DE102015222687A1

DE102015222687A1 - Fahrzeug mit Bedieneinheit

Info

Publication number: DE102015222687A1
Application number: DE102015222687.5A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Riexinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2017-05-18
Also published as: WO2017085199A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisch balancierendes Fahrzeug (1), mit einem Fahrgestell (2), mit zwei Rädern (3), die am Fahrgestell (2) um eine Raddrehachse (5) drehbar gelagert sind, mit einer mit den Rädern (3) antriebsgekoppelten Antriebseinrichtung (6) und mit einer Fahrzeugsteuereinrichtung (8) zum Ansteuern der Antriebseinrichtung (6), die einen aktivierbaren und deaktivierbaren Balancemodus aufweist. Ein Umbau eines für eine stehende Person vorgesehenen Fahrzeugs in ein für eine sitzende Person vorgesehenes Fahrzeug (1) wird dadurch vereinfacht, dass die Fahrzeugsteuereinrichtung (8) eine Schnittstelle (20) aufweist, an die eine Belegungserkennungseinrichtung (21) anschließbar ist, wobei die Fahrzeugsteuereinrichtung (8) nur dann den Balancemodus aktiviert, wenn sie über die jeweilige Schnittstelle (20) ein die Belegung des Fahrzeugs (1) mit einer Person signalisierendes Belegungssignal erhält, und dass eine Bedieneinheit (25) vorgesehen ist, die wenigstens ein manuell betätigbares Bedienelement (27) aufweist, die an wenigstens eine solche Schnittstelle (20) angeschlossen ist und die bei einer Betätigung des wenigstens einen Bedienelements (27) das Belegungssignal erzeugt und der jeweiligen Schnittstelle (20) zuführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisch balancierendes Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine hierfür geeignete Bedieneinheit.
Gattungsgemäße Fahrzeuge sind bspw. aus der WO 2011/106767 A2 , aus der US 7,740,099 B2 und aus der WO 2010/053740 A1 bekannt.
Ein dynamisch balancierendes Fahrzeug dieser Art umfasst ein Fahrgestell und mindestens zwei Räder zum Abstützen des Fahrgestells auf einem Untergrund, die am Fahrgestell um eine gemeinsame Raddrehachse drehbar gelagert sind. Ferner ist eine Antriebseinrichtung vorgesehen, die mit den Rädern antriebsgekoppelt ist. Schließlich ist eine Fahrzeugsteuereinrichtung zum Ansteuern der Antriebseinrichtung vorgesehen, die einen aktivierbaren und deaktivierbaren Balancemodus aufweist, wobei die Fahrzeugsteuerung bei aktiviertem Balancemodus die Antriebseinrichtung zum Balancieren, zum positiven und negativen Beschleunigen und zum Lenken des Fahrzeugs ansteuert.
Im Balancemodus wird bspw. permanent ein Neigungswinkel einer Fahrzeuglängsachse gegenüber einer sich senkrecht zur Gravitationsrichtung erstreckenden Horizontalebene ermittelt. Die Fahrzeugsteuereinrichtung versucht nun ständig durch entsprechende Ansteuerung der Antriebseinrichtung, diesen Neigungswinkel auf den Wert 0° zurückzustellen, wodurch das Fahrzeug dynamisch ausbalanciert ist. Der Fahrzeugführer kann durch Verlagerung seines Körperschwerpunkts die Neigung des Fahrgestells gegenüber der Horizontalebene verändern, wodurch es je nach Neigungswinkel zu einer positiven oder negativen Beschleunigung des Fahrzeugs kommt. Eine positive Beschleunigung liegt vor, wenn das Fahrzeug schneller wird. Eine negative Beschleunigung liegt vor, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Vereinfacht können die negative Beschleunigung auch als Bremsen oder Abbremsen und die positive Beschleunigung kurz als Beschleunigen bezeichnet werden.
Bei einem solchen Fahrzeug, das genau zwei Räder aufweist, die um eine gemeinsame Raddrehachse rotieren, besitzt die Antriebseinrichtung für jedes Rad einen separaten Antrieb. Ferner ist zweckmäßig 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.
Bekannt geworden sind derartige dynamisch balancierende Fahrzeuge unter der Bezeichnung „Segway“ des Herstellers Segway Inc. Da bei derartigen Fahrzeugen eine Neigungssensorik mit wenigstens einem Kreisel arbeiten kann, werden diese Fahrzeuge gelegentlich auch als gyroskopische Fahrzeuge oder als gyroskopisch stabilisierte Fahrzeuge bezeichnet.
Damit ein derartiges Fahrzeug beim Einschalten nicht selbsttätig unkontrolliert losfährt, wird beim Einschalten des Fahrzeugs die Fahrzeugsteuereinrichtung zunächst in einen Bereitschaftsmodus überführt, in dem die Balancefunktion noch nicht aktiv ist. Die Fahrzeugsteuereinrichtung kann mehrere zusätzliche Bedingungen überwachen, bevor sie in den Balancemodus umschaltet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug erst horizontal ausgerichtet sein muss, bevor die Fahrzeugsteuerung in den Balancemodus umschaltet. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuereinrichtung erst dann in den Balancemodus umschaltet, wenn das Fahrzeug durch eine Person belegt ist. Ein Fahrzeug, das für eine stehende Person vorgesehen ist, ist dann belegt, wenn die Person auf einer Trittfläche des Fahrzeugs steht. Ein Fahrzeug, das für eine sitzende Person vorgesehen ist, ist dann belegt, wenn eine Person auf einem Fahrzeugsitz Platz genommen hat.
Ein modernes Fahrzeug der eingangs genannten Art kann daher mit einer elektronischen Belegungserkennungseinrichtung zum Erkennen einer Belegung des Fahrzeugs mit einer Person ausgestattet sein. Die Fahrzeugsteuereinrichtung kann nun mit dieser Belegungserkennungseinrichtung gekoppelt sein und so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass sie nur dann den Balancemodus aktiviert, wenn sie von der Belegungserkennungseinrichtung ein die Belegung des Fahrzeugs mit einer Person signalisierendes Belegungssignal erhält.
Beispielsweise ist bei einem Fahrzeug für eine stehende Person denkbar, im Bereich der Trittfläche wenigstens eine Lichtschranke vorzusehen, die dann betätigt wird, wenn eine Person die Trittfläche betritt. Beispielsweise kann hierzu die Trittfläche im Bereich der Lichtschranke vertikal beweglich ausgestaltet sein und eine Betätigungsfahne zum Betätigen der Lichtschranke aufweisen. Beim Betreten der Trittfläche wird die Betätigungsfahne in den optischen Weg der Lichtschranke hinein verstellt, wodurch die Lichtschranke betätigt wird.
Wenn nun ein derartiges Fahrzeug für eine stehende Person in ein Fahrzeug für eine sitzende Person umgerüstet wird, erfolgt in der Regel die Montage eines Fahrzeugsitzes am Fahrgestell, wodurch die Trittfläche mehr oder weniger unzugänglich wird. Insbesondere kann eine auf dem Fahrzeugsitz platznehmende Person nicht gleichzeitig auf die Trittfläche stehen, um die Lichtschranke zu betätigen. Um nun der Fahrzeugsteuereinrichtung dennoch die Belegung des Fahrzeugs mit einer Person signalisieren zu können, gibt es viele mehr oder weniger umständliche Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, den Fahrzeugsitz mechanisch mit der Trittfläche so zu koppeln, dass das Platznehmen einer Person auf dem Fahrzeugsitz eine vertikale Belastung und Verstellung der Trittfläche bewirkt, die zum Betätigen der Lichtschranke ausreicht. Alternativ ist es möglich, der Lichtschranke eine elektromechanische Betätigungseinrichtung zuzuordnen, mit deren Hilfe eine Betätigungsfahne in den optischen Weg der Lichtschranke hinein verstellt werden kann. Über eine geeignete Bedieneinheit kann die jeweilige Person die Betätigungseinrichtung ansteuern, um die Betätigungsfahne zum Betätigen der Lichtschranke in deren optischen Weg hinein zu verstellen. Bei diesen Lösungsversuchen ist jeweils eine Mechanik involviert, die eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen muss, um Fehlfunktionen zu vermeiden. Eine zuverlässige Mechanik ist jedoch in der Regel mit hohen Herstellungskosten verbunden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein gattungsgemäßes Fahrzeug einen Weg aufzuzeigen, der ein zuverlässiges Umschalten in den Balancemodus ermöglicht. Insbesondere soll dadurch der Umbau eines für eine stehende Person vorgesehenen Fahrzeugs in ein für eine sitzende Person vorgesehenes Fahrzeug vereinfacht werden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Bedieneinheit bereitzustellen, die wenigstens ein manuell betätigbares Bedienelement, z.B. in Form eines Schalters, Tasters etc., aufweist und die an wenigstens eine elektromechanische Schnittstelle der Fahrzeugsteuereinrichtung anschließbar ist. Besagte Schnittstelle ist an der Fahrzeugsteuerung zum Anschließen einer elektrischen Belegungserkennungseinrichtung zum Erkennen einer Belegung des Fahrzeugs mit einer Person vorgesehen und generiert ein die Belegung des Fahrzeugs mit einer Person signalisierendes Belegungssignal, wenn das Fahrzeug durch eine Person belegt ist. Die Fahrzeugsteuereinrichtung ist dabei so ausgestaltet und/oder programmiert, dass sie nur dann den Balancemodus aktiviert, wenn sie über die jeweilige Schnittstelle dieses Belegungssignal erhält. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Bedieneinheit ist so ausgestaltet und/oder programmiert, dass sie bei einer Betätigung des wenigstens einen Bedienelements das Belegungssignal erzeugt und der jeweiligen Schnittstelle zuführt. Mit anderen Worten, die Bedieneinheit kommt ohne die fahrzeugseitige Belegungserkennungseinrichtung aus, nutzt aber den Umstand, dass die Fahrzeugsteuereinrichtung für die Verwendung einer derartigen Belegungserkennungseinrichtung vorgesehen ist. Zum Einen nutzt die Bedieneinheit die zum Anschließen der Belegungserkennungseinrichtung vorgesehene elektromechanische Schnittstelle der Fahrzeugsteuereinrichtung. Zum Anderen kann über die Bedieneinheit das Belegungssignal generiert und über besagte Schnittstelle der Fahrzeugsteuereinrichtung bereitgestellt werden. Somit kann die auf dem Fahrzeugsitz platznehmende Person komfortabel über die Bedieneinheit, bspw. durch Tastendruck, das Belegungssignal generieren. Gegenüber der Fahrzeugsteuereinrichtung wird dadurch ein Betreten der Trittfläche simuliert. Jedenfalls kann die Fahrzeugsteuereinrichtung bei vorliegendem Belegungssignal in den Balancemodus umschalten.
Die jeweilige Schnittstelle ist dabei eine Steckverbindung mit Buchsenteil und Steckerteil sowie mit darin integrierten elektrischen Kontakten und Anschlüssen. Beispielsweise ist seitens der Fahrzeugsteuereinrichtung das Steckerteil vorgesehen. Die Bedieneinheit ist dann mit dem dazu komplementären Buchsenteil ausgestattet. Grundsätzlich ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich.
Die jeweilige Schnittstelle besitzt zumindest einen Masseanschluss, einen Potentialanschluss und einen Signalanschluss. Die Fahrzeugsteuereinrichtung ist zweckmäßig so ausgelegt bzw. programmiert, dass das Belegungssignal nicht vorliegt, wenn der Signalanschluss mit dem Potentialanschluss elektrisch verbunden ist. Im Unterschied dazu liegt das Belegungssignal vor, wenn die elektrische Verbindung zwischen Signalanschluss und Potentialanschluss getrennt ist. Mit anderen Worten, solange am Signalanschluss eine vorbestimmte Spannung anliegt, wird dies von der Fahrzeugsteuereinrichtung als fehlendes Belegungssignal interpretiert, das heißt, das Fahrzeug ist unbelegt. Fällt jedoch am Signalanschluss die Spannung unter einen vorbestimmten Grenzwert, geht die Fahrzeugsteuereinrichtung davon aus, dass nunmehr das Belegungssignal vorliegt, so dass das Fahrzeug belegt ist. Die Nutzung eines vorbestimmten Potentials am Signalanschluss für das Fehlen des Belegungssignals hat den Vorteil, dass beim Einschalten der Fahrzeugsteuereinrichtung eine Funktionsüberprüfung der Belegungserkennungseinrichtung bzw. der Bedieneinheit durchführbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Bedieneinheit eine elektrische Schaltung aufweisen, die an den Potentialanschluss, den Masseanschluss und den Signalanschluss angeschlossen ist und die so ausgestaltet ist, dass sie bei unbetätigtem Bedienelement den Potentialanschluss elektrisch mit dem Signalanschluss verbindet, während sie bei betätigtem Bedienelement die elektrische Verbindung zwischen Potentialanschluss und Signalanschluss trennt. Durch die Schaltung lässt sich in Verbindung mit dem jeweiligen Bedienelement somit besonders einfach das jeweilige Belegungssignal generieren.
Es ist klar, dass grundsätzlich vorgesehen werden kann, dass zumindest zwei verschiedene Bedienelemente der Bedieneinheit manuell betätigt werden müssen, um die Erzeugung des Belegungssignals auszulösen, um eine versehentliche Betätigung auszuschließen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Schaltung wenigstens einen mechanischen Schalter zum Herstellen und Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss und Signalanschluss aufweisen, der wenigstens ein solches Bedienelement bildet. Hierdurch wird eine besonders preiswerte Lösung geschaffen.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Schaltung wenigstens ein elektronisches Schaltelement zum Herstellen und Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss und Signalanschluss aufweisen, das über wenigstens einen mechanischen Aktivierungsschalter ansteuerbar ist, der das wenigstens eine Bedienelement bildet. Durch die Verwendung eines derartigen elektronischen Schaltelements, bei dem es sich bspw. um einen Optokoppler oder um einen Transistor oder um einen Feldeffekttransistor handeln kann, wird erreicht, dass die Erzeugung des Belegungssignals über das Schaltelement einerseits und die Ansteuerung über den jeweiligen Aktivierungsschalter andererseits örtlich getrennt sind, was die Realisierung einer derartigen Bedieneinheit am Fahrzeug erheblich vereinfacht.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann die Schaltung einen elektrischen Zustandsspeicherbaustein aufweisen, der ausgangsseitig mit dem Schaltelement und eingangsseitig mit dem jeweiligen Aktivierungsschalter gekoppelt ist. Der Zustandsspeicherbaustein kann nun so in die Schaltung eingebunden sein, dass eine Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters den Zustandsspeicherbaustein zum Umschalten in einen Aktivierungsschaltzustand ansteuert, in dem der Zustandsspeicherbaustein das Schaltelement zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss und Signalanschluss ansteuert. In der Folge liegt dann das Belegungssignal am Signalanschluss an. Die Verwendung eines derartigen Zustandsspeicherbausteins in der Schaltung vereinfacht die Betätigung bzw. die Erzeugung des Belegungssignals. Beispielsweise muss der Aktivierungsschalter vom Anwender nur einmal betätigt werden, um den Zustandsspeicherbaustein in den Aktivierungsschaltzustand umzuschalten, was dann dauerhaft zum Erzeugen des Belegungssignals führt. Somit muss bspw. der Aktivierungsschalter nicht permanent betätigt werden, um dauerhaft den Balancemodus aufrecht zu erhalten.
Gemäß einer Weiterbildung kann der Zustandsspeicherbaustein durch eine Betätigung eines mechanischen Deaktivierungsschalters in einen Deaktivierungsschaltzustand umgeschaltet werden, in dem der Zustandsspeicherbaustein das Schaltelement zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss und Signalanschluss ansteuert. In der Folge liegt dann am Signalanschluss das Nichtbelegungssignal an. Auch hier reicht eine kurze Betätigung des Deaktivierungsschalters für eine dauerhafte Umschaltung in den Deaktivierungsschaltzustand, um das Fehlen des Belegungssignals dauerhaft zu signalisieren. Zweckmäßig kann nun der Zustandsspeicherbaustein so in die Schaltung integriert sein, dass der Deaktivierungsschaltzustand beim Einschalten der entsprechenden Potentiale am Potentialanschluss und am Masseanschluss automatisch vorliegt. Mit anderen Worten, beim Einschalten der Fahrzeugsteuereinrichtung wird über die Belegung der Schnittstelle der Zustandsspeicherbaustein automatisch in den Deaktivierungsschaltzustand überführt.
Bei einer anderen Weiterbildung kann die Schaltung eine elektronische Ansteuereinrichtung aufweisen, die zwischen dem wenigstens einen Aktivierungsschalter und dem Zustandsspeicherbaustein angeordnet ist. Diese Ansteuereinrichtung ist ferner so ausgestaltet bzw. programmiert, dass eine Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters die Ansteuereinrichtung so ansteuert, dass die Ansteuereinrichtung den Zustandsspeicherbaustein zum Umschalten in den Aktivierungsschaltzustand ansteuert, in dem er das Schaltelement zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss und Signalanschluss ansteuert. Eine derartige Ansteuereinrichtung kann bspw. mittels eines Mikrocontrollers realisiert werden. Grundsätzlich kann jedoch auch jede beliebige andere Steuerlogik zum Realisieren einer derartigen Ansteuereinrichtung genutzt werden. Die Verwendung einer derartigen Ansteuereinrichtung eröffnet vielfältige Möglichkeiten zur Berücksichtigung weiterer Randbedingungen, die eingehalten werden müssen, um bspw. das Belegungssignal zu generieren oder zu beenden. Darüber hinaus können über eine derartige Ansteuereinrichtung auch andere Situationen definiert werden, die ebenfalls eine Aktivierung oder Deaktivierung des Belegungssignals automatisch auslösen können, ohne dass hierfür eine manuelle Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters oder des zuvor genannten Deaktivierungsschalters erforderlich ist.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Schaltung einen elektronischen Kopplungsbaustein aufweisen, der zwischen der Ansteuereinrichtung und dem Zustandsspeicherbaustein angeordnet ist, dessen Eingangsseite mit der Ansteuereinrichtung gekoppelt ist, dessen Ausgangsseite mit dem Zustandsspeicherbaustein gekoppelt ist und dessen Eingangsseite galvanisch von der Ausgangsseite getrennt ist. Ein derartiger Kopplungsbaustein kann bspw. durch einen Optokoppler oder durch einen digitalen Koppler gebildet sein. Mit Hilfe eines derartigen Kopplungsbausteins kann eine zuverlässige Funktionsweise der hier vorgestellten Schaltung und somit der Bedieneinheit verbessert werden. Insbesondere lassen sich unterschiedliche elektrische Potentiale voneinander trennen, die einerseits auf der Seite der Ansteuereinrichtung und andererseits auf der Seite des Schaltelements vorliegen können.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Ansteuereinrichtung über eine Schalterprüfleitung mit einem zum Signalanschluss führenden Ausgang des Schaltelements elektrisch verbunden ist. Somit kann die Ansteuereinrichtung überprüfen, ob die jeweilige Ansteuerung des Schaltelements zum Aktivieren bzw. zum Deaktivieren des Belegungssignals funktioniert. Außerdem kennt die Ansteuereinrichtung dadurch den aktuellen Belegungszustand des Fahrzeugs, also "belegt" oder "unbelegt".
Zusätzlich oder alternativ kann die Ansteuereinrichtung über eine Speicherprüfleitung mit einem zum Zustandsspeicherbaustein führenden Eingang des Schaltelements elektrisch verbunden sein. Auf diese Weise kann die Ansteuereinrichtung überprüfen, ob die Ansteuerung des Zustandsspeicherbausteins, die zu einem Aktivieren oder Deaktivieren des Belegungssignals führen soll, funktioniert.
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher die Ansteuereinrichtung das Vorliegen wenigstens einer Zusatzbedingung überwacht und bei einer Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters nur dann den Zustandsspeicherbaustein zum Umschalten in besagten Aktivierungsschaltzustand ansteuert, wenn die jeweilige Zusatzbedingung vorliegt. Beispielsweise kann das Fahrgestell einen Fahrzeugsitz tragen, dem eine Sitzbelegungserkennung zugeordnet ist. Die Ansteuereinrichtung kann dann als Zusatzbedingung die Belegung des Fahrzeugsitzes überwachen, so dass eine Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters nur dann den Zustandsspeicherbaustein zum Umschalten in den Aktivierungsschaltzustand ansteuert, wenn der Fahrzeugsitz belegt ist. Auf diese Weise lässt sich die Betriebssicherheit des Fahrzeugs, das für einen sitzenden Benutzer vorgesehen ist, erhöhen. Wichtig ist hierbei, dass die Sitzbelegungserkennung des für eine sitzende Person vorgesehenen Fahrzeugs bei dieser Ausführungsform nicht einfach die Belegungserkennungseinrichtung des für eine stehende Person vorgesehenen Fahrzeugs ersetzt. Wenn es sich beispielsweise um eine behinderte oder ältere Person handelt, reicht das Platznehmen auf dem Fahrzeugsitz nicht aus, um den Balancemodus zu aktivieren, was unmittelbar ein Losfahren des Fahrzeugs auslösen kann. Vielmehr muss nach wie vor bewusst der Aktivierungsschalter betätigt werden, um das Belegungssignal zu generieren.
Zweckmäßig kann die Fahrzeugsteuereinrichtung mehrere derartige Schnittstellen aufweisen, an die jeweils eine elektronische Belegungserkennungseinrichtung zum Erkennen einer Belegung des Fahrzeugs mit einer Person anschließbar ist. Beispielsweise kann ein Fahrzeug, das für einen stehenden Fahrzeugführer vorgesehen ist, auf seiner Trittfläche für jeden Fuß des Fahrzeugführers jeweils eine vordere und eine hintere Lichtschranke aufweisen, so dass insgesamt vier Lichtschranken und dementsprechend vier derartige Schnittstellen vorgesehen sind. Zum Umschalten in den Balancemodus reicht es dabei aus, wenn eine einzige Lichtschranke betätigt wird.
Zweckmäßig kann nun die Bedieneinheit an wenigstens zwei solche Schnittstellen angeschlossen sein, wobei die Schaltung für diese beiden Schnittstellen redundant ausgestaltet ist. Diese Redundanz erhöht die Funktionssicherheit des Fahrzeugs und reduziert die Gefahr eines Unfalls bei Ausfall eines elektronischen Bauteils der Schaltung.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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 Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch,
1 eine stark vereinfachte Seitenansicht eines Fahrzeugs,
2 eine Prinzipdarstellung einer Fahrzeugsteuereinrichtung,
3 einen Schaltplan einer Belegungserkennungseinrichtung,
4 bis 9 jeweils einen Schaltplan für eine Schaltung einer Bedieneinheit, bei verschiedenen Ausführungsformen,
10 einen Ausschnitt des Schaltplans der 8 und 9, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform.
Entsprechend 1 umfasst ein dynamisch balancierendes Fahrzeug 1 ein Fahrgestell 2 und wenigstens zwei Räder 3 zum Abstützen des Fahrgestells 2 an einem Untergrund 4, auf dem das Fahrzeug 1 steht oder fährt. Die Räder 3 sind am Fahrgestell 2 um eine gemeinsame Raddrehachse 5 drehbar gelagert. Die Raddrehachse 5 verläuft dabei parallel zu einer Fahrzeugquerachse Y, die in 1 senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Die Fahrzeugquerachse Y erstreckt sich dabei horizontal und senkrecht zu einer Fahrzeuglängsachse X die sich ebenfalls horizontal erstreckt. Eine Fahrzeughochachse Z erstreckt sich vertikal und somit senkrecht zur Fahrzeuglängsachse X und senkrecht zur Fahrzeugquerachse Y. In der Seitenansicht der 1 ist nur das dem Betrachter zugeordnete Fahrzeugrad 3 erkennbar, das sich bezüglich der Fahrzeuglängsachse X auf der linken Fahrzeugseite befindet. Das rechte Rad 3 ist in dieser Seitenansicht nicht erkennbar.
Das Fahrzeug 1 ist außerdem mit einer Antriebseinrichtung 6 ausgestattet, die mit den Rädern 3 antriebsverbunden ist. Beispielsweise besitzt die Antriebseinrichtung 6 für jedes Rad 3 einen separaten elektrischen Antriebsmotor 7. Eine Fahrzeugsteuereinrichtung 8 dient zum Ansteuern der Antriebseinrichtung 6. Sie ist auf geeignete Weise mit dem jeweiligen Antriebsmotor 7 sowie mit einer Batterie 9 verbunden. Ferner ist zweckmäßig eine Neigungssensorik 10 vorgesehen, die im Beispiel in die Fahrzeugsteuereinrichtung 8 integriert sein kann. Außerdem ist eine Lenkwinkelsensorik 11 vorgesehen, die auf geeignete Weise mit der Fahrzeugsteuereinrichtung 8 gekoppelt ist.
Das Fahrzeug 1 ist ferner mit einer Lenkeinrichtung 12 ausgestattet, die im Beispiel eine Lenkstange 13 aufweist. Die Lenkstange 13 ist unten in einem Lenklager 14 um eine Lenkachse 15 schwenkbar am Fahrgestell 2 gelagert. Die Lenkachse 15 verläuft zweckmäßig parallel zur Fahrzeuglängsachse X. Die Lenkstange 13 trägt oben einen Handgriff 16.
Das Fahrzeug 1 ist außerdem mit einem Fahrzeugsitz 17 mit Sitzkissen 18 und Rückenlehne 19 ausgestattet. Armlehnen können ebenfalls vorgesehen sein.
Die Fahrzeugsteuereinrichtung 8 weist einen aktivierbaren und deaktivierbaren Balancemodus auf. Nur wenn der Balancemodus aktiviert ist, steuert die Fahrzeugsteuereinrichtung 8 die Antriebseinrichtung 6 zum Balancieren, zum positiven und negativen Beschleunigen und zum Lenken des Fahrzeugs 1 an.
Gemäß 2 kann die Fahrzeugsteuereinrichtung 8 zumindest eine elektromechanische Schnittstelle 20 aufweisen, an die jeweils eine Belegungserkennungseinrichtung 21 anschließbar ist. Im Beispiel der 2 sind vier derartige Schnittstellen 20 vorgesehen. In der Ansicht der 1 sind zwei derartige Belegungserkennungseinrichtungen 21 angedeutet. Mit Hilfe der jeweiligen Belegungserkennungseinrichtung 21 kann eine Belegung des Fahrzeugs 1 mit einer Person erkannt werden. Die jeweilige Belegungserkennungseinrichtung 21 generiert dann ein an der jeweiligen Schnittstelle 20 abgreifbares Belegungssignal.
Eine derartige Belegungserkennungseinrichtung 21 ist bei einem Fahrzeug 1 für stehenden Fahrzeugführer vorgesehen, um das Betreten des Fahrzeug 1 durch den Fahrzeugführer zu erkennen. Hierzu besitzt ein derartiges, für einen stehenden Fahrzeugführer vorgesehenes Fahrzeug 1 bspw. eine Trittfläche 22. Obwohl 1 ein Fahrzeug 1 für einen sitzenden Fahrzeugführer zeigt, ist zur Veranschaulichung eine derartige Trittfläche 22 angedeutet, die bei einem derartigen Fahrzeug 1 für sitzende Fahrzeugführer nicht vorhanden sein muss. Da häufig ein für den sitzenden Fahrzeugführer vorgesehenes Fahrzeug 1 aus einem für einen stehenden Fahrzeugführer vorgesehenes Fahrzeug 1 durch Umbau hervorgeht, kann jedoch eine derartige Trittfläche 22 grundsätzlich noch vorhanden sein. Grundsätzlich können auch die Belegungserkennungseinrichtungen 21 noch vorhanden sein, z.B. für einen Rückbau in ein Fahrzeug 1 für stehenden Fahrzeugführer, müssen aber nicht.
Jedenfalls sind die zugehörigen Schnittstellen 20 an der Fahrzeugsteuereinrichtung 8 noch vorhanden.
Rein exemplarisch kann die jeweilige Belegungserkennungseinrichtung 21 gemäß 1 jeweils eine Lichtschranke 23 aufweisen, die beim Betreten der Trittfläche 22 betätigt wird. Beispielsweise kann die Trittfläche 22 jeweils im Bereich einer derartigen Lichtschranke 23 gemäß Doppelpfeilen 24 vertikal beweglich sein und an ihrer der jeweiligen Lichtschranke 23 zugewandten Seite eine Betätigungsfahne aufweisen, die in den optischen Weg der jeweiligen Lichtschranke 23 hinein verstellt wird, wenn eine Person die Trittfläche 22 betritt. Sofern jedem Fuß des Fahrzeugführers je eine Auftrittszone innerhalb der Trittfläche 22 zugeordnet ist und sofern in jeder Auftrittszone außerdem je eine vordere und eine hintere Belegungserkennungseinrichtung 21 vorgesehen sind, ist das Fahrzeug 1 für stehenden Fahrzeugführer insgesamt mit vier Belegungserkennungseinrichtungen 21 ausgestattet. Jedenfalls besitzt die Fahrzeugsteuereinrichtung 8 dann zumindest vier derartige Schnittstellen 20.
In 3 ist rein exemplarisch ein Schaltplan für eine Belegungserkennungseinrichtung 21 wiedergegeben, die mit einer solchen Lichtschranke 23 arbeitet. Die Schnittstelle 20 ist mit SV1 bezeichnet und weist drei Anschlüsse 1 bis 3 auf, nämlich einen Masseanschluss MA, einen Potentialanschluss PA sowie einen Signalanschluss SA. Der Masseanschluss MA ist mit der Masse GNB1 verbunden. Der Potentialanschluss PA ist mit einem vorbestimmten positiven Potential VNB1 verbunden. Am Signalanschluss SA lässt sich das Belegungssignal abgreifen.
Die Lichtschranke 23 wird in 3 mit IC1 bezeichnet und ist rein exemplarisch vom Typ TCST1103. Sie kann auch vom Typ H42B6 sein. Die Lichtschranke besitzt vier Anschlüsse 1 bis 4. Im nicht betätigten Zustand der Lichtschranke 23, der bei unbelegtem Fahrzeug 1 vorliegt, ist die Lichtschranke 23 nicht bedeckt. Im unbedeckten Zustand schaltet ein Ausgangstransistor der Lichtschranke 23 eine logische 1, z. Bsp. plus 5 Volt, die am Signalanschluss SA anliegt und dementsprechend ein Nichtbelegungssignal repräsentiert. Wird dagegen die Lichtschranke 23 betätigt, was beim Betreten der Trittfläche 22 erfolgt, wird ihr optischer Weg unterbrochen, wodurch sich ein bedeckter Zustand für die Lichtschranke 23 ergibt. In diesem bedeckten Zustand sperrt der Ausgangstransistor. Damit liegt über den Widerstand R1 eine logische 0, z. Bsp. 0 Volt, am Signalanschluss SA an. Dies entspricht dann dem Belegungssignal.
Zusammenfassend bedeutet dies, dass am Signalanschluss SA das Belegungssignal vorliegt, wenn eine elektrische Verbindung zwischen dem Signalanschluss SA und dem Potentialanschluss PA getrennt ist. Im Unterschied dazu liegt das Belegungssignal am Signalanschluss SA nicht an, wenn der Signalanschluss SA mit dem Potentialanschluss PA elektrisch verbunden ist.
Weitere Komponenten der in 3 gezeigten Verschaltung sind ein Lastwiderstand R1 für das Lichtschrankensignal, der auch als Abschlusswiderstand für eine Prüffunktion genutzt werden kann. Ferner ist ein Widerstand R2 zur Stromeinstellung für die Leuchtdiode der Lichtschranke 23 vorgesehen sowie ein Filterkondensator C1.
Falls jedoch wie bei dem hier relevanten Fahrzeug 1 mit Fahrzeugsitz 17 die Trittfläche 22 nicht mehr vorhanden oder nicht zur Verfügung steht, ist das Fahrzeug 1 mit einer Bedieneinheit 25 ausgestattet, die bspw. eine am Handgriff 16 angebrachte Konsole 26 aufweist, an der wenigstens ein manuell betätigbares Bedienelement 27, z. Bsp. in Form eines Tasters oder Schalters vorgesehen ist. Die Bedieneinheit 25 ist über wenigstens eine entsprechende Verbindungsleitung 28 an wenigstens eine solche Schnittstelle 20 angeschlossen. Im Beispiel der 2 ist die Bedieneinheit 25 an zwei derartige Schnittstellen 20 angeschlossen, während die beiden anderen Schnittstellen 20 über andere Leitungen 29 bspw. weiterhin mit zwei Belegungserkennungseinrichtungen 21 verbunden sind, die in diesem Fall jedoch ungenutzt sind. Ebenso können diese beiden anderen Schnittstellen 20 unbelegt sein.
Die Bedieneinheit 25 ist so ausgestaltet bzw. programmiert, dass sie bei einer Betätigung des jeweiligen Bedienelements 27 das vorstehend genannte Belegungssignal erzeugt und der jeweiligen Schnittstelle 20 zuführt, so dass es am Signalanschluss 20 abgreifbar ist. Die Bedieneinheit 25 simuliert somit anstelle der jeweiligen Belegungserkennungseinrichtung 21 die Belegung des Fahrzeugs 1 und generiert das hierfür benötigte Belegungssignal.
Gemäß den 4 bis 10 umfasst die Bedieneinheit 25 außerdem eine elektrische Schaltung 30, die an den Potentialanschluss PA, den Masseanschluss MA und den Signalanschluss SA der Schnittstelle 20 angeschlossen ist. Die Schaltung 30 befindet sich zweckmäßig in der Nähe der Fahrzeugsteuereinrichtung 8, also nicht zwingend in der Konsole 26, sondern eher im Bereich des Fahrgestells 2.
Die Schaltung 30 ist ferner so konzipiert, dass sie bei unbetätigtem Bedienelement 27 den Potentialanschluss PA elektrisch mit dem Signalanschluss SA verbindet, wodurch das Nichtbelegungssignal generiert wird, während sie bei betätigtem Bedienelement 27 die elektrische Verbindung zwischen Potentialanschluss PA und Signalanschluss SA trennt, wodurch das Belegungssignal generiert wird.
Im einfachsten Beispiel der 4 weist die Schaltung 30 einen mechanischen Schalter 31 auf, der in 4 außerdem mit SW1 bezeichnet ist. Mit dem Schalter 31 kann die elektrische Verbindung zwischen Potentialanschluss PA und Signalanschluss SA hergestellt und getrennt werden. Der mechanische Schalter 31 bildet dabei zumindest eines der Bedienelemente 27.
Bei den Ausführungsformen der 5 bis 10 ist anstelle eines derartigen mechanischen Schalters 31 zumindest ein elektronisches Schaltelement 32 vorgesehen, mit dessen Hilfe die elektrische Verbindung zwischen Potentialanschluss PA und Signalanschluss SA hergestellt und getrennt werden kann. Zum Ansteuern des Schaltelements 32 ist zumindest ein mechanischer Aktivierungsschalter 33 vorgesehen, der dann eines der Bedienelemente 27 bildet. Im Beispiel der 5 ist das Schaltelement 32 ein PNP-Transistor, z. Bsp. des Typs BC557. Der Transistor ist in 5 außerdem mit TS1 bezeichnet. Die Schaltung 30 enthält ferner wieder einen Lastwiderstand R1 sowie Widerstände R5 und R6 zur Ausbildung eines Spannungsteilers, um den Transistor TS1 anzusteuern.
Im Beispiel der 6 ist das Schaltelement 32 durch einen Feldeffekttransistor gebildet, z. Bsp. des Typs P-Kanal-FET. In 6 ist der FET-Transistor außerdem mit TS1 bezeichnet.
Im Beispiel der 7 ist das Schaltelement 32 durch einen Optokoppler gebildet, der in 7 außerdem mit IC1 bezeichnet ist und bspw. vom Typ LTV816 ist. Bei dieser Schaltung 30 wird die Signaländerung am Signalanschluss SA durch Einschalten und Ausschalten des Leuchtdiodenstroms mit Hilfe des Aktivierungsschalters 33 bzw. SW1 erreicht. Der Einstellwiderstand R2 bestimmt den Leuchtdiodenstrom. Der Kondensator C1 filtert das Schaltsignal. Zusätzlich zum Aktivierungsschalter 33 ist in 7 noch eine Schaltleitung 34 gezeigt, über die ebenfalls ein Aktivierungssignal zum Ansteuern des Schaltelements 32 zuführbar ist, um ein Einschalten bzw. Ausschalten des Belegungssignals am Signalanschluss SA zu bewirken. Über einen Pull-Down-Widerstand R3 lässt sich ein definierter Zustand bei inaktiver Ansteuerung des Schaltelements 32 einstellen.
Bei dem in 8 gezeigten Schaltplan ist der Bereich um das Schaltelement 32 identisch zu der in 5 gezeigten Ausführungsform, bei der das Schaltelement 32 durch einen PNP-Transistor gebildet ist. Es ist klar, dass hier auch eine andere Ausgestaltung des Schaltelements 32 zur Anwendung kommen kann, bspw. gemäß den Ausführungsformen der 6 und 7.
Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ist die Schaltung 30 zwischen dem Aktivierungsschalter 33 und dem Schaltelement 32 mit einem elektrischen Zustandsspeicherbaustein 35 ausgestattet, der in 8 auch als IC2 bezeichnet ist und bei dem es sich bspw. um ein Bauteil des Typs 74HCT74 handeln kann. Der Zustandsspeicherbaustein 35 ist ausgangsseitig mit dem Schaltelement 32 und eingangsseitig mit dem Aktivierungsschalter 33 gekoppelt. Die Einbindung bzw. Verschaltung des Zustandsspeicherbausteins 35 erfolgt dabei so, dass eine Betätigung des Aktivierungsschalters 33, der in 8 außerdem mit SW2 bezeichnet ist, den Zustandsspeicherbaustein 35 so ansteuert, dass dieser in einen Aktivierungszustand umschaltet. In diesem Aktivierungszustand steuert der Zustandsspeicherbaustein 35 dann das Schaltelement 32 so an, dass es die elektrische Verbindung zwischen Signalanschluss SA und Potentialanschluss PA trennt. In der Folge liegt dann am Signalanschluss SA das Belegungssignal an.
Im Beispiel der 8 ist für eine erfolgreiche Betätigung des Aktivierungsschalters 33 außerdem die Betätigung eines Bestätigungsschalters 36 erforderlich, der in 8 außerdem mit SW3 bezeichnet ist.
In 8 ist außerdem ein Deaktivierungsschalter 37 gezeigt, der auch mit SW4 bezeichnet ist und dessen Betätigung den Zustandsspeicherbaustein 35 in einen Deaktivierungsschaltzustand umschaltet. Auch hier ist für eine wirksame Betätigung des Deaktivierungsschalters 37 gleichzeitig eine Betätigung des Bestätigungsschalters 36 erforderlich. Im Deaktivierungszustand steuert der Zustandsspeicherbaustein 35 das Schaltelement 32 so an, dass die elektrische Verbindung zwischen Potentialanschluss PA und Signalanschluss SA wieder hergestellt wird. In der Folge liegt am Signalanschluss wieder das Nichtbelegungssignal an. Desweiteren ist im Beispiel der 8 vorgesehen, dass der Zustandsspeicherbaustein 35 so in die Schaltung 30 eingebunden ist, dass der Deaktivierungsschaltzustand beim Einschalten der Fahrzeugsteuereinrichtung 8, also beim Anlegen der entsprechenden Potentiale an den Potentialanschluss PA und den Masseanschluss MA automatisch vorliegt. Erreicht wird dies durch eine Set-Reset-Anordnung 38 mit zwei Filterkondensatoren C11 und C12 und zwei Pull-Up-Widerständen R3 und R4 und mit einem Reset-Controller 39, der in 8 auch mit IC3 bezeichnet ist und der bspw. vom Typ ADM811 sein kann. Der Reset-Controller 39 wird im Beispiel der 8 auch dazu genutzt, um über den Deaktivierungsschalter 37 in Verbindung mit dem Bestätigungsschalter 36 den Zustandsspeicherbaustein 35 zum Umschalten in den Deaktivierungsschaltzustand anzusteuern.
Zusätzlich zu der Steuerleitung 34, über die z. Bsp. in Verbindung mit einem Mikrocontroller der Schaltzustand des Zustandsspeicherbausteins 35 zum Herstellen und Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss PA und Signalanschluss SA geprüft werden kann, sind im Beispiel der 8 außerdem zwei weitere Steuerleitungen, nämlich eine Aktivierungssteuerleitung 40 und eine Deaktivierungssteuerleitung 41 vorgesehen, über die z. Bsp. ein Mikrocontroller den Zustandsspeicherbaustein 35 zum Umschalten zwischen seinen Schaltzuständen ansteuern kann.
In 8 sind außerdem mehrere Filterkondensatoren C2, C3, C4, C5 für die Spannungsversorgung vorgesehen.
Die in 9 gezeigte Ausführungsform baut auf der in 8 gezeigten Ausführungsform auf, ist jedoch durch eine elektronische Ansteuereinrichtung 42 ergänzt, die zwischen dem jeweiligen Aktivierungsschalter 33, der in 9 nicht mehr dargestellt ist, und dem Zustandsspeicherbaustein 35 angeordnet ist. Bei dieser Ansteuereinrichtung 42 handelt es sich im einfachsten Fall um einen Mikrocontroller. Alternativ eignet sich hierzu jedoch auch eine andere geeignete Steuerlogik. Die Ansteuereinrichtung 42 ist dabei so ausgestaltet bzw. in die Schaltung 30 eingebunden, dass eine Betätigung des nicht gezeigten Aktivierungsschalters 33, ggf. in Verbindung mit einer Betätigung des Bestätigungsschalters 36, die Ansteuereinrichtung 42 so ansteuert, dass diese ihrerseits den Zustandsspeicherbaustein 35 zum Umschalten in den Aktivierungsschaltzustand ansteuert. Ebenso kann eine Betätigung des Deaktivierungsschalters 37, ggf. in Verbindung mit einer Betätigung des Bestätigungsschalters 36, die Ansteuereinrichtung 42 dazu veranlassen, den Zustandsspeicherbaustein 35 zum Umschalten in den Deaktivierungsschaltzustand anzusteuern.
Im Beispiel der 9 ist die Schaltung 30 außerdem mit einem elektronischen Kopplungsbaustein 43 ausgestattet, der in 9 außerdem mit IC4 bezeichnet ist und der bspw. vom Typ ADUM1402 sein kann. Demnach handelt es sich bevorzugt um einen digitalen Koppler. Alternativ kann es sich beim Kopplungsbaustein 43 auch um einen Optokoppler handeln. Jedenfalls ist der Kopplungsbaustein 43 zwischen der Ansteuereinrichtung 42 und dem Zustandsspeicherbaustein 35 angeordnet, so dass die Eingangsseite des Kopplungsbausteins 43 mit der Ansteuereinrichtung 42 gekoppelt ist, während die Ausgangsseite des Kopplungsbausteins 43 mit dem Zustandsspeicherbaustein 35 gekoppelt ist. Innerhalb des Kopplungsbausteins 43 erfolgt eine galvanische Trennung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite, die mit einer Potentialtrennung einhergeht. Die Ansteuerung des Zustandsspeicherbausteins 35 mittels der Ansteuereinrichtung 42 erfolgt somit durch den Kopplungsbaustein 43 hindurch.
Die Ansteuereinrichtung 42 ist im Beispiel der 9 außerdem mit einer Schalterprüfleitung 44 ausgestattet, die mit einem zum Signalanschluss SA führenden Ausgang des Schaltelements 32 elektrisch verbunden ist. Sofern das Schaltelement 32 ein PNP-Transistor ist, handelt es sich bei besagtem Ausgang um den Kollektoranschluss des Transistors. Über die Schalterprüfleitung 44 kann die Ansteuereinrichtung 42 überwachen, welches Signal am Signalanschluss SA aktuell anliegt. Insbesondere kann dadurch die Funktion der gesamten Schaltung 30 diesbezüglich überprüft werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Ansteuereinrichtung 42 eine Speicherprüfleitung 45 aufweisen, die mit einem zum Zustandsspeicherbaustein 35 führenden Eingang des Schaltelements 32 elektrisch verbunden ist. Sofern das Schaltelement 32 wie im Beispiel der 9 ein PNP-Transistor ist, handelt es sich bei besagtem Eingang um den Basisanschluss des Schaltelements 32. Mit Hilfe der Speicherprüfleitung 45 kann die Ansteuereinrichtung 42 überprüfen, welchen Zustand der Zustandsspeicherbaustein 35 aktuell besitzt. Somit kann die Funktion der Schaltung 30 von den manuell betätigbaren Bedienelementen 27, die bspw. den Schaltern 33, 36 und 37 entsprechen, bis einschließlich zum Zustandsspeicherbaustein 35 von der Ansteuereinrichtung 42 überprüft werden. Die Übertragung der Signale der Prüfleitungen 44 und 45 zur Ansteuereinrichtung 42 erfolgt ebenfalls potentialgetrennt durch den Kopplungsbaustein 43 hindurch.
Im Einzelnen erfolgt mit Hilfe der Ansteuereinrichtung 42 das Setzen und Rücksetzen des Ausgangs Q1 des Zustandsspeicherbausteins 35 nicht wie im Beispiel der 8 über die Set-Reset-Eingänge PS1 und CL1, sondern über den Dateneingang D1 und den Takteingang CK1. Das Signal LSDAT1 der Ansteuereinrichtung 42 kann den Zustand 0 und 1 annehmen. Mit dem Signal LSWR1 der Ansteuereinrichtung 42, das einem Schreibpuls CK1 entspricht, wird der Zustand von LSDAT1 am Dateneingang D1 in den Speicher des Zustandsspeicherbausteins 35 geschrieben. Der Ausgang Q1 nimmt danach den Zustand von LSDAT1 ein. Die Signale LSDAT1 und LSWR1 nehmen über die Pull-Up-Widerstände R9 und R10 bei einem Spannungsausfall und bei einem Reset der Ansteuerung einen definierten Zustand ein. Zur Vermeidung von Potentialproblemen sind der zum Mikrocontroller bzw. zur Ansteuereinrichtung 42 führende Bereich und der zum Schaltelement 32 führende Bereich der Schaltung 30 durch den Kopplungsbaustein 43 potentialgetrennt. Über diesen Kopplungsbaustein 43 werden auch die Signale LS1_ON und LS1_SWT zur Zustandsüberwachung über die vorstehend genannten Prüfleitungen 44, 45 an die Ansteuereinrichtung 42 übertragen. Da der Zustand des Zustandsspeicherbausteins 35 bei Ausfall der Ansteuereinrichtung 42 nicht mehr geändert werden kann, dient der Reset-Controller 39, IC3, nicht nur zur Überwachung der Spannung VNB1, sondern auch zur Not-Aus-Funktion, um das Schaltelement 32 zurücksetzen zu können. Außerdem ist hierzu ein Notausschalter 46 vorgesehen, der in 9 mit SW1 bezeichnet ist.
Über einen weiteren Optokoppler 47, der in 9 außerdem mit IC5 bezeichnet ist und der bspw. vom Typ LTV826 sein kann, werden der Zustand der Spannung VNB1, nämlich das Signal NB_ON1 und der Zustand des Notausschalters 46 über das Signal NB_NOT zur Überwachung an die Ansteuereinrichtung 42 gemeldet. Die Widerstände R7 und R8 dienen zur Stromeinstellung der Leuchtdioden des Optokopplers 47. Die Filterkondensatoren C6 und C7 sind in die Spannungsversorgung des Kopplungsbausteins 43 eingebunden. Über eine manuelle Betätigung des Notausschalters 46 erfolgt dann ein Rücksetzen des Speicherausgangs Q1, um am Signalanschluss SA das Nichtbelegungssignal zu erzeugen. Die Widerstände R5 und R6 dienen wieder zur Ansteuerung des Schaltelements 32 über den Speicherausgangs Q1.
In 10 ist angedeutet, dass in der Schaltung der 8 und 9 anstelle des PNP-Transistors auch ein P-Kanal-FET-Transistor zur Realisierung des Schaltelements 32 verwendet werden kann.
Die Ansteuereinrichtung 42, die insbesondere durch einen Mikrocontroller gebildet ist, kann zweckmäßig auch das Vorliegen wenigsten einer Zusatzbedingung überwachen, derart, dass eine Betätigung des Aktivierungsschalters 33, ggf. in Verbindung mit einer Betätigung des Bestätigungsschalters 36, nur dann zum Umschalten des Zustandsspeicherbausteins 35 führt, wenn die jeweilige Zusatzbedingung erfüllt ist. Beispielsweise kann eine in 1 angedeutete Sitzbelegungserkennung 48 vorgesehen sein, die überwacht, ob eine Person auf dem Fahrzeugsitz 17 Platz genommen hat. In der Logik der Ansteuereinrichtung 42 kann nun hinterlegt sein, dass das Belegungssignal am Signalanschluss SA nur dann angelegt sein darf, wenn auch der Fahrzeugsitz 17 belegt ist.
In 1 ist eine derartige Sitzbelegungserkennung 48 angedeutet, die auf geeignete Weise mit der Ansteuereinrichtung 42 gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Sitzbelegungserkennung 48 einen Schalter oder einen Drucksensor oder dergleichen aufweisen, der dann betätigt wird, wenn eine Person auf dem Sitzkissen 18 Platz nimmt.
Zusätzlich oder alternativ kann die Ansteuereinrichtung 42 mit einer von der Fahrzeugsteuereinrichtung 8 unabhängigen Neigungssensorik gekoppelt sein, um eine horizontale Ausrichtung des Fahrzeugs 1 zu überwachen. Auch hier kann vorgesehen sein, dass nur dann das Belegungssignal am Signalanschluss SA angelegt wird, wenn das Fahrzeug 1 horizontal ausgerichtet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Ansteuereinrichtung 42 bei einer Betätigung des Aktivierungsschalters 33 oder des Deaktivierungsschalters 37 überwachen, ob zusätzlich auch der Bestätigungsschalter 36 innerhalb eines vorbestimmten Zeitfensters betätigt wird, um eine beabsichtigte Aktivierung oder Deaktivierung von einer versehentlichen Aktivierung oder Deaktivierung zu unterscheiden.
Obwohl in den Beispielen der 4 bis 10 die Schaltung 30 nur für eine einzige Schnittstelle 20 widergegeben ist, kann die Bedieneinheit 25, wenn sie an zwei oder mehr Schnittstellen 20 angeschlossen ist, zwei oder mehr quasi identische Schaltungen 30 besitzen, um eine entsprechende Redundanz zu realisieren. Zweckmäßig ist dabei vorgesehen, dass im Hinblick auf die in 9 gezeigte Ausführungsform der Schaltung 30 zumindest der in der rechten Hälfte erkennbare Bereich, der von der Schnittstelle 20 bis einschließlich zum Zustandsspeicherbaustein 35 führt, redundant vorgesehen ist, während der in 9 links erkennbare Bereich der Schaltung 30, der die Ansteuereinrichtung 42 und den Kopplungsbaustein 43 umfasst, für die zwei oder mehr redundanten Systeme gemeinsam vorgesehen sein kann. Bevorzugt ist jedoch bei einem redundanten System auch der in 9 links erkennbare Bereich der Schaltung 30, der die Ansteuereinrichtung 42 und den Kopplungsbaustein 43 umfasst, für jede der Schnittstellen 20 separat ausgeführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/106767 A2 [0002]
US 7740099 B2 [0002]
WO 2010/053740 A1 [0002]

Claims

Dynamisch balancierendes Fahrzeug (1), – mit einem Fahrgestell (2), – mit mindestens zwei Rädern (3) zum Abstützen des Fahrgestells (2) auf einem Untergrund (4), die am Fahrgestell (2) um eine gemeinsame Raddrehachse (5) drehbar gelagert sind, – mit einer Antriebseinrichtung (6), die mit den Rädern (3) antriebsgekoppelt ist, – mit einer Fahrzeugsteuereinrichtung (8) zum Ansteuern der Antriebseinrichtung (6), die einen aktivierbaren und deaktivierbaren Balancemodus aufweist, – wobei die Fahrzeugsteuereinrichtung (8) bei aktiviertem Balancemodus die Antriebseinrichtung (6) zum Balancieren, zum positiven und negativen Beschleunigen und zum Lenken des Fahrzeugs (1) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, – dass die Fahrzeugsteuereinrichtung (8) wenigstens eine elektromechanische Schnittstelle (20) aufweist, an die eine elektronische Belegungserkennungseinrichtung (21) zum Erkennen einer Belegung des Fahrzeugs (1) mit einer Person anschließbar ist, – dass die Fahrzeugsteuereinrichtung (8) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie nur dann den Balancemodus aktiviert, wenn sie über die jeweilige Schnittstelle (20) ein die Belegung des Fahrzeugs (1) mit einer Person signalisierendes Belegungssignal erhält, – dass eine Bedieneinheit (25) vorgesehen ist, die wenigstens ein manuell betätigbares Bedienelement (27) aufweist und die an wenigstens eine solche Schnittstelle (20) angeschlossen ist, – dass die Bedieneinheit (25) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie bei einer Betätigung des wenigstens einen Bedienelements (27) das Belegungssignal erzeugt und der jeweiligen Schnittstelle (20) zuführt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die jeweilige Schnittstelle (20) einen Masseanschluss (MA), einen Potentialanschluss (PA) und einen Signalanschluss (SA) aufweist, – dass das Belegungssignal nicht vorliegt, wenn der Signalanschluss (SA) mit dem Potentialanschluss (PA) elektrisch verbunden ist, – dass das Belegungssignal vorliegt, wenn die elektrische Verbindung zwischen Signalanschluss (SA) und Potentialanschluss (PA) getrennt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (25) eine elektrische Schaltung (30) aufweist, die an den Potentialanschluss (PA), den Masseanschluss (MA) und den Signalanschluss (SA) angeschlossen ist und die bei unbetätigtem Bedienelement (27) den Potentialanschluss (PA) elektrisch mit dem Signalanschluss (SA) verbindet und bei betätigtem Bedienelement (27) die elektrische Verbindung zwischen Potentialanschluss (PA) und Signalanschluss (SA) trennt.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (30) wenigstens einen mechanischen Schalter (31) zum Herstellen und Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss (PA) und Signalanschluss (SA) aufweist, der das wenigstens eine Bedienelement (27) bildet.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (30) wenigstens ein elektronisches Schaltelement (32) zum Herstellen und Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss (PA) und Signalanschluss (SA) aufweist, das über wenigstens einen mechanischen Aktivierungsschalter (33) ansteuerbar ist, der wenigstens ein Bedienelement (27) bildet.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schaltung (30) einen elektrischen Zustandsspeicherbaustein (35) aufweist, der ausgangsseitig mit dem Schaltelement (32) und eingangsseitig mit dem jeweiligen Aktivierungsschalter (33) gekoppelt ist, – dass der Zustandsspeicherbaustein (35) so in die Schaltung (30) eingebunden ist, dass eine Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters (33) den Zustandsspeicherbaustein (35) zum Umschalten in einen Aktivierungsschaltzustand ansteuert, in dem er das Schaltelement (32) zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss (PA) und Signalanschluss (SA) ansteuert.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, – dass der Zustandsspeicherbaustein (35) durch eine Betätigung eines mechanischen Deaktivierungsschalters (37) in einen Deaktivierungsschaltzustand umschaltet, in dem er das Schaltelement (32) zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen Potentialanschluss (PA) und Signalanschluss (SA) ansteuert, – dass der Zustandsspeicherbaustein (35) so in die Schaltung (30) eingebunden ist, dass dieser Deaktivierungsschaltzustand beim Einschalten der Potentiale am Potentialanschluss (PA) und am Masseanschluss (MA) automatisch vorliegt.
Fahrzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (30) eine elektronische Ansteuereinrichtung (42) aufweist, die zwischen dem wenigstens einen Aktivierungsschalter (33) und dem Zustandsspeicherbaustein (35) angeordnet ist, so dass eine Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters (33) die Ansteuereinrichtung (42) so ansteuert, dass sie den Zustandsspeicherbaustein (35) zum Umschalten in den Aktivierungsschaltzustand ansteuert.
Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (30) einen elektronischen Kopplungsbaustein (43) aufweist, der zwischen der Ansteuereinrichtung (42) und dem Zustandsspeicherbaustein (35) angeordnet ist, dessen Eingangsseite mit der Ansteuereinrichtung (42) gekoppelt ist, dessen Ausgangsseite mit dem Zustandsspeicherbaustein (35) gekoppelt ist und dessen Eingangsseite galvanisch von der Ausgangsseite getrennt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (42) über eine Schalterprüfleitung (44) mit einem zum Signalanschluss (SA) führenden Ausgang des Schaltelements (32) elektrisch verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (42) über eine Speicherprüfleitung (45) mit einem zum Zustandsspeicherbaustein (35) führenden Eingang des Schaltelements (32) elektrisch verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (42) das Vorliegen wenigstens einer Zusatzbedingung überwacht und bei einer Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters (33) nur dann den Zustandsspeicherbaustein (35) zum Umschalten in den Aktivierungsschaltzustand ansteuert, wenn die jeweilige Zusatzbedingung vorliegt.
Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, – dass das Fahrgestell (2) einen Fahrzeugsitz (17) trägt, – dass eine Sitzbelegungserkennung (48) vorgesehen ist, – dass die Ansteuereinrichtung (42) als Zusatzbedingung die Belegung des Fahrzeugsitzes (17) überwacht, so dass eine Betätigung des jeweiligen Aktivierungsschalters (33) nur dann den Zustandsspeicherbaustein (35) zum Umschalten in den Aktivierungsschaltzustand ansteuert, wenn der Fahrzeugsitz (17) belegt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, – dass die Fahrzeugsteuereinrichtung (8) mehrere derartige Schnittstellen (20) aufweist, – dass die Bedieneinheit (25) an wenigstens zwei solche Schnittstellen (20) angeschlossen ist, – dass die Schaltung (30) für die beiden Schnittstellen (20) redundant ausgestaltet ist.
Bedieneinheit für ein Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, – wobei die Bedieneinheit (25) wenigstens ein manuell betätigbares Bedienelement (27) aufweist und an wenigstens eine Schnittstelle (20) einer Fahrzeugsteuereinrichtung (8) anschließbar ist, an die statt der Bedieneinheit (25) eine elektrische Belegungserkennungseinrichtung (21) zum Erkennen einer Belegung des Fahrzeugs (1) mit einer Person anschließbar ist, die an der jeweilige Schnittstelle (20) ein die Belegung des Fahrzeugs (1) mit einer Person signalisierendes Belegungssignal anlegt, wenn das Fahrzeug (1) durch eine Person belegt ist, – dass die Bedieneinheit (25) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie bei einer Betätigung des wenigstens einen Bedienelements (27) das Belegungssignal erzeugt und der jeweiligen Schnittstelle (20) zuführt.