DE102017217103A1 - Dynamically balancing vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisch balancierendes Fahrzeug (1), das ein Fahrgestell (2), das mit wenigstens zwei mittels Elektromotor (8) angetriebene, um eine gemeinsame Raddrehachse (6) drehbare Räder (5) ausgestattet ist, einen auf dem Fahrgestell (2) angeordneten Fahrzeugsitz (10), eine Steuereinrichtung (9) zum Ansteuern der Elektromotoren (8) zum Balancieren, Beschleunigen, Bremsen und Lenken des Fahrzeugs (1), und ein an einer Vorderseite (12) des Fahrgestells (2) ein Trittbrett (11) aufweist.
Die Stabilität des Fahrbetriebs des Fahrzeugs (1) lässt sich verbessern, wenn der Fahrzeugsitz (10) und das Trittbrett (11) relativ zum Fahrgestell (2) beweglich angeordnet sind und wenn eine Wippe (17) um eine parallel zur Raddrehachse (6) verlaufende Wippenschwenkachse (18) schwenkbar am Fahrgestell (2) angeordnet ist, die das Trittbrett (11) und den Fahrzeugsitz (10) zum Ausgleich von Drehmomenten um die Wippenschwenkachse (18) koppelt.
The present invention relates to a dynamically balancing vehicle (1) comprising a chassis (2) equipped with at least two wheels (5) driven by an electric motor (8) and rotatable about a common wheel rotation axis (6). 2) arranged vehicle seat (10), a control device (9) for driving the electric motors (8) for balancing, accelerating, braking and steering of the vehicle (1), and at a front side (12) of the chassis (2) a running board ( 11).
The stability of the driving operation of the vehicle (1) can be improved if the vehicle seat (10) and the running board (11) are arranged to be movable relative to the chassis (2) and if a rocker (17) extends around a wheel axis parallel to the wheel axis (6) Rocker pivot (18) is pivotally mounted on the chassis (2) which couples the footboard (11) and the vehicle seat (10) to compensate for torques about the rocker pivot axis (18).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisch balancierendes Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a dynamically balancing vehicle having the features of the preamble of
Ein dynamisch balancierendes Fahrzeug besitzt im Allgemeinen 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 eine Trittfläche, auf die ein Fahrzeugführer stehen kann. Die Steuerungseinrichtung steuert den jeweiligen Antrieb so an, dass das Fahrzeug selbsttätig 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.A dynamically balancing vehicle generally has a chassis that is supported by at least one wheel on a ground, a drive for driving the at least one wheel, a tilt sensor and a control device. These vehicles are used either with a single wheel or with multiple wheels, preferably with exactly two wheels, but then rotate about a common Raddrehachse extending parallel to a vehicle transverse axis. Usually, the chassis has a tread on which a driver can stand. The control device controls the respective drive so that the vehicle is automatically balanced. For this purpose, inter alia, an angle of inclination of the vehicle longitudinal axis relative to a horizontal plane extending perpendicular to the gravitational direction is determined. The control device now tries permanently by appropriate control of the drive to reset this inclination angle to the value zero. The driver can now change the inclination of the chassis relative to the horizontal plane by displacing its body center of gravity, whereby it comes depending on the angle of inclination to an acceleration or deceleration of the vehicle.
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 üblicherweise 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 eine vom Fahrzeugführer betätigbare Lenkstange aufweisen, die über ein Lenklager am Fahrgestell um eine parallel zu einer Fahrzeuglängsachse verlaufende Lenkachse schwenkbar gelagert ist.In such a vehicle having exactly two wheels which rotate about a common Raddrehachse, a separate drive is provided for each wheel. Furthermore, a steering device is usually provided for generating steering commands. Depending on the steering command, the drives for the two wheels can be operated differently, resulting in a corresponding steering operation of the vehicle. Such a steering device may comprise, for example, an operable by the driver handlebar, which is pivotally mounted via a steering bearing on the chassis about a parallel to a vehicle longitudinal axis steering axis.
Bekannt geworden sind derartige dynamisch balancierende Fahrzeuge für stehende Fahrzeugführer unter der Bezeichnung „Segway“ des Herstellers Segway Incorporated.Such dynamically balancing vehicles for stationary vehicle drivers have become known under the name "Segway" of the manufacturer Segway Incorporated.
Aus der
Da bei einem sitzenden Fahrzeugführer der Körperschwerpunkt sehr viel niedriger ist als bei stehendem Fahrzeugführer, wirkt sich eine Verlagerung des Körperschwerpunkts weniger deutlich auf den Fahrzeugschwerpunkt und somit deutlich weniger auf den Neigungswinkel des Fahrzeugs aus. Außerdem ist bei einem sitzenden Fahrzeugführer im Wesentlichen nur noch der Oberkörper beweglich, um den Körperschwerpunkt und damit den Fahrzeugschwerpunkt zu verändern. Dementsprechend ist die Verlagerung des Körperschwerpunkts 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 Körperschwerpunkt deutlich besser verlagern, wodurch die Beeinflussung des Neigungswinkels entsprechend verstärkt wird. In der Folge reagiert das Fahrzeug mit erhöhter Dynamik.Since in a seated driver, the center of gravity is much lower than when the driver is stationary, a shift of the body center of gravity affects less clearly on the vehicle's center of gravity and thus significantly less on the inclination angle of the vehicle. In addition, in a seated driver essentially only the upper body is movable to change the center of gravity and thus the center of gravity of the vehicle. Accordingly, the displacement of the body center of gravity and thus the influence of the inclination angle in such a dynamically balancing vehicle-seated vehicle is considerably reduced. To remedy this situation, it is provided in the known vehicle, adjustably attach the vehicle seat on the chassis in the vehicle longitudinal axis. As a result, the driver can shift his body center of gravity significantly better, whereby the influence of the inclination angle is amplified accordingly. As a result, the vehicle reacts with increased dynamics.
Um den Fahrzeugsitz nun relativ zum Fahrgestell bewegen zu können, ist aus der
Ein gattungsgemäßes Fahrzeug ist aus der
Bei auf dem Fahrzeugsitz sitzendem Fahrzeugführer ergibt sich eine andere Massenverteilung innerhalb des Fahrzeugs als bei einem auf einem Trittbrett stehenden Fahrzeugführer. Die räumliche Massenverteilung beeinflusst die Trägheit des Fahrzeugs bezüglich der Raddrehachse, was sich insbesondere auf die Balancefähigkeit des Fahrzeugs auswirken kann. Dies wird insbesondere dann deutlich, wenn das Fahrzeug zusätzlich an einer Vorderseite des Fahrgestells mit einem Trittbrett ausgestattet ist, auf dem der auf dem Fahrzeugsitz sitzende Fahrzeugführer seine Füße abstellen kann. Hierdurch vergrößert sich die Massenträgheit des Fahrzeugs signifikant. In der Folge besteht die Gefahr, dass das Fahrzeug bei konstanter Geschwindigkeit und bei einem Gefälle, insbesondere bei langsamer Fahrt, etwa im Bereich der Schrittgeschwindigkeit, in Schwingungen um die Raddrehachse gerät. Im Resonanzfall können diese Schwingungen vergleichsweise große Amplituden erreichen, was für den Fahrzeugführer unkomfortabel ist. Im Extremfall kann das Fahrzeug dabei Schaden nehmen. Ebenso lassen sich dann Fahrfehler und Unfälle nicht mehr ausschließen.When sitting on the vehicle seat driver results in a different mass distribution within the vehicle as in a standing on a running board driver. The spatial mass distribution influences the inertia of the vehicle with respect to the wheel axis of rotation, which in particular can affect the vehicle's ability to balance. This is particularly evident when the vehicle is additionally equipped at a front of the chassis with a running board on which the driver sitting on the vehicle seat can park his feet. This significantly increases the inertia of the vehicle. As a result, there is the danger that the vehicle at constant speed and on a slope, especially at slow speeds, about in the range of walking speed, in vibration around the wheel rotation axis. At resonance, these vibrations can reach comparatively large amplitudes, which is uncomfortable for the driver. In extreme cases, the vehicle can be damaged. Likewise, driving errors and accidents can no longer be ruled out.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein derartiges dynamisch balancierendes Fahrzeug eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Schwingungsneigung während des Fahrbetriebs reduziert ist.The present invention is concerned with the problem of providing for such a dynamically balancing vehicle an improved embodiment, which is particularly characterized in that the tendency to oscillate is reduced during driving.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Fahrzeugsitz und das Trittbrett miteinander zu koppeln und nach Art einer Waage oder Schaukel auf dem Fahrgestell anzuordnen. Hierzu können Fahrzeugsitz und Trittbrett am Fahrgestell um eine Schwenkachse verschwenken, die im Folgenden als Wippenschwenkachse bezeichnet wird. Die Kopplung von Trittbrett und Fahrzeugsitz erfolgt zum Ausgleichen von Drehmomenten um die Wippenschwenkachse. Gewichtskräfte am Trittbrett erzeugen um die Wippenschenkachse ein nach vorn drehendes Drehmoment. Gewichtskräfte am Fahrzeugsitz erzeugen um die Wippenschwenkachse ein nach hinten drehendes Drehmoment. Durch die Drehmoment ausgleichende Kopplung von Trittbrett und Fahrzeugsitz kann der Fahrzeugführer, wenn er auf dem Fahrzeugsitz und dem Trittbrett Platz genommen hat, sein Gewicht bezüglich der Wippenschwenkachse ausbalancieren. Für das Fahrzeug bedeutet dies, dass im Wesentlichen das gesamte Gewicht des Fahrzeugführers zentral über die Wippenschwenkachse in das Fahrgestell eingeleitet wird. Fahrzeugsitz und Trittbrett bilden quasi eine Schaukel oder Waage bezüglich der Wippenschwenkachse. Ein diese Schaukel nach hinten kippendes Drehmoment, das durch die auf den Fahrzeugsitz einwirkende Gewichtskraft erzeugt wird, wird dabei durch ein diese Schaukel nach vorn kippendes Drehmoment, das durch die am Trittbrett wirkende Gewichtskraft erzeugt wird, kompensiert. Insoweit lassen sich durch die Schaukel Drehmomente bezüglich der Wippenschwenkachse ausbalancieren bzw. ausgleichen.The invention is based on the general idea to couple the vehicle seat and the footboard together and to arrange on the chassis in the manner of a scale or swing. For this purpose, the vehicle seat and footboard on the chassis can pivot about a pivot axis, which is referred to below as a rocker pivot axis. The coupling of footboard and vehicle seat is done to compensate for torques about the rocker pivot axis. Weight forces on the footboard generate a forward-rotating torque around the rocker arm axis. Weight forces on the vehicle seat generate around the rocker pivot axis a backward rotating torque. Through the torque-balancing coupling of footboard and vehicle seat, the driver, when seated on the vehicle seat and footboard, can balance his weight with respect to the rocker pivot axis. For the vehicle, this means that substantially the entire weight of the driver is centrally introduced via the rocker pivot axis in the chassis. The vehicle seat and footboard are virtually a swing or scale with respect to the rocker pivot axis. A rocker tipping this backward torque, which is generated by the force acting on the vehicle seat weight, it is compensated by a swing this forward tilting torque, which is generated by the force acting on the footboard weight. In that regard, can be balanced by the swing torques with respect to the rocker pivot axis and compensate.
Es hat sich gezeigt, dass sich das erfindungsgemäße Fahrzeug extrem ruhig und quasi ohne Schwingungstendenz fahren lässt, wenn der Fahrzeugführer die besagte Schaukel ausbalanciert hat. Dies trifft insbesondere auch für den Fall zu, dass das Fahrzeug mit konstanter und niedriger Geschwindigkeit entlang eines Gefälles fährt. Dieser vorteilhafte Effekt wird darauf zurückgeführt, dass durch die beschriebene Schaukel Trägheitsmomente um die Raddrehachse signifikant reduziert werden können. Derartige Trägheitsmomente können insbesondere bei langsamer Fahrt entlang eines Gefälles, beispielsweise aufgrund eines Spiels im Antriebsstrang und/oder durch ein periodisches Wechseln von Schubbetrieb und Bremsbetrieb der Elektromotoren, besagte Schwingungen auslösen. Beim Beschleunigen und beim Bremsen entstehen diese Schwingungen dagegen nicht. Durch die Schaukel ergibt sich eine ähnliche Gewichtsverteilung am Fahrzeug, wie sie auch bei einem auf dem Trittbrett stehenden Fahrzeugführer auftritt. Und bei stehendem Fahrzeugführer wurde das Auftreten derartiger Schwingungen bisher nicht beobachtet.It has been found that the vehicle according to the invention can be driven extremely quietly and virtually without oscillation tendency when the driver has balanced said swing. This is especially true in the event that the vehicle travels at a constant and low speed along a slope. This advantageous effect is attributed to the fact that inertia moments about the wheel axis of rotation can be significantly reduced by the described swing. Such moments of inertia can trigger said oscillations, in particular during slow driving along a gradient, for example due to play in the drive train and / or due to a periodic change of overrun operation and braking operation of the electric motors. When accelerating and braking, however, these vibrations do not arise. The swing results in a similar weight distribution on the vehicle, as occurs even when standing on the running board driver. And when the driver was the occurrence of such vibrations has not been observed.
Zur Realisierung dieser Schaukel schlägt die Erfindung vor, den Fahrzeugsitz und das Trittbrett relativ zum Fahrgestell beweglich anzuordnen und über eine Wippe miteinander zu verbinden. Diese Wippe ist dabei um die parallel zur Raddrehachse verlaufende Wippenschwenkachse schwenkbar angeordnet. Die Wippe ist dabei so konzipiert, dass sie das Trittbrett und den Fahrzeugsitz zum Ausgleich von Drehmomenten um die Wippenschwenkachse koppelt. Vorwärts kippende Drehmomente, die am Trittbrett eingeleitet werden, werden durch rückwärts kippende Drehmomente ausgeglichen, die am Fahrzeugsitz eingeleitet werden. Hierzu ist die Wippenschwenkachse bezüglich der Fahrzeuglängsachse zwischen einem am Trittbrett angeordneten vorderen Krafteinleitzentrum und einem am Fahrzeugsitz angeordneten hinteren Krafteinleitzentrum angeordnet. Das jeweilige Krafteinleitzentrum ist ein gedachter Punkt, der die tatsächliche flächige Krafteinleitung durch die Füße am Trittbrett und durch das Gesäß am Fahrzeugsitz ersetzt.To realize this swing, the invention proposes to arrange the vehicle seat and the footboard movable relative to the chassis and to connect with each other via a rocker. This rocker is arranged pivotable about the parallel to the wheel axis extending rocker pivot axis. The rocker is designed so that it couples the footboard and the vehicle seat to compensate for torques about the rocker pivot axis. Forward tilting torques initiated on the footboard are compensated for by reverse tilting torques initiated at the vehicle seat. For this is the Rocker pivot axis arranged with respect to the vehicle longitudinal axis between a arranged on the running board front Krafteinleitzentrum and disposed on the vehicle seat rear Krafteinleitzentrum. The respective force introduction center is an imaginary point, which replaces the actual area force transmission through the feet on the running board and through the buttocks on the vehicle seat.
Die relativen Ortsangaben „vorne“ und „hinten“ beziehen sich auf eine Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs. Diese Fahrzeuglängsachse erstreckt sich senkrecht zur Raddrehachse und horizontal bei horizontal ausbalanciertem Fahrzeug. Die relativen Ortsangaben „unten“ und „oben“ beziehen sich auf das horizontal ausbalancierte Fahrzeug, in der eine Hochachse des Fahrzeugs vertikal verläuft. Oben ist dann von einem Untergrund, auf dem das Fahrzeug steht oder fährt, weggerichtet, während unten dem Untergrund zugewandt ist.The relative location "front" and "rear" refer to a vehicle longitudinal axis of the vehicle. This vehicle longitudinal axis extends perpendicular to the wheel axis and horizontal horizontally balanced vehicle. The relative locations "bottom" and "top" refer to the horizontally balanced vehicle in which a vertical axis of the vehicle is vertical. At the top is then directed away from a ground on which the vehicle is standing or driving, while facing down to the ground.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Wippe das Trittbrett so mit dem Fahrzeugsitz koppeln, dass eine den Fahrzeugsitz nach unten drückende Kraft eine das Trittbrett nach oben drückende Gegenkraft erzeugt. Auf diese Weise kann der auf dem Fahrzeugsitz sitzende Fahrzeugführer das Gewicht seiner Beine, die über die Füße auf dem Trittbrett abgestellt sind, ausgleichen.According to an advantageous embodiment, the rocker can couple the footboard to the vehicle seat such that a force pressing down on the vehicle seat generates a counterforce pushing the footboard upwards. In this way, sitting on the vehicle seat driver can balance the weight of his legs, which are placed over the feet on the running board.
Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass der Fahrzeugsitz und das Trittbrett jeweils insgesamt oder zumindest im Bereich der Verbindung mit der Wippe relativ zum Fahrgestell nach oben bzw. nach unten, also entlang der Hochachse des Fahrzeugs verstellbar angeordnet sind, wobei dann die Wippe das Trittbrett so mit Fahrzeugsitz koppelt, dass eine Verstellung des Fahrzeugsitzes nach unten eine Verstellung des Trittbretts nach oben bewirkt, jeweils relativ zum Fahrgestell. Hierdurch wird die vorstehend genannte Schaukelfunktion realisiert. Der Fahrzeugsitz, das Trittbrett und die Wippe bilden dann die Schaukel, die relativ zum Fahrgestell um die Wippenschwenkachse schaukelt bzw. schwenkbar angeordnet ist.Another embodiment proposes that the vehicle seat and the footboard are arranged in total or at least in the region of the connection with the rocker relative to the chassis up or down, so along the vertical axis of the vehicle adjustable, in which case the rocker the footboard so coupled with the vehicle seat, that an adjustment of the vehicle seat down causes an adjustment of the footboard upwards, respectively relative to the chassis. As a result, the above-mentioned rocking function is realized. The vehicle seat, the footboard and the rocker then form the swing, which is rocked relative to the chassis about the rocker pivot axis and pivotally mounted.
Grundsätzlich kann die Wippenschwenkachse unterhalb der Raddrehachse angeordnet sein. Eine bevorzugte Ausführungsform schlägt jedoch vor, die Wippenschwenkachse oberhalb der Raddrehachse anzuordnen. Dies vereinfacht extrem die Realisierung der Schaukelanordnung am Fahrzeug.In principle, the rocker pivot axis can be arranged below the wheel rotation axis. However, a preferred embodiment proposes to arrange the rocker pivot axis above the Raddrehachse. This greatly simplifies the realization of the swing arrangement on the vehicle.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Wippenschwenkachse in einem mittleren Längsabschnitt des Fahrzeugs, der sich über maximal ein Drittel oder maximal ein Viertel oder maximal ein Fünftel oder maximal ein Zehntel der in der Fahrzeuglängsachse verlaufenden Fahrgestelllänge mittig erstreckt, oberhalb der Raddrehachse angeordnet sein. Je geringer der bei horizontal ausgerichtetem Fahrzeug parallel zur Fahrzeuglängsachse gemessene Axialabstand zwischen der Wippenschwenkachse und der Raddrehachse ist, desto leichter kann das Fahrzeug horizontal ausbalanciert werden. Besonders vorteilhaft kann daher ebenfalls vorgesehen sein, dass sich die Wippenschwenkachse bezüglich der Fahrzeuglängsachse im Wesentlichen mittig am Fahrgestell, oberhalb der Raddrehachse befindet.According to an advantageous embodiment, the rocker pivot axis in a central longitudinal section of the vehicle, which extends over a maximum of a third or a maximum of a quarter or a maximum of one fifth or a maximum of one tenth extending in the vehicle longitudinal axis chassis length centrally, be arranged above the Raddrehachse. The smaller the axial distance between the rocker pivot axis and the wheel axis of rotation measured parallel to the vehicle longitudinal axis when the vehicle is oriented horizontally, the easier it is for the vehicle to be balanced horizontally. Therefore, it can also be provided with particular advantage that the rocker pivot axis is substantially centered on the chassis, above the wheel axis of rotation, with respect to the vehicle longitudinal axis.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Wippenschwenkachse bei horizontal ausgerichtetem Fahrzeug, und insbesondere bei stehendem Fahrzeug, senkrecht oberhalb der Raddrehachse angeordnet sein.In a particularly advantageous embodiment, the rocker pivot axis can be arranged vertically above the wheel rotational axis with horizontally oriented vehicle, and in particular when the vehicle is stationary.
Zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher die Wippe vor der Wippenschwenkachse mit dem Trittbrett und hinter der Wippenschwenkachse mit dem Fahrzeugsitz verbunden ist. Dies resultiert in einem extrem einfachen Aufbau zur Realisierung der Schaukel am Fahrzeug.It is expedient embodiment in which the rocker is connected to the footboard and behind the rocker pivot axis with the vehicle seat in front of the rocker pivot axis. This results in an extremely simple construction for realizing the swing on the vehicle.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Fahrzeugsitz in einem vor der Wippenschwenkachse liegenden vorderen Sitzbereich um eine parallel zur Raddrehachse verlaufende Sitzschwenkachse verschwenkbar am Fahrgestell gelagert sein. Ferner kann der Fahrzeugsitz in einem hinter der Wippenschwenkachse liegenden hinteren Sitzbereich mit der Wippe verbunden sein. Der Fahrzeugsitz ist somit insgesamt um die Sitzschwenkachse verschwenkbar am Fahrgestell gelagert. Da sich die Sitzschwenkachse im vorderen Sitzbereich befindet, ist der Fahrzeugsitz dadurch im hinteren Sitzbereich relativ zum Fahrgestell vertikal verstellbar, also entlang der Fahrzeughochachse. Somit ist der Fahrzeugsitz einerseits über den vorderen Sitzbereich am Fahrgestell gehalten, während er im hinteren Sitzbereich für die Schaukelfunktion vertikal zum Fahrgestell beweglich ist.According to another advantageous embodiment, the vehicle seat may be pivotably mounted on the chassis in a front seat area located in front of the rocker pivot axis about a seat pivot axis extending parallel to the wheel rotation axis. Furthermore, the vehicle seat may be connected to the rocker in a rear seating area located behind the rocker pivot axis. The vehicle seat is thus mounted in total pivotable about the seat pivot axis on the chassis. Since the seat pivot axis is located in the front seat area, the vehicle seat is thereby vertically adjustable in the rear seat area relative to the chassis, ie along the vehicle's vertical axis. Thus, the vehicle seat is held on the one hand on the front seat on the chassis while it is movable in the rear seating area for the swing function vertical to the chassis.
Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass der Fahrzeugsitz ein Sitzunterteil aufweist, das in einem vor der Wippenschwenkachse liegenden vorderen Sitzbereich um eine parallel zur Raddrehachse verlaufende Sitzschwenkachse verschwenkbar am Fahrgestell angeordnet ist. Der Fahrzeugsitz kann außerdem ein Sitzoberteil aufweisen, das auf dem Sitzunterteil parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Ferner ist hier die Wippe in einem hinter der Wippenschwenkachse liegenden hinteren Sitzbereich mit dem Sitzunterteil verbunden. Bei dieser Ausführungsform wird die Schaukelfunktion über das Sitzunterteil realisiert. Über das Sitzoberteil und dessen Längsverschiebbarkeit wird dagegen eine andere Funktion realisiert. Durch die Längsverschiebbarkeit des Sitzoberteils kann der Fahrzeugführer seine Sitzposition in der Fahrzeuglängsrichtung relativ zum Fahrgestell variieren, um das Beschleunigen bzw. das Abbremsen des Fahrzeugs signifikant zu verbessern. Hierdurch lässt sich das Fahrzeug mit erhöhter Dynamik beschleunigen und bremsen. Durch die Unterteilung des Fahrzeugsitzes in das Sitzoberteil und das Sitzunterteil lassen sich die beiden Funktionen voneinander trennen, was die Realisierung der Schaukelfunktion einerseits und der verbesserten Dynamik andererseits erleichtert.Another embodiment proposes that the vehicle seat has a seat bottom, which is arranged in a lying in front of the rocker pivot axis front seat area about a parallel to the wheel axis extending seat pivot axis pivotally mounted on the chassis. The vehicle seat may also have a seat top, which is arranged displaceably on the seat bottom parallel to the vehicle longitudinal direction. Further, here the rocker is connected in a lying behind the rocker pivot axis rear seat with the seat bottom. In this embodiment, the swing function is realized via the seat bottom. On the other hand, another function is realized via the seat top and its longitudinal displacement. Due to the longitudinal displaceability of the seat shell, the driver can vary his sitting position in the vehicle longitudinal direction relative to the chassis to the Accelerate or significantly improve the braking of the vehicle. This allows the vehicle to accelerate and brake with increased dynamics. By dividing the vehicle seat into the seat shell and the seat base, the two functions can be separated from each other, which facilitates the realization of the swing function on the one hand and the improved dynamics on the other.
Alternativ wäre grundsätzlich auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher die Wippe in einem hinter der Wippenschwenkachse liegenden hinteren Sitzbereich mit dem Sitzoberteil verbunden ist. Um hierbei die Längsverstellbarkeit des Sitzoberteils weiterhin gewährleisten zu können, ist eine entsprechende Kopplung zwischen Wippe und Sitzoberteil erforderlich, die eine entsprechende Flexibilität und/oder Verstellbarkeit ermöglicht. Beispielsweise ist denkbar, dass eine Verbindungsstelle, die das Sitzoberteil mit der Wippe verbindet, eine Relativverstellung zwischen Wippe und Sitzoberteil in der Fahrzeuglängsrichtung ermöglicht.Alternatively, in principle, an embodiment would be conceivable in which the rocker is connected in a lying behind the rocker pivot axis rear seat with the seat shell. In order to continue to ensure the longitudinal adjustability of the seat shell, a corresponding coupling between rocker and seat shell is required, which allows a corresponding flexibility and / or adjustability. For example, it is conceivable that a connection point which connects the seat upper part to the rocker allows a relative adjustment between rocker and seat upper part in the vehicle longitudinal direction.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform kann die Wippe mit dem Trittbrett und mit dem Fahrzeugsitz starr verbunden sein, und zwar derart, dass Wippe, Trittbrett und Fahrzeugsitz eine Einheit bilden, die insgesamt am Fahrgestell um die Wippenschwenkachse schwenkbar angeordnet ist. Auch diese Bauform zeichnet sich durch einen preiswert realisierbaren, einfachen Aufbau aus. Insbesondere kann auf eine zusätzliche Sitzschwenkachse verzichtet werden.According to a specific embodiment, the rocker may be rigidly connected to the running board and to the vehicle seat, in such a way that the rocker, running board and vehicle seat form a unit, which is arranged pivotally on the chassis about the rocker pivot axis. This design is characterized by a low-cost feasible, simple structure. In particular, can be dispensed with an additional seat pivot axis.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Wippe einen Rahmen aufweisen, der über wenigstens eine hintere Verbindung mit dem Fahrzeugsitz verbunden ist, der über wenigstens eine vordere Verbindung mit dem Trittbrett verbunden ist und der über wenigstens ein Lager am Fahrgestell um die Wippenschwenkachse schwenkbar gelagert ist. Dieser Rahmen kann bezüglich einer senkrecht zur Raddrehachse verlaufenden Längsmittelebene des Fahrzeugs spiegelsymmetrisch aufgebaut sein, so dass er auf jeder Fahrzeugseite eine solche hintere Verbindung, eine solche vordere Verbindung und ein solches Lager aufweist.In another embodiment, the rocker may comprise a frame which is connected via at least one rear connection with the vehicle seat, which is connected via at least one front connection with the running board and which is pivotally mounted about at least one bearing on the chassis about the rocker pivot axis. This frame can be constructed mirror-symmetrically with respect to a perpendicular to the wheel axis extending longitudinal center plane of the vehicle, so that it has on each side of the vehicle such a rear connection, such a front connection and such a bearing.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann die vordere Verbindung starr ausgestaltet sein. In der Folge ist dann die Wippe fest bzw. starr mit dem Trittbrett verbunden. In diesem Fall ist das Trittbrett im ausbalancierten Zustand ausschließlich über die Wippe gehalten. Alternativ dazu ist grundsätzlich denkbar, das Trittbrett, zum Beispiel über Schienen oder dergleichen an der Vorderseite des Fahrgestells vertikal verstellbar zu lagern und die vordere Verbindung gelenkig auszugestalten. Hierdurch erhält das Trittbrett quer zur Hochachse eine erhöhte Stabilität.In an advantageous development, the front connection can be made rigid. As a result, then the rocker is firmly or rigidly connected to the running board. In this case, the footboard is kept in the balanced state only on the rocker. Alternatively, it is conceivable in principle, the footboard, for example, on rails or the like to store vertically adjustable on the front of the chassis and articulate the front connection. This gives the footboard across the vertical axis increased stability.
Eine andere Weiterbildung schlägt vor, die hintere Verbindung gelenkig und/oder parallel zur Fahrzeuglängsachse verschiebbar und/oder elastisch auszugestalten. Insbesondere mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, bei denen der Fahrzeugsitz um eine Sitzschwenkachse verschwenkbar am Fahrgestell angeordnet ist, ist eine derartige gelenkige oder elastische Kopplung zwischen Wippe und Fahrzeugsitz im Bereich der hinteren Verbindung von Vorteil.Another development proposes to make the rear connection articulated and / or parallel to the vehicle longitudinal axis displaceable and / or elastic. In particular, with the embodiments described above, in which the vehicle seat is arranged pivotably about a seat pivot axis on the chassis, such an articulated or elastic coupling between rocker and vehicle seat in the region of the rear connection is advantageous.
Eine andere Weiterbildung schlägt vor, dass der Rahmen wenigstens einen Horizontalträger aufweist, der direkt oder indirekt mit dem Trittbrett verbunden ist und der direkt oder indirekt um die Wippenschwenkachse am Fahrgestell verschwenkbar angeordnet ist. Beispielsweise kann dieser Horizontalträger unmittelbar in das Trittbrett übergehen. Ebenso ist denkbar, dass der Horizontalträger über einen im Wesentlichen vertikal verlaufenden Verbindungsträger mit dem Trittbrett verbunden ist. Ferner ist denkbar, dass die Lagerung um die Wippenschwenkachse unmittelbar am Horizontalträger erfolgt. Alternativ kann auch hier ein vertikaler Verbindungsträger vorhanden sein, der seinerseits unmittelbar um die Wippenschwenkachse verschwenkbar gelagert ist und der mit dem Horizontalträger verbunden ist. Somit ist der Horizontalträger in diesem Fall indirekt, nämlich über besagten vertikalen Verbindungsträger, um die Wippenschwenkachse am Fahrgestell verschwenkbar angeordnet.Another embodiment proposes that the frame has at least one horizontal support which is directly or indirectly connected to the footboard and which is arranged directly or indirectly pivotable about the rocker pivot axis on the chassis. For example, this horizontal carrier can pass directly into the footboard. It is also conceivable that the horizontal beam is connected via a substantially vertically extending connection carrier with the running board. It is also conceivable that the storage takes place about the rocker pivot axis directly on the horizontal support. Alternatively, a vertical connection carrier can also be present here, which in turn is mounted so as to be pivotable directly about the rocker pivot axis and which is connected to the horizontal support. Thus, the horizontal beam is in this case indirectly, namely arranged on said vertical connection carrier about the rocker pivot axis on the chassis pivotally.
Der Rahmen kann außerdem zumindest einen Vertikalträger aufweisen, der oben mit dem Fahrzeugsitz verbunden ist und der unten mit dem Horizontalträger verbunden ist. Über besagten Vertikalträger lassen sich die auf den Fahrzeugsitz wirkenden Kräfte einfach auf den Horizontalträger übertragen. Da diese Vertikalträger im Wesentlichen nur Druckkräfte übertragen müssen, lassen sie sich hinsichtlich ihres Querschnitts relativ klein dimensionieren, was die Unterbringung der Schaukelanordnung am Fahrzeug erleichtert. Ebenso lässt sich der Horizontalträger vergleichsweise einfach am Fahrgestell direkt oder indirekt lagern.The frame may also include at least one vertical beam connected at the top to the vehicle seat and connected at the bottom to the horizontal beam. About said vertical support, the forces acting on the vehicle seat forces can be easily transferred to the horizontal beam. Since these vertical beams essentially only have to transmit compressive forces, they can be dimensioned relatively small in terms of their cross section, which facilitates the accommodation of the swing assembly on the vehicle. Likewise, the horizontal support can be comparatively easily stored directly or indirectly on the chassis.
Der Vertikalträger stützt sich in einer Abstützposition am Horizontalträger ab. Gemäß einer Weiterbildung der vorstehend erläuterten Ausführungsform kann nun diese Abstützposition am Horizontalträger parallel zur Fahrzeuglängsrichtung einstellbar ausgestaltet sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Schaukelfunktion bzw. die Wippenanordnung bzw. die Wippe individuell auf den jeweiligen Fahrzeugführer einzustellen. Fahrzeugführer unterscheiden sich hinsichtlich Gewicht und Größe sowie Körperumfang, was sich auf die räumliche Gewichtsverteilung bei sitzendem Fahrzeugführer auswirkt. Durch die Längsverstellbarkeit der Abstützposition kann das hier vorgestellte Fahrzeug besonders einfach an unterschiedliche Fahrzeugführer angepasst werden, um die gewünschte Schaukelfunktion mit erhöhter Sicherheit realisieren zu können.The vertical support is supported in a support position on the horizontal beam. According to one embodiment of the embodiment described above, this support position can now be designed to be adjustable on the horizontal support parallel to the vehicle longitudinal direction. In this way it is possible to individually adjust the rocking function or the rocker arrangement or the rocker to the respective driver. Drivers differ in terms of weight and size as well as body circumference, which affects the spatial weight distribution when the vehicle driver sits. Due to the longitudinal adjustability of the support position, the vehicle presented here particularly easy to be adapted to different drivers to realize the desired rocking function with increased safety.
Eine andere Weiterbildung schlägt vor, dass die eingestellte Abstützposition mittels einer Sicherungseinrichtung gesichert ist. Beispielsweise kann die Verstellbarkeit mittels einer Schlittenführung und einem darin bzw. daran verstellbaren Schlitten realisiert werden. Die Fixiereinrichtung kann dann zum Blockieren der Verstellbarkeit zwischen Schlitten und Schlittenführung genutzt werden. Im einfachsten Fall kann es sich hierbei um eine Schraube handeln.Another development proposes that the set support position is secured by means of a safety device. For example, the adjustability can be realized by means of a slide guide and a carriage which can be adjusted therein or thereon. The fixing device can then be used to block the adjustability between carriage and carriage guide. In the simplest case, this may be a screw.
Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass der Rahmen einen vertikalen Lagerträger aufweist, der oben um die Wippenschwenkachse am Fahrgestell verschwenkbar gelagert ist und der unten fest mit dem Horizontalträger verbunden ist. Durch diese Maßnahme lässt sich die Wippenschwenkachse mit einem vergleichsweise großen vertikalen Abstand zur Raddrehachse am Fahrgestell positionieren, während gleichzeitig der Horizontalträger bezüglich der Vertikalrichtung näher an der Raddrehachse angeordnet werden kann. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau des Fahrzeugs bzw. die Unterbringung der Wippe am Fahrzeug.Another embodiment proposes that the frame has a vertical bearing carrier, which is mounted above the rocker pivot axis on the chassis pivotally and the bottom is firmly connected to the horizontal beam. By this measure, the rocker pivot axis can be positioned with a comparatively large vertical distance to the wheel rotation axis on the chassis, while at the same time the horizontal support with respect to the vertical direction can be arranged closer to the Raddrehachse. This simplifies the structure of the vehicle or the accommodation of the rocker on the vehicle.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
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.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine vereinfachte Seitenansicht eines dynamisch balancierenden Fahrzeugs mit Fahrzeugsitz gemäß einer ersten Ausführungsform, -
2 eine vereinfachte Seitenansicht eines dynamisch balancierenden Fahrzeugs mit Fahrzeugsitz gemäß einer zweiten Ausführungsform, -
3 eine vereinfachte Seitenansicht eines dynamisch balancierenden Fahrzeugs mit Fahrzeugsitz gemäß einer dritten Ausführungsform, -
4 eine vereinfachte Seitenansicht eines dynamisch balancierenden Fahrzeugs mit Fahrzeugsitz gemäß einer vierten Ausführungsform.
-
1 2 is a simplified side view of a vehicle-seated, dynamically balancing vehicle according to a first embodiment; -
2 2 is a simplified side view of a vehicle-seated, dynamically balancing vehicle according to a second embodiment; -
3 2 is a simplified side view of a vehicle-seat dynamically balancing vehicle according to a third embodiment; -
4 a simplified side view of a dynamically balancing vehicle with vehicle seat according to a fourth embodiment.
Entsprechend den
Das Fahrzeug
Im ausbalancierten Gebrauchszustand steht das Fahrzeug
Das Fahrzeug
Beim hier vorgestellten Fahrzeug
Bei den Ausführungsformen der
Die Wippe
Die Wippe
Der Fahrzeugsitz
Bei den hier gezeigten bevorzugten Ausführungsformen ist die Wippenschwenkachse
Bei den Ausführungsformen der
Bei den Ausführungsformen der
Die vordere Verbindung
Die hintere Verbindung
In der in
In den in den
Der Rahmen
Bei der in
Die Wippe
Bei der in
Die Verbindungsstruktur
Bei den in den
Ferner ist klar, dass sich die vorstehend gezeigten Ausführungsformen soweit sinnvoll quasi beliebig miteinander kombinieren lassen. Beispielsweise lässt sich der mehrteilige Fahrzeugsitz
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 8201653 B2 [0005]US 8201653 B2 [0005]
- WO 2011/106767 A2 [0007]WO 2011/106767 A2 [0007]
- DE 102015217327 A1 [0008]DE 102015217327 A1 [0008]
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- 2017-09-26 DE DE102017217103.0A patent/DE102017217103A1/en not_active Withdrawn
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