist, der in einem Gehäuse angeordnet ist. Ferner ist der jeweilige Stützenantrieb als Linearantrieb konfiguriert, der zum bidirektionalen Verstellen der jeweiligen Stütze ausgestaltet ist. Ferner weist die jeweilige Stütze zweckmäßig eine Stützenstange auf, die in das Gehäuse hineinragt und relativ zum Gehäuse bidirektional verstellbar ist. Zweckmäßig trägt diese Stützenstange an einem vom Gehäuse entfernten Ende das jeweilige Fußelement. Ferner ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das Gehäuse am Fahrgestell angebracht ist. Insbesondere lassen sich hierdurch herkömmliche, für andere Anwendungen bekannte Linearantriebe verwenden, um am hier vorgestellten Fahrzeug einen Stützenantrieb zu realisieren. Somit wird die Realisierung des Fahrzeugs vergleichsweise preiswert.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das Fahrgestell ein Untergestell und ein bezüglich einer Fahrzeughochachse darüber angeordnetes, damit fest verbundenes Obergestell aufweist. Das Obergestell trägt den Fahrzeugsitz, während die Räder und die Antriebseinrichtung am Untergestell angeordnet sind. Durch die Aufteilung des Fahrgestells in Untergestell und Obergestell lässt sich einerseits eine bequeme Sitzposition für den Fahrzeugführer realisieren, während andererseits das Fahrgestell insgesamt vergleichsweise leicht ausgestaltet werden kann. Die leichte Bauweise des Fahrgestells führt dazu, dass sich eine Verlagerung des Oberkörpers des Fahrzeugführers deutlicher auf eine Verlegung des Schwerpunkts auswirkt. Demnach führt die leichte Bauweise des Fahrgestells zu einer vereinfachten und sensibleren Steuerung des Fahrzeugs.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines dynamisch balancierenden Fahrzeugs,
- 2 eine vereinfachte Frontansicht des Fahrzeugs entsprechend einer Blickrichtung II in 1,
- 3 eine stark vereinfachte Schnittansicht des Fahrzeugs im Bereich einer Stütze, die in eine Passivstellung verstellt ist,
- 4 eine Ansicht wie in 3, jedoch mit in eine Aktivstellung verstellter Stütze.
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Entsprechend den 1 und 2 umfasst ein dynamisch balancierendes Fahrzeug 1 ein Fahrgestell 2, das ein Untergestell 3 und ein Obergestell 4 besitzt. Untergestell 3 und Obergestell 4 sind fest miteinander verbunden, beispielsweise über mehrere vertikale Träger 5, die somit ebenfalls zum Bauumfang des Fahrgestells 2 gehören. Das Fahrgestell 2 zeichnet sich durch eine hohe Stabilität und Steifigkeit bei vergleichsweise geringem Gewicht aus.
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Das Fahrzeug 1 besitzt eine Längsachse X oder Längsrichtung X, die im Gebrauchszustand des Fahrzeugs 1 horizontal verläuft. Ferner besitzt das Fahrzeug 1 eine Querachse Y oder Querrichtung Y, die senkrecht zur Fahrzeuglängsachse X und im Gebrauchszustand des Fahrzeugs 1 ebenfalls horizontal verläuft. Schließlich besitzt das Fahrzeug 1 außerdem eine Hochachse Z oder Hochrichtung Z, die sich senkrecht zur Fahrzeuglängsachse X und senkrecht zur Fahrzeugquerachse Y erstreckt und die im Gebrauchszustand des Fahrzeugs 1 vertikal verläuft.
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Das Obergestell 4 ist bezüglich der Fahrzeughochachse Z oberhalb des Untergestells 3 angeordnet. Das Obergestell 4 dient zur Aufnahme eines Fahrzeugsitzes 6 für einen Fahrzeugführer. Das Untergestell 3 dient zur Aufnahme verschiedener Komponenten des Fahrzeugs 1, die nachfolgend noch erläutert werden. Das Untergestell 3 ist dabei zur Aufnahme besagter Komponenten bevorzugt als Wanne oder Gehäuse ausgestaltet.
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Das Fahrzeug 1 weist zumindest zwei Räder 7 auf, die zum Abstützen des Fahrzeugs 1 auf einem Untergrund 8 dienen, auf dem das Fahrzeug 1 steht oder fährt. Beim gezeigten Beispiel besitzt das Fahrzeug 1 genau zwei Räder 7 zum Abstützen des Untergestells 3 auf dem Untergrund 8. Theoretisch sind auch drei oder mehr Räder 7 denkbar. Wesentlich ist, dass die Räder 7 um eine gemeinsame Raddrehachse 9 drehbar am Fahrgestell 2 angeordnet sind, die parallel zur Fahrzeugquerachse Y verläuft. Im gezeigten Beispiel sind die Räder 7 am Untergestell 3 drehbar gelagert und zwar an zwei in der Fahrzeugquerachse Y voneinander abgewandten Seiten des Untergestells 3.
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Der zuvor genannte Fahrzeugsitz 6 umfasst ein Sitzkissen 10, das vom Obergestell 4 getragen ist. Im einfachsten Fall ist das Sitzkissen 10 fest mit dem Obergestell 4 verbunden. Bei einer anderen, hier nicht gezeigten Ausführungsform kann das Sitzkissen 10 dagegen relativ zum Obergestell 4 in der Fahrzeuglängsachse X verstellbar angeordnet sein. Der Fahrzeugsitz 6 weist außerdem eine Rückenlehne 11 auf, die ein Rückenpolster 12 und einen Rückenpolsterhalter 13 aufweist, mit dem das Rückenpolster 12 am Obergestell 4 befestigt ist. Außerdem können zwei in 2 wiedergegebene Armlehnen 14 vorgesehen sein, die jeweils ein Armlehnenpolster 15 und einen Armlehnenpolsterhalter 16 besitzen, der das Armlehnenpolster 15 fest mit dem Obergestell 4 verbindet. In 1 sind diese Armlehnen 14 zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen. Zumindest eine dieser Armlehnen 14 kann, z.B. um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse X verlaufende Schwenkachse, abklappbar konfiguriert sein.
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Das Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Antriebseinrichtung 17, die mit den Rädern 7 gekoppelt ist und die zum dynamischen Balancieren des Fahrzeugs 1 sowie zum Antreiben, zum Bremsen und zum Lenken des Fahrzeugs 1 dient. Zweckmäßig umfasst die Antriebseinrichtung 17 für jedes der beiden Räder 7 einen Elektromotor 18 sowie wenigstens eine Batterie 19 als elektrischen Energiespeicher bzw. zur Stromversorgung der Motoren 18. Sofern mehr als drei Räder 7 vorgesehen sein sollten, ist die Antriebseinrichtung 17 mit mindestens zwei dieser Räder 7 gekoppelt. Dann sind auch wenigstens zwei Räder 7 mit je einem Elektromotor 18 ausgestattet.
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Des Weiteren weist das Fahrzeug 1 eine Lenkeinrichtung 20 auf, die zum Erzeugen von Lenkbefehlen vorgesehen ist. Hierzu weist die Lenkeinrichtung 20 eine Lenkstange 21 auf, die vom Fahrzeugführer betätigbar ist. Hierzu ist die Lenkstange 21 an ihrem oberen Ende zweckmäßig mit einem Handgriff 22 ausgestattet, an dem der Fahrzeugführer die Lenkstange 21 angreifen und betätigen kann. Die Lenkstange 21 ist an ihrem unteren Ende über ein Lenkerlager 23 am Untergestell 3 um eine Lenkachse 24 schwenkbar gelagert, die sich parallel zur Fahrzeuglängsachse X erstreckt.
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Das Fahrzeug 1 ist außerdem mit einer Neigungssensorik 25 ausgestattet, die nur in 1 angedeutet ist und die zum Ermitteln eines Neigungswinkels dient. Besagter Neigungswinkel wird zwischen der Fahrzeuglängsachse X und einer in 1 angedeuteten Horizontalebene 26 aufgespannt, die sich senkrecht zur Gravitationsrichtung G erstreckt, die in den 1 und 2 durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Gravitationsrichtung G weist auf den Erdmittelpunkt. Des Weiteren ist eine Steuereinrichtung 27 vorgesehen, die ebenfalls nur in 1 angedeutet ist und die auf geeignete Weise mit der Lenkeinrichtung 20 und mit der Neigungssensorik 25 gekoppelt ist. Im Beispiel ist die Neigungssensorik 25 in die Steuereinrichtung 27 integriert. Die Lenkeinrichtung 20 kann insbesondere am Lenkerlager 23 eine Lenkwinkelsensorik 28 aufweisen, um einen Lenkwinkel zu erfassen. Der Lenkwinkel ist dabei derjenige Winkel, den die Lenkstange 21 gegenüber einer Vertikalrichtung aufspannt. Im gezeigten Beispiel der 2 steht die Lenkstange 21 vertikal, so dass der Lenkwinkel den Wert 0° besitzt. Im gezeigten Beispiel der 1 ist das Fahrzeug 1 bzw. dessen Gestell 2 horizontal ausgerichtet, so dass sich die Fahrzeuglängsachse X in der Horizontalebene 26 erstreckt und der Neigungswinkel den Wert 0° besitzt.
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Die Steuereinrichtung 27 dient zum Erzeugen von Antriebsbefehlen und Bremsbefehlen abhängig vom Neigungswinkel. Ferner ist die Steuereinrichtung 27 so ausgestaltet, dass sie die Antriebseinrichtung 17 bzw. deren Elektromotoren 18 abhängig von den Lenkbefehlen, abhängig von den Antriebsbefehlen und abhängig von den Bremsbefehlen ansteuern kann.
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Das Fahrzeug 1 ist außerdem mit wenigstens zwei Stützen ausgestattet, nämlich mit wenigstens einer vorderen Stütze 29 und mit wenigstens einer hinteren Stütze 30. Beide Stützen 29, 30 sind am Fahrgestell 2 angebracht. Die vordere Stütze 29 ist dabei bezüglich der Fahrzeuglängsachse X in einem vorderen Bereich des Fahrgestells 2 angeordnet, während die hintere Stütze 30 bezüglich der Fahrzeuglängsachse X in einem hinteren Bereich des Fahrgestells 2 angebracht ist. Im Beispiel sind die beiden Stützen 29, 30 jeweils an einem der vorstehend genannten vertikalen Träger 5 angebracht. Grundsätzlich reicht es aus, im vorderen Bereich des Fahrzeugs 1 nur eine einzige vordere Stütze 29 anzuordnen und im hinteren Bereich des Fahrzeugs 1 nur eine einzige hintere Stütze 30 anzuordnen, so dass das Fahrzeug 2 genau zwei Stützen 29, 30 aufweist. Es ist klar, dass bei einer anderen Ausführungsform auch zwei oder mehr vordere Stützen 29 und/oder zwei oder mehr hintere Stützen 30 am Fahrgestell 2 angebracht sein können. Auch ist die gezeigte Positionierung der vorderen Stütze 29 in einem rechten Bereich des Fahrgestells 2 und die Positionierung der hinteren Stütze 30 in einem linken Bereich des Fahrgestells 2 nicht zwingend. Ebenso ist denkbar, die jeweilige Stütze 29, 30 etwa mittig am Fahrgestell 2 anzuordnen.
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Die jeweilige Stütze 29, 30 ist jeweils zwischen einer Aktivstellung AS und einer Passivstellung PS verstellbar. In der Aktivstellung, die in den 1 und 2 für die vordere Stütze 29 wiedergegeben ist, stützt sich die Stütze 29 am Untergrund 8 ab. In der Passivstellung PS, die in den 1 und 2 für die hintere Stütze 30 wiedergegeben ist, ist die Stütze 30 vom Untergrund 8 abgehoben, so dass ein vertikaler Abstand zwischen einer dem Untergrund 8 zugewandten Unterseite 31 der jeweiligen Stütze 30 und dem Untergrund 8 vorliegt. Die Stützen 29, 30 besitzen jeweils einen elektrischen Stützenantrieb 32, der die jeweilige Stütze 29, 30 zum Verstellen zwischen der Aktivstellung AS und der Passivstellung PS antreibt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der jeweilige Stützenantrieb 32 einen Elektromotor 33, der in einem Gehäuse 34 angeordnet ist. Ferner umfasst die jeweilige Stütze 29, 30 eine Stützenstange 35, die in das Gehäuse 34 hineinragt. Der Stützenantrieb 32 ist als Linearantrieb zum bidirektionalen Verstellen der Stützenstange 35 ausgestaltet, so dass die Stützenstange 35 bidirektional zum Gehäuse 34 verstellbar ist. Zweckmäßig ist das Gehäuse 34 am Fahrgestell 2 angebracht. Beispielsweise kann der Stützenantrieb 32 als selbsthemmender Spindeltrieb ausgestaltet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Stützenstange 35 mittels eines hier nicht gezeigten Gleitlagers ihrerseits am Fahrgestell 2 geführt verstellbar gelagert sein, wodurch die jeweilige Stützenstange 35 seitlich stabilisiert ist.
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Gemäß 1 ist zweckmäßig außerdem eine Stützensteuerung 36 vorgesehen, die hier nur in 1 angedeutet ist und die im Beispiel in die Steuereinrichtung 27 integriert ist. Grundsätzlich ist jedoch auch eine separate Stützensteuerung 36 denkbar, die auf geeignete Weise mit der Steuereinrichtung 27 verbunden ist. Die Stützensteuerung 36 dient zum Betätigen der Stützenantriebe 32. Hierzu ist die Stützensteuerung 36 so konfiguriert, dass sie beim Verstellen der Stützen 29, 30 von der Passivstellung PS in die Aktivstellung AS die Stützenantriebe 32 unabhängig voneinander ausschalten kann, und zwar jeweils dann, wenn die zugehörige Stütze 29, 30 ihre Aktivstellung AS erreicht. Durch diese Maßnahme können die Stützen 29, 30 unterschiedliche Ausfahrwege besitzen, bis sie den Untergrund 8 kontaktieren und somit ihre Aktivstellung AS erreichen. Hierdurch lassen sich Unebenheiten des Untergrunds 8 sowie eine Neigung des Untergrunds 8 gegenüber der Horizontalebene 26 ausgleichen. Auch ist generell denkbar, die Stützen 29, 30 so am Fahrgestell 2 anzuordnen, dass sich in der Passivstellung PS bezüglich der Fahrzeughochachse Z unterschiedliche Positionen relativ zum Fahrgestell 2 ergeben. Bevorzugt ist diesbezüglich jedoch eine symmetrische Ausgestaltung.
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Zweckmäßig bildet die jeweilige Stütze 29, 30 zusammen mit dem zugehörigen Stützenantrieb 32 eine Stützeneinheit 37. Die jeweilige Stützeneinheit 37 ist nun so am Fahrgestell 2 angebracht, dass sie bezüglich der Fahrzeughochachse Z zwischen einer unteren Stellung US und einer oberen Stellung OS verstellbar ist. Die untere Stellung US wird im Folgenden auch als Anfangsstellung US bezeichnet, während die obere Stellung OS im Folgenden auch als Endstellung OS bezeichnet wird. Die Verstellbarkeit der Stützeneinheit 37 ist auf die Verstellbarkeit der jeweiligen Stütze 29, 30 so abgestimmt, dass die jeweilige Stützeneinheit 37 in der Passivstellung PS der zugehörigen Stütze 29, 30 ihre Anfangsstellung US einnimmt, während sie in der Aktivstellung AS der zugehörigen Stütze 29, 30 ihre Endstellung OS einnimmt.
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In 3 ist die Stützenstange 35 der jeweiligen Stütze 29, 30 vom Untergrund 8 abgehoben bzw. in das Gehäuse 34 eingefahren, so dass die jeweilige Stütze 29, 30 ihre Passivstellung PS einnimmt. In der Folge nimmt die Stützeneinheit 37 ihre Anfangsstellung US ein. Erkennbar liegt parallel zur Fahrzeughochachse Z ein Abstand 38 zwischen einer Oberseite 39 und einem Endanschlag 40 vor, der auf geeignete Weise am Fahrgestell 2, hier am Träger 5, befestigt ist. Im Unterschied dazu zeigt 4 einen Zustand, bei dem die Stützenstange 35 der jeweiligen Stütze 29, 30 so weit abgesenkt bzw. aus dem Gehäuse 34 ausgefahren ist, dass sich die jeweilige Stütze 29, 30 am Untergrund 8 abstützt. Somit liegt hier die Aktivstellung AS der jeweiligen Stütze 29, 30 vor. In der Folge ist die Stützeneinheit 37 entlang des Fahrgestells 2 vertikal nach oben in ihre Endstellung OS verstellt. In der Endstellung OS liegt im gezeigten Beispiel das Gehäuse 34 am Endanschlag 40 an.
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Gemäß den 3 und 4 ist der jeweiligen Stützeneinheit 37 jeweils eine Positionssensorik 41 zugeordnet. Die Positionssensorik 41 ist so konfiguriert, dass sie das Erreichen der Endstellung OS der jeweiligen Stützeneinheit 37erkennt. Über eine entsprechende Signalleitung 42 kann der Stützensteuerung 36 ein entsprechendes Steuersignal übermittelt werden, das mit dieser Endstellung OS korreliert.
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Zum bidirektionalen bzw. linearen Verstellen der jeweiligen Stützeneinheit 37 am Fahrgestell 2 kann eine Linearführung 43 vorgesehen sein, die beispielsweise eine fest am Fahrgestell 2 angebrachte Führungsschiene 44 und einen fest an der Stützeneinheit 37, beispielsweise am Gehäuse 34, befestigten Laufwagen 45 umfasst. Der Laufwagen 45 ist an der Führungsschiene 44 parallel zur Fahrzeughochachse Z verstellbar gelagert. Grundsätzlich ist auch eine andere höhenverstellbare Lagerung für die Stützeinheit 37 am Fahrgestell 2 denkbar.
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Die in 3 gezeigte Stützensteuerung 36 ist einerseits mit einer in 2 gezeigten Bedieneinheit 46 gekoppelt, über die der Fahrzeugführer das Einfahren und Ausfahren der Stützen 29, 30 initiieren kann. Andererseits ist die Stützensteuerung 36 mit dem jeweiligen Stützenantrieb 32 gekoppelt. Eine entsprechende Steuerleitung 47 ist in den 3 und 4 angedeutet. Des Weiteren ist die Stützensteuerung 36 über die besagte Signalleitung 42 mit der Positionssensorik 41 gekoppelt. Die Stützensteuerung 36 ist nunmehr so konfiguriert, dass sie zum Verstellen der Stützen 29, 30 von der Passivstellung PS in die Aktivstellung AS den zugehörigen Stützenantrieb 32 einschaltet. Dieser Vorgang wird vom Fahrzeugführer über die Bedieneinheit 36 initiiert. Dieser Vorgang läuft nun vorzugsweise vollautomatisch ab. Die Stützensteuerung 36 schaltet den jeweiligen Stützenantrieb 32 selbsttätig ab, sobald die zugehörige Stützeneinheit 37 ihre Endstellung OS erreicht.
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Bei den hier gezeigten Ausführungsformen besitzt die Positionssensorik 41 ein am Fahrgestell 2 vorgesehenes stationäres Teil 49 und ein an der Stützeneinheit 37 vorgesehenes mobiles Teil 50. In der Endstellung OS der Stützeneinheit 37 wirken stationäres Teil 49 und mobiles Teil 50 zusammen, derart, dass die Positionssensorik 41 in der Endstellung OS das zuvor genannte Positionssignal generiert. Zweckmäßig ist das stationäre Teil 49 ein elektronischer Sensor 51, z.B. ein Hallsensor, während das mobile Teil 50 ein hierzu geeignetes Betätigungselement repräsentiert. Beispielsweise ist das mobile Teil 50 ein eisenhaltiger Winkel 52, der auf geeignete Weise am Gehäuse 34 befestigt ist. Wie sich in 4 entnehmen lässt, arbeitet der Sensor 51 zweckmäßig berührungslos, so dass auch in der oberen Stellung OS der Stützeneinheit 37 ein vertikaler Abstand zwischen dem Hallsensor 51 und dem zugehörigen Betätigungselement 50 vorliegt. Alternativ zu einem derartigen, berührungslos arbeitenden Sensor 51 kann das stationäre Teil 49 auch durch einen mechanischen Schalter gebildet sein, der mit Hilfe des Betätigungselements 50 durch körperlichen Kontakt betätigt werden kann. Das stationäre Teil 49 kann beispielsweise über einen Winkel 58 am Fahrgestell bzw. am Träger 5 befestigt sein.
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Gemäß den 3 und 4 ist zwischen dem Gehäuse 34 und dem Anschlag 40 eine Rückstellfeder 53 angeordnet, die einen gedämpften bzw. gefederten Endanschlag zwischen Stützeneinrichtung 37 und Fahrgestell 2 ermöglicht. Diese Rückstellfeder 53 kann dabei in einer Federaufnahme 54 untergebracht sein, die im Endanschlag 40 ausgeformt ist. Der Endanschlag 40 kann beispielsweise in Form eines Winkels auf geeignete Weise am Fahrgestell 2 befestigt sein. Um in die Endstellung OS zu gelangen, muss die jeweilige Stützeneinheit 37 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 53 in die Endstellung OS verstellt werden. Somit liegt in der Endstellung OS eine Federkraft 55 der Rückstellfeder 53 vor, also eine Rückstellkraft 55 vor, die nach unten, in Richtung Untergrund 8 orientiert ist und somit die Stützeneinheit 37 nach unten vorspannt. Insbesondere kann dadurch in der Endstellung OS jegliches Spiel zwischen Stützeneinheit 37 und Fahrgestell 2 eliminiert werden.
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Bei den hier gezeigten Beispielen ist die jeweilige Stütze 29, 30 mit einem Fußelement 48 ausgestattet, das in der Aktivstellung AS mit dem Untergrund 8 in Kontakt steht. Hierzu ist das jeweilige Fußelement 48 an der Stützenstange 35 an dem vom Gehäuse 4 abgewandten Ende angebracht. Im Beispiel ist das jeweilige Fußelement 48 als Platte ausgestaltet, die eine möglichst große Kontaktfläche 31 zwischen Fußelement 48 und Untergrund 8 schafft. Zweckmäßig kann das Fußelement 48 bei einer bevorzugten hier nicht gezeigten Ausführungsform mit gelenkig mit der Stützenstange 31 verbunden sein, z.B. über ein Kugelgelenkt.
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Bei den Beispielen der 3 und 4 ist das Fußelement 48 an der übrigen Stütze 29, 30 bzw. an der Stützenstange 35 in der Fahrzeughochachse Z verstellbar angeordnet und mittels einer Vorspannfeder 56 dem Untergrund 8 entgegen vorgespannt. Diese Vorspannfeder 56 wird beim Überführen der jeweiligen Stütze 29, 30 in die Aktivstellung AS gespannt. Im gespannten Zustand erzeugt die Vorspannfeder 56 somit eine Federkraft 57 der Vorspannfeder 56, also eine Vorspannkraft 57. Die Vorspannfeder 56 und die Rückstellfeder 53 sind zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, dass in der Aktivstellung AS der jeweiligen Stütze 29, 30 die Rückstellkraft 55 der Rückstellfeder 53 größer ist als die Vorspannkraft 57 der Vorspannfeder 56.
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Das Verstellen der Stütze 29, 30 in die Aktivstellung AS läuft im Einzelnen wie folgt ab.
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Der Fahrzeugführer bringt das dynamisch ausbalancierte Fahrzeug 1 in eine stehende Position und betätigt im Balancezustand die Bedieneinheit 46, um das Absenken der Stützen 29, 30 zu initiieren. Die Stützensteuerung 36 steuert daraufhin die Stützenantriebe 32 zum Ausfahren der Stützenstangen 35 an. Dabei bewegen sich die Fußelemente 48 auf den Untergrund 8 zu. Sobald nun bei der jeweiligen Stütze 29, 30 das zugehörige Fußelement 48 den Untergrund 8 berührt, kann die Stützenstange 35 weiter ausfahren, wobei dann zunächst die Vorspannfeder 56 gespannt wird. Hierbei entsteht die Vorspannkraft 57. Sobald die Vorspannkraft 57 die Gewichtskraft und Reibungskraft der Stützeneinheit 37 überwindet, verstellt die Stützeneinheit 37 aus ihrer Anfangsstellung US in Richtung Endstellung OS. Hierbei wird die Rückstellfeder 53 gespannt, so dass sich die Rückstellkraft 55 aufbaut. Sobald die Stützeneinheit 37 ihre Endstellung OS erreicht, wird dies von der Positionssensorik 41 detektiert und über die Signalleitung 42 der Stützensteuerung 36 rückgemeldet. Diese kann dann den zugehörigen Stützenantrieb 42 ausschalten. Da die Stützensteuerung 36 die beiden Stützen 29, 30 unabhängig voneinander ausschalten kann, können die einzelnen Stützen 29, 30 unterschiedliche Wege zurücklegen bis sie ihre Aktivstellung AS erreichen. Hierdurch können Unebenheiten und Neigungen des Untergrunds 8 selbsttätig kompensiert werden. Anschließend besitzt das Fahrzeug 1 einen sicheren Halt relativ zum Untergrund 8, so dass der Fahrzeugführer gefahrlos und bequem aussteigen kann. Auch kann das Fahrzeug 1 in dieser Situation einfach vom Balancezustand ein den Bereitschaftszustand umgeschaltet werden. Das Einfahren der Stützen 29, 30 erfolgt auf entsprechende Weise in umgekehrter Reihenfolge. Für das Einfahren der Stützen 29, 30 ist der zugehörige Stützenantrieb 32 zweckmäßig mit einer Endabschaltung ausgestattet, so dass der jeweilige Stützenantrieb 32 selbsttätig dann ausschaltet, wenn die vorgesehene Passivstellung PS für die jeweilige Stütze 29, 30 erreicht ist. Somit kann der gleiche Ausgangszustand für alle Stützen 29, 30 auch dann erreicht werden, wenn aufgrund von Bodenunebenheiten oder einer Neigung des Untergrunds 8 unterschiedliche Verstellwege für das Einfahren der Stützen 29, 30 vorliegen.
