DE102020202395A1 - Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug - Google Patents

Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102020202395A1
DE102020202395A1 DE102020202395.6A DE102020202395A DE102020202395A1 DE 102020202395 A1 DE102020202395 A1 DE 102020202395A1 DE 102020202395 A DE102020202395 A DE 102020202395A DE 102020202395 A1 DE102020202395 A1 DE 102020202395A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wheel
vehicle
wheeled vehicle
unit
chassis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020202395.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Armin Maurer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102020202395.6A priority Critical patent/DE102020202395A1/de
Publication of DE102020202395A1 publication Critical patent/DE102020202395A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0891—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for land vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62H—CYCLE STANDS; SUPPORTS OR HOLDERS FOR PARKING OR STORING CYCLES; APPLIANCES PREVENTING OR INDICATING UNAUTHORIZED USE OR THEFT OF CYCLES; LOCKS INTEGRAL WITH CYCLES; DEVICES FOR LEARNING TO RIDE CYCLES
    • B62H1/00—Supports or stands forming part of or attached to cycles
    • B62H1/10—Supports or stands forming part of or attached to cycles involving means providing for a stabilised ride
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K11/00—Motorcycles, engine-assisted cycles or motor scooters with one or two wheels
    • B62K11/007—Automatic balancing machines with single main ground engaging wheel or coaxial wheels supporting a rider
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0038—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor moving together with the wheel axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K2007/0092—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor axle being coaxial to the wheel axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/16—Single-axle vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/24—Personal mobility vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/34—Wheel chairs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/16—DC brushless machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40—Electrical machine applications
    • B60L2220/42—Electrical machine applications with use of more than one motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40—Electrical machine applications
    • B60L2220/44—Wheel Hub motors, i.e. integrated in the wheel hub
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40—Electrical machine applications
    • B60L2220/46—Wheel motors, i.e. motor connected to only one wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/54—Windings for different functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/12—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/34—Stabilising upright position of vehicles, e.g. of single axle vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/12—Motorcycles, Trikes; Quads; Scooters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug (1), das ein Fahrgestell (2) und zwei Rad-Einheiten (4) aufweist, die jeweils zumindest ein am Fahrgestell (2) um eine Raddrehachse (10) drehbar angeordnetes Rad (6) und zumindest einen am Fahrgestell (2) angeordneten Elektromotor (7) zum Antreiben des jeweiligen Rads (6) aufweisen.Die Fahrzeugsicherheit lässt sich dadurch erhöhen,- dass eine Fahrzeugsteuerung (68) zum Antreiben und Bremsen des Zweirad-Fahrzeugs (1) für jede Rad-Einheit (4) eine mit dem jeweiligen Elektromotor (7) gekoppelte, eine Balancesteuerung (12) und eine Neigungssensorik (11) umfassende Radsteuereinheit (63) zum Bremsen und Beschleunigen des Rades (6) der jeweiligen Rad-Einheit (4) aufweist,- dass jede Rad-Einheit (4) redundant ausgestaltet ist, so dass in der jeweiligen Rad-Einheit (4) bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors (7) das jeweilige Rad (6) weiterhin antreibbar und bremsbar ist,- dass die Fahrzeugsteuerung (68) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors (7) bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit (63) das jeweilige Rad (6) weiterhin zum Antreiben und Bremsen ansteuert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug, das mit einem Fahrgestell ausgestattet ist und das einen Fahrzeugsitz für einen sitzenden Fahrer und/oder wenigstens eine Trittfläche für einen stehenden Fahrer aufweist. Ein derartiges Zweirad-Fahrzeug ist daher für einen sitzenden und/oder stehenden Fahrer vorgesehen. Der Begriff „Fahrer“ ist im vorliegenden Zusammenhang genderneutral zu verstehen, so dass es sich um einen männlichen oder weiblichen oder diversen Fahrer handeln kann.
  • Allgemein bekannt für sitzende Fahrer sind elektrisch angetriebene Rollstühle, die als Vierrad-Fahrzeuge ausgestaltet sind und dementsprechend vier Räder aufweisen. Diese Vierrad-Fahrzeuge besitzen in der Regel eine geringe Geschwindigkeit, eine geringe Reichweite, im Grunde keine Geländegängigkeit und eignen sich zwar für den täglichen Gebrauch, jedoch nicht für Ausflüge, insbesondere auf nicht geteerten Wegen, wie z.B. Waldwegen. Hinzu kommt, dass derartige konventionelle rollstuhlartige Vierrad-Fahrzeuge in der Regel ein wenig attraktives Aussehen besitzen und leicht zu einer Stigmatisierung der Fahrer als optisch sichtbar behinderte Menschen führen. Die Betroffenen fühlen sich deshalb häufig ausgeschlossen und werden nicht selten ausgegrenzt oder ziehen sich dadurch von selbst zurück.
  • Erleichterung schaffen dynamisch selbstbalancierende Zweirad-Fahrzeuge. Derartige Zweirad-Fahrzeuge für sitzende Fahrer sind beispielsweise aus der DE 10 2015 219 848 B3 bekannt. Sie besitzen ein Fahrgestell, das einen Fahrzeugsitz trägt und das zwei Räder aufweist, die quer zur Fahrzeuglängssachse voneinander beabstandet, also an den Fahrzeugseiten angeordnet sind. Beim bekannten Zweirad-Fahrzeug sind die beiden Räder um eine gemeinsame Raddrehachse drehbar am Fahrgestell angeordnet. Jedes Rad ist über ein eigenes Getriebe mit einem eigenen Elektromotor antriebsverbunden. Ferner sind für beide Räder wenigstens eine gemeinsame Batterie, eine gemeinsame Neigungssensorik und eine gemeinsame Balancesteuerung vorgesehen. Ferner ist ein derartiges Zweirad-Fahrzeug außerdem mit einer Lenkeinrichtung zum Lenken des Zweirad-Fahrzeugs ausgestattet.
  • Derartige selbstbalancierende Zweirad-Fahrzeuge zeichnen sich gegenüber herkömmlichen rollstuhlähnlichen Vierrad-Fahrzeugen durch eine bessere Geländegängigkeit aus, da ihre Räder üblicherweise einen deutlich größeren Durchmesser und auch Querschnitt aufweisen als die Räder eines rollstuhlartigen Vierrad-Fahrzeugs. Außerdem zeichnen sich diese Zweirad-Fahrzeuge durch ein deutlich attraktiveres Erscheinungsbild aus, wodurch die vorstehend erwähnte Stigmatisierung häufig ausbleibt.
  • Derartige Zweirad-Fahrzeuge für sitzende Fahrer bauen dabei auf dynamisch selbstbalancierenden Zweirad-Fahrzeugen für stehende Fahrer auf, wie sie beispielsweise aus der US 7 740 099 B2 bekannt sind und unter der Bezeichnung „Segway“ ® des Herstellers Segway Incorporated als Personal-Transporter bekannt geworden sind. Derartige dynamisch balancierende Zweirad-Fahrzeuge, ob nun für einen stehenden oder für einen sitzenden Fahrer, werden dadurch zum Antreiben, also zum Beschleunigen, oder zum Bremsen, also zum Verzögern, betätigt, dass der Fahrer seinen Schwerpunkt nach vorne bzw. nach hinten verlagert, wodurch das Fahrgestell um die gemeinsame Raddrehachse nach vorn oder nach hinten kippt. Dies führt zu einer Veränderung der Neigung der Neigungssensorik um eine parallel zur Raddrehachse verlaufende Neigungsachse gegenüber einer Horizontalebene, die den ausbalancierten Zustand repräsentiert. Die Balancesteuerung kann nun in Abhängigkeit der Neigung die Räder zum Beschleunigen oder Abbremsen des Fahrzeugs ansteuern, um das Fahrzeug so wieder auszubalancieren. Diese dynamisch ablaufende Selbstbalancierung führt dann zur gewünschten Beschleunigung bzw. Abbremsung des Fahrzeugs. Zum Lenken des Fahrzeugs betätigt der Fahrer die Lenkeinrichtung, die dann von einer entsprechenden Lenksteuereinrichtung dazu genutzt wird, eines der Räder stärker, also letztlich schneller anzutreiben als das andere, um so die gewünschte Kurve zu erzeugen. Diese Lenksteuereinrichtung kann dabei zweckmäßig in die Balancesteuerung integriert sein. Der Umbau eines solchen Zweirad-Fahrzeugs für einen stehenden Fahrer zu einem Zweirad-Fahrzeug für einen sitzenden Fahrer ist mit hohen Kosten verbunden. Durch das zusätzliche Gewicht des Fahrzeugsitzes reduziert sich außerdem die mögliche Zuladung, also das maximale Gewicht, das der Fahrer noch haben darf, um das Zweirad-Fahrzeug benutzen zu können. Schließlich ist durch die Verwendung eines Zweirad-Fahrzeugs für einen stehenden Fahrer bereits die in der Fahrzeugquerachse gemessene Breite des damit hergestellten Zweirad-Fahrzeugs für einen sitzenden Fahrer vorgegeben, wodurch die Nutzung des Zweirad-Fahrzeugs z.B. in einer Wohnung beeinträchtigt sein kann.
  • Für stehende Fahrer sind außerdem dynamisch selbstbalancierendes Einrad-Fahrzeuge bekannt, beispielsweise aus der US 8 800 697 B2 und US 8 807 250 B2 . Ein derartiges dynamisch selbstbalancierendes Einrad-Fahrzeug weist einen Elektromotor, ein Rad, ein Gehäuse, eine Batterie, eine Neigungssensorik und eine Balancesteuerung auf. Das Rad und der Elektromotor sind am Gehäuse angeordnet, wobei das Rad um eine Raddrehachse drehbar ist. Das Gehäuse enthält außerdem die Batterie, die Neigungssensorik und die Balancesteuerung. Ferner kann das Fahrzeug außen am Gehäuse, insbesondere ausklappbare, Trittbretter aufweisen, die beiderseits des Rads am Gehäuse angeordnet sind und je eine Trittfläche aufweisen, auf denen der Fahrer stehen kann. Alternativ dazu kann auch bei einem solchen Einrad-Fahrzeug ein Fahrersitz mittig am Gehäuse angeordnet sein, auf dem der Fahrer Platz nehmen kann. Zum Antreiben bzw. Beschleunigen und zum Abbremsen bzw. Verzögern des Einrad-Fahrzeugs kann der Fahrer sich selbst oder über seine Füße das Einrad-Fahrzeug nach vorn bzw. nach hinten neigen. Die Balancesteuerung balanciert das Einrad-Fahrzeug dann dynamisch von selbst, also automatisch nach vorn bzw. nach hinten, was zur gewünschten Beschleunigung bzw. Abbremsung führt. Zum Lenken muss der Fahrer selbst nach links bzw. nach rechts balancieren, um die gewünschte Kurvenfahrt zu erzeugen.
  • Ferner sind für stehende Fahrer sogenannte Hoverboards bekannt, wie zum Beispiel aus der US 8 738 278 B2 . Ein derartiges Hoverboard ist ebenfalls ein dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug mit einem Fahrgestell, das zwei Fahrgestellhälften aufweist, die mittig gelenkig miteinander verbunden sind, derart, dass sie sich um die gemeinsame Raddrehachse gegeneinander verdrehen lassen. Jede Fahrgestellhälfte weist ein Rad, einen Elektromotor, eine Neigungssensorik und eine Balancesteuerung auf. Jede Fahrgestellhälfte weist eine Trittfläche für je einen Fuß des auf dem Zweirad-Fahrzeug stehenden Fahrers auf. Durch synchrones bzw. symmetrisches Neigen beider Fahrgestellhälften nach vorn bzw. hinten erfolgt ein Antreiben bzw. Beschleunigen oder ein Abbremsen bzw. Verzögern des Zweirad-Fahrzeugs. Durch ein asynchrones bzw. asymmetrisches Neigen der beiden Fahrgestellhälften, also durch ein Verwinden des Fahrgestells um die Raddrehachse lässt sich dieses Zweirad-Fahrzeug lenken.
  • Aus der CN 203 888 957 U ist nun für einen stehenden Fahrer ein gattungsgemäßes Zweirad-Fahrzeug bekannt. Bei diesem bekannten Zweirad-Fahrzeug sind zwei Einrad-Fahrzeuge, insbesondere der vorstehend beschriebenen Art, an einem gemeinsamen Fahrgestell befestigt, wobei das Fahrgestell mittig geteilt ist und die beiden Fahrgestellhälften bzw. Fahrgestellteile über ein Gelenk um die gemeinsame Raddrehachse zueinander verschwenkbar sind. Jede Fahrgestellhälfte weist eine Trittfläche für einen Fuß des Fahrers und eine Lenkstange für eine Hand des Fahrers auf. Der Fahrer kann nun die beiden Lenkstangen mit seinen Händen bewegen und so die beiden Fahrgestellhälften um die Raddrehachse relativ zueinander verschwenken. Hierdurch funktioniert dieses Zweirad-Fahrzeug quasi wie ein weiter oben beschriebenes Hoverboard.
  • Aus der CN 203 996 652 U und der WO 2016/095203 A1 sind zwei weitere Zweirad-Fahrzeuge für stehende Fahrer bekannt, bei denen zwei Einrad-Fahrzeuge, insbesondere der vorstehend beschriebenen Art, direkt miteinander verbunden sind, wobei die Verbindung durch ein Gelenk gebildet ist, das ein Verschwenken der beiden Einrad-Fahrzeuge zueinander um die gemeinsame Raddrehachse erlaubt. Auch hier sind wieder zwei Lenkstangen vorgesehen, die an je einem Einrad-Fahrzeug befestigt sind. Auch weist jedes Einrad-Fahrzeug eine Trittfläche für je einen Fuß des Fahrers auf. Durch Betätigen der beiden Lenkstangen lassen sich die beiden Einrad-Fahrzeuge relativ zueinander um die Raddrehachse verschwenken, um so die Funktion eines Hoverboards nachzubilden.
  • Alle vorstehend beschriebenen Zweirad-Fahrzeuge, ob nun für einen stehenden oder einen sitzenden Fahrer, zeigen den Nachteil, dass die Balance des Zweirad-Fahrzeugs nicht mehr aufrecht erhalten werden kann, wenn bei einem der Elektromotoren eine Fehlfunktion oder gar ein Ausfall auftritt. Je nach Art der Fehlfunktion und je nach aktuellem Fahrzustand, wie z.B. Geschwindigkeit und Lenkwinkel, des Zweirad-Fahrzeugs besteht dabei eine erhöhte Unfallgefahr und für den Fahrer eine erhöhte Verletzungsgefahr.
  • Hier will die vorliegende Erfindung Abhilfe schaffen. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem allgemeinen Problem, die Attraktivität der eingangs genannten dynamisch selbstbalancierenden Zweirad-Fahrzeuge zu verbessern.
  • Gemäß einem obligatorischen ersten Aspekt soll dabei die Sicherheit, insbesondere die Ausfallsicherheit eines derartigen Zweirad-Fahrzeugs verbessert werden. Bei einem herkömmlichen selbstbalancierenden Zweirad-Fahrzeug ist denkbar, dass die Elektronik das Auftreten eines Fehlers, beispielsweise der drohende Ausfall eines der Elektromotoren, erkennen und dies dem Fahrer signalisieren kann. Sofern der Fahrer diese Signale erkennt, kann er das Fahrzeug in der Regel rechtzeitig zum Stillstand bringen. Ein stehender Fahrer kann zur Not einfach vom Fahrzeug abspringen. Ein sitzender Fahrer, insbesondere ein gehbehinderter Fahrer, kann dies dagegen nicht. Somit besteht insbesondere für sitzende Fahrer bei herkömmlichen selbstbalancierenden Zweirad-Fahrzeugen ein gewisses Risiko, falls beispielsweise einer der Elektromotoren oder eine der elektronischen Komponenten ausfällt. Dieses Risiko soll gemäß dem ersten Aspekt reduziert werden. Auch wenn es dem Fahrer gelingt, das Zweirad-Fahrzeug im Falle einer Fehlfunktion rechtzeitig zum Stillstand zu bringen, ist das Zweirad-Fahrzeug anschließend immobil und kann nicht weiter betrieben werden. Insbesondere ist ein gehbehinderter Fahrer dann auf die Hilfe Dritter angewiesen. Auch diese unangenehme Situation soll nach dem ersten Aspekt nach Möglichkeit verhindert werden.
  • Gemäß einem optionalen zweiten Aspekt sollen die Traglast und Reichweite des Zweirad-Fahrzeugs erhöht werden, damit das Zweirad-Fahrzeug auch für Fahrer mit erhöhtem Körpergewicht nutzbar ist und auch größere Unternehmungen erlaubt. Gerade Menschen mit Gehbehinderung nehmen mangels Bewegung häufig an Gewicht zu und können dadurch die Traglast herkömmlicher dynamisch selbstbalancierender Zweirad-Fahrzeuge für sitzende Fahrer erreichen bzw. übersteigen. Da die herkömmlichen dynamisch selbstbalancierenden Zweirad-Fahrzeuge für sitzende Fahrer in der Regel auf der Plattform eines herkömmlichen dynamisch selbstbalancierenden Zweirad-Fahrzeugs für stehenden Fahrer aufgebaut werden, steht grundsätzlich die Traglast des für den stehenden Fahrer vorgesehenen Zweirad-Fahrzeugs zur Verfügung, wobei jedoch das zusätzliche Gewicht des Fahrzeugsitzes und des hierfür erforderlichen Aufbaus die Zuladung für den Fahrer reduziert.
  • Gemäß einem optionalen dritten Aspekt soll die Handhabung eines derartigen Zweirad-Fahrzeugs vereinfacht werden. Beispielsweise sind Menschen mit stärkerer körperlicher Behinderung nicht immer in der Lage, ihren Körperschwerpunkt ausreichend oder schnell genug verlagern zu können, um das Zweirad-Fahrzeug in gewünschter Weise antreiben, also beschleunigen, bzw. bremsen, also verzögern, zu können. Auch fehlt manchen Fahrern bereits die Kraft, eine herkömmliche Lenkstange ausreichend zum Lenken des Fahrzeugs zu betätigen. Gemäß dem dritten Aspekt soll das erfindungsgemäße Zweirad-Fahrzeug hier Abhilfe schaffen und das Lenken bzw. das Steuern zum Antreiben und Bremsen des Fahrzeugs vereinfachen.
  • Weitere wichtige optionale Aspekte der vorliegenden Erfindung können beispielsweise auch eine Verbesserung des Zweirad-Fahrzeugs hinsichtlich des Bremsverhaltens sein, insbesondere bei Notfällen. Beispielsweise kann bei drohender Gefahr eine stärkere Abbremsung als üblich erforderlich werden, um beispielsweise eine Kollision zu vermeiden. Ebenso ist denkbar, die Handhabung des Zweirad-Fahrzeugs für einen gehbehinderten Fahrer zu vereinfachen, um das Zweirad-Fahrzeug in ein Kraftfahrzeug des Fahrers oder in eine zugehörige Garage zu überführen und umgekehrt.
  • Das erfindungsgemäße Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug dadurch zu bilden, dass das mit dem Fahrzeugsitz und/oder mit der wenigstens einen Trittfläche ausgestattete Fahrgestell des Zweirad-Fahrzeugs mit zwei Rad-Einheiten ausgestattet wird, wobei jede dieser beiden Rad-Einheiten jeweils ein Rad und einen Elektromotor aufweist. Dabei ist das jeweilige Rad um eine Raddrehachse am Fahrgestell drehbar angeordnet. Ferner ist der jeweilige Elektromotor am Fahrgestell angeordnet. Außerdem ist das erfindungsgemäße Zweirad-Fahrzeug mit einer Fahrzeugsteuerung zum Antreiben und Bremsen des Zweirad-Fahrzeugs ausgestattet. Diese Fahrzeugsteuerung weist nun, um das Zweirad-Fahrzeug antreiben und bremsen zu können, für jede Rad-Einheit eine eigene Radsteuereinheit auf, mit der das jeweilige Rad der jeweiligen Rad-Einheit durch entsprechende Ansteuerung des jeweiligen Elektromotors zum Bremsen bzw. Verzögern und zum Antreiben bzw. Beschleunigen ansteuerbar ist. Hierzu ist die jeweilige Radsteuereinheit mit dem jeweiligen Elektromotor gekoppelt und mit einer Neigungssensorik und einer Balancesteuerung ausgestattet. Insbesondere bildet oder umfasst die jeweilige Radsteuereinheit eine bauliche Einheit aus Neigungssensorik und Balancesteuerung, die sich z.B. darin zeigen kann, dass die Radsteuereinheit zumindest eine Schaltungsplatine bzw. Platine aufweist, auf der sowohl die Neigungssensorik als auch die Balancesteuerung ausgebildet sind. Zweckmäßig kann das Zweirad-Fahrzeug ferner wenigstens eine Batterie zur Stromversorgung der elektrischen Verbraucher, also zumindest der Elektromotoren, der jeweiligen Radsteuereinheit aufweisen. Weitere elektrische Verbraucher sind beispielsweise eine optionale Fahrzeugbeleuchtung und elektrische Komponenten einer optionalen Lenkeinrichtung zum Lenken des Zweirad-Fahrzeugs, mit der das Zweirad-Fahrzeug zweckmäßig ausgestattet sein kann.
  • Die beiden Rad-Einheiten werden erfindungsgemäß am Fahrgestell so angebracht, dass sie das Fahrgestell tragen und in der Fahrzeugquerachse voneinander beabstandet sind. Die Fahrzeugquerachse erstreckt sich senkrecht zur Fahrzeuglängsachse, die dadurch definiert ist, dass sich das Zweirad-Fahrzeug bei Geradeausfahrt entlang dieser Fahrzeuglängsachse bewegt, sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei Rückwärtsfahrt. Im ausbalancierten Zustand des Zweirad-Fahrzeugs und auf einem ebenen und horizontalen Untergrund erstrecken sich die Fahrzeuglängsachse und die Fahrzeugquerachse jeweils parallel zur Horizontalen.
  • Da einerseits die Rad-Einheiten das Fahrgestell tragen und da andererseits das Fahrgestell den Fahrzeugsitz und/oder die wenigstens eine Trittfläche aufweist, sind die Rad-Einheiten an einer Unterseite des Fahrgestells angeordnet, während der Fahrzeugsitz bzw. die jeweilige Trittfläche an einer Oberseite des Fahrgestells angeordnet ist/sind. Die Fahrgestellunterseite ist dem Untergrund, auf dem das Zweirad-Fahrzeug steht oder fährt, zugewandt, während die Fahrzeugoberseite vom Untergrund abgewandt ist.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass jede Rad-Einheit redundant ausgestaltet ist, derart, dass in der jeweiligen Rad-Einheit bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors und/oder einer jeweiligen Wicklung des Elektromotors das jeweilige Rad weiterhin antreibbar ist. Außerdem ist dann die Fahrzeugsteuerung, die mit den beiden Radsteuereinheiten gekoppelt ist, so ausgestaltet und/oder programmiert, dass sie bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors und/oder der jeweiligen Wicklung bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit, die zum Bremsen und Antreiben des jeweiligen Rads vorgesehen ist und die mit dem jeweiligen Elektromotor gekoppelt ist, das jeweilige Rad der zugehörigen Rad-Einheit weiterhin zum Bremsen und Antreiben ansteuert. Durch die hinsichtlich des Antriebs redundante Ausgestaltung der Rad-Einheiten und durch die entsprechend ausgebildete bzw. konfigurierte Fahrzeugsteuerung bleibt das erfindungsgemäße Zweirad-Fahrzeug auch bei einem Ausfall eines Elektromotors voll betriebsfähig. Das Zweirad-Fahrzeug muss bei einer Fehlfunktion eines der Elektromotoren nicht angehalten werden, es wird nicht immobil. In der Folge kann der Fahrer seine Fahrt unbeeinträchtigt fortführen und am gewünschten Ziel beenden.
  • Die jeweilige Radsteuereinheit steuert zweckmäßig das jeweilige Rad zum Balancieren der zugehörigen Rad-Einheit an. Hierzu wird das Rad abhängig vom aktuellen Neigungswinkel der zugehörigen Neigungssensorik angetrieben, beschleunigt oder abgebremst.
  • Zur Realisierung des hier vorgestellten Zweirad-Fahrzeugs lassen sich insbesondere im Handel erhältliche Einrad-Fahrzeuge verwenden, von denen zumindest die jeweilige Rad-Einheit benötigt wird, also die Einheit aus Rad und damit antriebsgekoppeltem Elektromotor. Insbesondere lassen sich auch die individuelle Neigungssensorik und die individuelle Balancesteuerung des jeweiligen Einrad-Fahrzeugs für die jeweilige Radsteuereinheit nutzen. Diese konventionellen Einrad-Fahrzeuge sind erheblich preiswerter als konventionelle Zweirad-Fahrzeuge für stehende Fahrer, so dass selbst die Verwendung von zwei solchen Einrad-Fahrzeugen noch eine signifikante Einsparung mit sich bringt. Denkbar ist bei einer preiswerten Ausführungsform, das Gehäuse des jeweiligen Einrad-Fahrzeugs beizubehalten, um damit die Rad-Einheit am Fahrgestell zu befestigen. Hierzu lassen sich insbesondere mechanische Schnittstellen des Gehäuses verwenden, die beim Einrad-Fahrzeug zum Befestigen eines Trittbretts dienen.
  • Die Fahrzeugsteuerung umfasst im einfachsten Fall nur die beiden Radsteuereinheiten. Bevorzugt kommen aber zumindest eine Kopplung der beiden Radsteuereinheiten sowie eine entsprechende Logik hinzu, die beispielsweise die beiden Rad-Einheiten antriebsmäßig synchronisiert, wenn bei einer der beiden Rad-Einheiten eine Wicklung oder ein Elektromotor ausfällt. Zusätzliche Komponenten und Funktionalitäten der Fahrzeugsteuerung werden weiter unten noch beschrieben.
  • Des Weiteren besitzen derartige konventionelle Einrad-Fahrzeuge eine Traglast, die für einen durchschnittlichen Fahrer ausreicht. Durch die Verwendung von zwei solchen Einrad-Fahrzeugen bzw. deren Rad-Einheiten am erfindungsgemä-ßen Zweirad-Fahrzeug lässt sich die Traglast des erfindungsgemäßen Zweirad-Fahrzeugs signifikant erhöhen. Hierdurch wird das hier vorgestellte dynamisch selbstbalancierende Zweirad-Fahrzeug auch für Fahrer mit erhöhtem Gewicht nutzbar. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Zweirad-Fahrzeug eine Traglast von mindestens 150 kg aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann auch eine Traglast von mindestens 200 kg vorgesehen sein.
  • Grundsätzlich lässt sich festhalten, dass beispielsweise der Ausfall eines Elektromotors nicht zwingend zu einem vollständigen Balanceverlust des Zweirad-Fahrzeugs führen muss, da der jeweils andere Elektromotor und somit das zugehörige Einrad-Fahrzeug noch voll funktionsfähig ist. Insbesondere kann das verbleibende Einrad-Fahrzeug - abhängig von der aktuellen Fahrsituation - das Fahrgestell noch immer ausbalancieren. Gegebenenfalls kann es zu einer Kurvenfahrt kommen, die jedoch noch nicht per se gefährlich sein muss.
  • Zur Erhöhung der Betriebssicherheit ist beim erfindungsgemäßen Zweirad-Fahrzeug jedoch vorgesehen, dass jede Rad-Einheit redundant ausgestaltet ist, so dass in der jeweiligen Rad-Einheit bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors und/oder einer Wicklung des jeweiligen Elektromotors das jeweilige Rad weiterhin antreibbar bzw. bremsbar ist. Außerdem ist die gemeinsame Fahrzeugsteuerung, die zum Balancieren, Bremsen und Antreiben des Zweirad-Fahrzeugs über die Radsteuereinheiten mit den Elektromotoren beider Rad-Einheiten gekoppelt ist, so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors und/oder der jeweiligen Wicklung bei einer der Rad-Einheiten bewirkt, dass die beiden Radsteuereinheiten weiterhin beide Rad-Einheiten zum Balancieren, Bremsen und Antreiben des jeweiligen Rads ansteuern. Durch die erfindungsgemäße Redundanz der beiden Rad-Einheiten kann das Zweirad-Fahrzeug auch bei einer Fehlfunktion oder bei Ausfall eines Elektromotors weiter betrieben werden. Die Betriebsfähigkeit des Zweirad-Fahrzeugs bleibt erhalten. Die Gefahr für Unfälle und Verletzungen wird dadurch reduziert.
  • Im vorliegenden Zusammenhang beinhaltet der Begriff „Antreiben“ eine Ansteuerung des Zweirad-Fahrzeugs bzw. der jeweiligen Rad-Einheit bzw. des jeweiligen Elektromotors zum Erhöhen der aktuellen Geschwindigkeit bzw. der aktuellen Drehzahl, also eine Beschleunigung, sowie eine Ansteuerung des Zweirad-Fahrzeugs bzw. der jeweiligen Rad-Einheit bzw. des jeweiligen Elektromotors zum Aufrechterhalten der aktuellen Geschwindigkeit bzw. der aktuellen Drehzahl, z.B. bei Fahrt entlang einer Ebene oder entlang einer Steigung. Dementsprechend beinhaltet im vorliegenden Zusammenhang der Begriff „Bremsen“ eine Ansteuerung des Zweirad-Fahrzeugs bzw. der jeweiligen Rad-Einheit bzw. des jeweiligen Elektromotors zum Reduzieren der aktuellen Geschwindigkeit bzw. der aktuellen Drehzahl, also eine Verzögerung, sowie eine Ansteuerung des Zweirad-Fahrzeugs bzw. der jeweiligen Rad-Einheit bzw. des jeweiligen Elektromotors zum Aufrechterhalten der aktuellen Geschwindigkeit bzw. der aktuellen Drehzahl, z.B. bei Fahrt entlang eines Gefälles. Die Elektromotoren können grundsätzlich hinsichtlich der Leistung oder hinsichtlich der Drehzahl geregelt werden. Ebenso sind Mischformen mit einer Leistungs- und Drehzahlregelung denkbar.
  • Besonders vorteilhaft und einfach realisierbar ist eine erste grundsätzliche Ausführungsform, bei welcher die Redundanz der beiden Rad-Einheiten dadurch erreicht wird, dass jede Rad-Einheit zwei Elektromotoren aufweist, wobei die jeweilige Radsteuereinheit mit beiden Elektromotoren der jeweiligen Rad-Einheit gekoppelt ist. Bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der die beiden Elektromotoren baugleich sind. Insbesondere ist dann das Fahrverhalten des Zweirad-fahrzeugs unabhängig davon, ob der eine oder der andere Elektromotor aktiv ist. Auch vereinfacht sich die Synchronisierung der beiden Elektromotoren.
  • Eine erste Variante der ersten grundsätzlichen Ausführungsform schlägt vor, dass der Elektromotor der jeweiligen Rad-Einheit einen ersten Elektromotor bildet, wobei beide Rad-Einheiten zusätzlich zum ersten Elektromotor jeweils einen zweiten Elektromotor zum Antreiben des jeweiligen Rads aufweisen. Grundsätzlich kann nun die jeweilige Radsteuereinheit den ersten und zweiten Elektromotor der jeweiligen Rad-Einheit synchron, also wie einen einzigen Elektromotor ansteuern. In diesem Zusammenhang bedeutet „synchron“, dass die beiden Elektromotoren mit gleicher Leistung und/oder Drehzahl angesteuert werden. Hierdurch wird eine vollständige Redundanz für den Antrieb der beiden Räder geschaffen, was die Unfallgefahr bei Ausfall eines Elektromotors erheblich reduziert. Diese synchrone Ansteuerung erfolgt dabei während eines Normalbetriebs, bei dem beide Elektromotoren aktiv bzw. eingeschaltet sind. Wird bei einem Elektromotor eine Fehlfunktion festgestellt, wird für einen Notbetrieb der fehlerhafte Elektromotor deaktiviert bzw. ausgeschaltet. Es ist klar, dass die beiden Elektromotoren in diesem Notbetrieb dann nicht mehr synchron angesteuert werden.
  • Alternativ ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher die jeweilige Radsteuereinheit im Normalbetrieb nur einen der beiden Elektromotoren ansteuert, während sie den anderen Elektromotor deaktiviert. Diese Deaktivierung erfolgt dabei derart, z.B. über einen entsprechenden Schaltungszustand innerhalb einer Kommutierungsanordnung, dass der deaktivierte Elektromotor passiv mitläuft bzw. im Leerlaufbetrieb betrieben wird, so dass quasi keine elektromagnetischen Verluste entstehen.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der jeweilige erste Elektromotor als erster Radnabenmotor ausgestaltet ist, dessen erster Stator am Fahrgestell befestigt ist und dessen erster Rotor fest mit dem jeweiligen Rad verbunden ist, wobei der jeweilige zweite Elektromotor als zweiter Radnabenmotor ausgestaltet ist, dessen zweiter Stator am ersten Stator und/oder am Fahrgestell drehfest befestigt ist und dessen zweiter Rotor am ersten Rotor drehfest befestigt ist. Hierdurch wird eine extrem kompakte Bauform in der Fahrzeugquerrichtung erreicht. Alternativ ist anstelle von Radnabenmotoren auch denkbar, einen oder beide Elektromotoren konventionell auszugestalten und auf geeignete Weite antriebsmäßig mit dem jeweiligen Rad bzw. dessen Radnabe zu koppeln.
  • Eine zweite Variante der ersten grundsätzlichen Ausführungsform schlägt vor, dass die jeweilige Rad-Einheit als Doppelrad-Einheit ausgestaltet ist, die zwei Räder und zwei Elektromotoren zum Antreiben der Räder aufweist. Auch hier kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Radsteuereinheit die beiden Elektromotoren der jeweiligen Doppelrad-Einheit synchron ansteuert. Auch hier bedeutet „synchron“ eine Ansteuerung der beiden Elektromotoren mit gleicher Leistung und/oder Drehzahl zumindest bei Geradeausfahrt. Bei dieser Ausführungsform wird somit eine vollständige Redundanz für die Elektromotoren und die Räder geschaffen, so dass bei Ausfall eines Elektromotors und/oder eines Rades das Zweirad-Fahrzeug fahrtüchtig bleibt. Darüber hinaus lässt sich bei dieser Bauform die Traglast des Zweirad-Fahrzeugs nochmal deutlich steigern, quasi verdoppeln. Auch hier erfolgt diese synchrone Ansteuerung während eines Normalbetriebs, bei dem beide Elektromotoren aktiv bzw. eingeschaltet sind. Wird bei einem Elektromotor eine Fehlfunktion festgestellt, wird für einen Notbetrieb der fehlerhafte Elektromotor deaktiviert bzw. ausgeschaltet. Es ist klar, dass die beiden Elektromotoren in diesem Notbetrieb dann nicht mehr synchron angesteuert werden. Die synchrone Ansteuerung der beiden Elektromotoren der jeweiligen Doppelrad-Einheit kann bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bei Kurvenfahrt die unterschiedlichen, bezüglich der Fahrzeugquerachse gemessenen Abstände der Räder zur Fahrzugmitte bezüglich der Fahrzeugquerachse berücksichtigen, so dass das kurveninnere Rad mit einer entsprechend reduzierten Drehzahl angesteuert wird, um einen Querabrieb der beiden ungleich drehenden Räder zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
  • Alternativ ist auch hier eine Ausführungsform denkbar, bei welcher die jeweilige Radsteuereinheit im Normalbetrieb nur einen der beiden Elektromotoren ansteuert, während sie den anderen Elektromotor deaktiviert. Diese Deaktivierung erfolgt dabei derart, z.B. über einen entsprechenden Schaltungszustand innerhalb einer Kommutierungsanordnung, dass der deaktivierte Elektromotor passiv mitläuft bzw. im Leerlaufbetrieb betrieben wird, so dass quasi keine elektromagnetischen Verluste entstehen.
  • Zweckmäßig können die beiden Räder und die beiden Elektromotoren der jeweiligen Doppelrad-Einheit so am Fahrgestell angeordnet sein, dass die beiden Räder jeweils um die Raddrehachse dieser Doppelrad-Einheit drehbar sind, die insoweit für beide Räder eine gemeinsame Drehachse definieren kann.
  • Eine andere Weiterbildung schlägt vor, dass in der jeweiligen Doppelrad-Einheit der eine Elektromotor als erster Radnabenmotor ausgestaltet ist, dessen erster Stator am Fahrgestell befestigt ist und dessen erster Rotor fest mit dem einen Rad verbunden ist, wobei in der jeweiligen Doppelrad-Einheit der andere Elektromotor als zweiter Radnabenmotor ausgestaltet ist, dessen zweiter Stator am Fahrgestell und/oder am ersten Stator befestigt ist und dessen zweiter Rotor fest mit dem anderen Rad verbunden ist. Auch hier bewirken die Radnabenmotoren eine kompakte Bauweise in der Fahrzeugquerrichtung. Alternativ ist auch hier anstelle von Radnabenmotoren denkbar, einen oder beide Elektromotoren konventionell auszugestalten und auf geeignete Weite antriebsmäßig mit dem jeweiligen Rad bzw. dessen Radnabe zu koppeln.
  • Der erste Rotor und der zweite Rotor können bei einer bevorzugten Ausführungsform um die gemeinsame Drehachse relativ zueinander verdrehbar angeordnet sein, was den Aufbau vereinfacht. Alternativ können der erste Rotor und der zweite Rotor drehfest miteinander gekoppelt sein, so dass bei Ausfall eines Elektromotor dennoch beide Räder antreibbar sind, was die Traktion verbessert.
  • Eine andere vorteilhafte Weiterbildung schlägt vor, dass die beiden Räder der Doppelrad-Einheit unabhängig voneinander parallel zur Fahrzeughochachse relativ zum Fahrgestell gegen eine Feder- und/oder Dämpferkraft verstellbar sind oder dass die beiden Räder um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufende gemeinsame Kippachse gemeinsam relativ zum Fahrgestell verschwenkbar angeordnet sind. Dies verbessert den Bodenkontakt bei einem unebenen Untergrund und kann z.B. mittels separater Feder- und/oder Dämpfereinrichtungen oder mittels entsprechender Lager realisiert werden, welche die Räder bzw. Radträger, an denen die Räder gehalten sind, am Fahrgestell abstützen. In diesem Fall definieren die beiden Raddrehachse bei einem ebenen Untergrund eine gemeinsame Drehachse, also wenn beide Räder nicht oder synchron zum Fahrgestell in der Fahrzeughochachse verstellt sind.
  • Gemäß einer vorteilhaften anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Radsteuereinheit eine erste Radsteueruntereinheit zum Ansteuern des einen oder ersten Elektromotors der jeweiligen Rad-Einheit oder Doppelrad-Einheit und eine zweite Radsteueruntereinheit zum Ansteuern des anderen oder zweiten Elektromotors der jeweiligen Rad-Einheit oder Doppelrad-Einheit aufweist. Hierdurch wird auch eine Redundanz bezüglich der Radsteuereinheit geschaffen, was die Ausfallsicherheit des Zweirad-Fahrzeugs erhöht.
  • Besonders zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher jede Radsteueruntereinheit eine Balancesteuerung und eine Neigungssensorik aufweist. Somit kann die jeweilige Rad-Einheit auch bei Ausfall einer Neigungssensorik und/oder bei Ausfall einer Balancesteuerung weiter mit voller Funktionalität betrieben werden. Auch dies erhöht die Betriebssicherheit des Zweirad-Fahrzeugs. Insbesondere bildet oder umfasst die jeweilige Radsteueruntereinheit eine bauliche Einheit aus Neigungssensorik und Balancesteuerung, die sich z.B. darin zeigen kann, dass die Radsteueruntereinheit zumindest eine Schaltungsplatine bzw. Platine aufweist, auf der sowohl die Neigungssensorik als auch die Balancesteuerung ausgebildet sind. Die Radsteuereinheit umfasst in diesem Fall dann zwei separate Platinen mit je einer Radsteueruntereinheit. Ebenso ist denkbar, die beiden Radsteueruntereinheiten auf einer gemeinsamen Platine anzuordnen.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der vorstehend vorgestellten redundanten Systeme kann vorgesehen sein, dass Fahrzeugsteuerung bzw. die jeweilige Radsteuereinheit die Funktion der beiden Elektromotoren der jeweiligen Rad-Einheit bzw. der jeweiligen Doppelrad-Einheit überwacht und abhängig von einer Fehlfunktion bei einem der beiden Elektromotoren den jeweiligen Elektromotor deaktiviert und nur noch den anderen Elektromotor zum Antreiben oder Abbremsen ansteuert. Hierdurch wird der defekte Elektromotor aus dem Antriebssystem antriebsmäßig entfernt, was die Redundanz verbessert und die Fahrtüchtigkeit des Zweirad-Fahrzeugs bei einem Ausfall eines Elektromotors verbessert. Eine Fehlfunktion kann auch beispielsweise dann festgestellt werden, wenn die Elektromotoren innerhalb derselben Rad-Einheit unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Dazu kann es beispielsweise kommen, wenn bei einem der Räder der Reifen defekt ist und sich dadurch dessen Traktion verändert.
  • Sofern wie weiter oben geschildert im Normalbetrieb nur einer der Elektromotoren aktiv betrieben wird, erfolgt bei einem Fehler dieses Elektromotors ein Umschalten auf den anderen bis dahin passiven bzw. deaktivierten Elektromotor.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der ersten grundsätzlichen Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Fahrzeugsteuerung so auszugestalten und/oder zu programmieren, dass sie für den Fall, dass bei einer der beiden Rad-Einheiten bzw. Doppelrad-Einheiten die jeweilige Radsteuereinheit einen der beiden Elektromotoren deaktiviert, bewirkt, dass bei der anderen Rad-Einheit bzw. Doppelrad-Einheit die jeweilige Radsteuereinheit die beiden Elektromotoren der anderen Rad-Einheit bzw. Doppelrad-Einheit mit reduzierter Leistung ansteuert. Hierdurch wird die Handhabung des Zweirad-Fahrzeugs vereinfacht, da sich durch diese Maßnahme im Falle einer Fehlfunktion das Lenkungsverhalten und Fahrverhalten des Zweirad-Fahrzeugs kaum verändern. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass für den Fall, dass bei einer der beiden Rad-Einheiten bzw. Doppelrad-Einheiten die jeweilige Radsteuereinheit einen der beiden Elektromotoren deaktiviert, bei der anderen Rad-Einheit bzw. Doppelrad-Einheit die jeweilige Radsteuereinheit den anderen Elektromotor dieser Rad-Einheit bzw. Doppelrad-Einheit mit erhöhter Leistung ansteuert. Auch dies führt zu einer Stabilisierung des Lenk- und Fahrverhaltens des Zweirad-Fahrzeugs. Die kumulative Realisierung dieser beiden Maßnahmen ist bevorzugt.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform kann dagegen vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuersteuerung so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie für den Fall, dass die Radsteuereinheit bei einer der beiden Rad-Einheiten bzw. Doppelrad-Einheiten einen der beiden Elektromotoren deaktiviert, bei der anderen Rad-Einheit bzw. Doppelrad-Einheit die jeweilige Radsteuereinheit einen der beiden Elektromotoren der anderen Rad-Einheit bzw. der anderen Doppelrad-Einheit ebenfalls deaktiviert. Hierdurch werden die beiden Fahrzeugseiten auf sehr einfache Weise antriebsmäßig wieder ausgeglichen.
  • Eine zweite grundsätzliche Ausführungsform schlägt zur Realisierung der Redundanz innerhalb der Rad-Einheiten vor, dass der jeweilige Elektromotor zwei separate Wicklungen aufweist, wobei die jeweilige Radsteuereinheit in einem Normalbetrieb die beiden Wicklungen des jeweiligen Elektromotors synchron ansteuert. In diesem Zusammenhang bedeutet „synchron“, dass die beiden Wicklungen mit gleicher elektrischer Leistung, also insbesondere mit gleicher elektrischer Spannung und Stromstärke, angesteuert werden. Durch diese Maßnahme wird die Ausfallsicherheit des Elektromotors erheblich vergrößert, da die beiden separaten Wicklungen redundant arbeiten und so quasi zwei separate Elektromotoren repräsentieren. Bei Ausfall der einen Wicklung lässt sich der Elektromotor über die andere Wicklung weiter betreiben. Das Zweirad-Fahrzeug bleibt dadurch fahrtüchtig. Diese synchrone Ansteuerung erfolgt dabei während eines Normalbetriebs, bei dem beide Wicklungen aktiv bzw. eingeschaltet sind. Wird bei einer Wicklung eine Fehlfunktion festgestellt, wird für einen Notbetrieb die fehlerhafte Wicklung deaktiviert bzw. ausgeschaltet. Es ist klar, dass die beiden Wicklungen in diesem Notbetrieb dann nicht mehr synchron angesteuert werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann die jeweilige Radsteuereinheit die Funktion der beiden Wicklungen des jeweiligen Elektromotors überwachen und abhängig von einer Fehlfunktion bei einer Wicklung die jeweilige fehlerhafte Wicklung deaktivieren. Das Antreiben bzw. Bremsen des jeweiligen Rads wird dann dadurch erreicht, dass die jeweilige Radsteuereinheit hierzu nur noch die andere Wicklung des jeweiligen Elektromotors ansteuert.
  • Vorteilhaft kann auch hier vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuerung so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass für den Fall, dass die jeweilige Radsteuereinheit bei einem der beiden Elektromotoren eine der beiden Wicklungen deaktiviert, bewirkt, dass beim anderen Elektromotor die jeweilige Radsteuereinheit die beiden Wicklungen des anderen Elektromotors mit reduzierter Leistung ansteuert. Hierdurch kann der Leistungsabfall an der einen Rad-Einheit, bei deren Elektromotor eine Wicklung deaktiviert ist, durch eine reduzierte Leistung an der anderen Rad-Einheit mehr oder weniger ausgeglichen werden. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Radsteuereinheit für den Fall, dass bei einem der beiden Elektromotoren eine der beiden Wicklungen deaktiviert ist, die andere Wicklung dieses Elektromotors mit erhöhter Leistung ansteuert. Hierdurch kann der Leistungsabfall an der einen Rad-Einheit, bei deren Elektromotor eine Wicklung deaktiviert ist, durch eine erhöhte Leistung an der anderen Wicklung mehr oder weniger ausgeglichen werden.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei eine kumulierte Umsetzung der beiden vorstehenden Ausgestaltungen. Demnach wird für den Fall, dass bei einem der beiden Elektromotoren eine der beiden Wicklungen deaktiviert ist, die andere Wicklung dieses Elektromotors mit erhöhter Leistung angesteuert, während die beiden Wicklungen des anderen Elektromotors mit reduzierter Leistung angesteuert werden. Die Änderung oder Anpassung der Ansteuerung kann durch die Fahrzeugsteuerung bzw. durch die jeweilige Radsteuereinheit dabei so erfolgen, dass beide Elektromotoren, also beide Rad-Einheiten leistungsmäßig ausgeglichen sind.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform kann dagegen vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuerung für den Fall, dass die Radsteuereinheit bei einem der beiden Elektromotoren eine der beiden Wicklungen deaktiviert, die Radsteuereinheit beim anderen Elektromotor eine der beiden Wicklungen des anderen Elektromotors ebenfalls deaktiviert. Hierdurch werden die beiden Fahrzeugseiten antriebsmäßig wieder ausgeglichen.
  • Alternativ ist auch hier eine Ausführungsform denkbar, bei welcher die jeweilige Radsteuereinheit im Normalbetrieb nur eine der beiden Wicklungen ansteuert, während sie die andere Wicklung deaktiviert. Diese Deaktivierung erfolgt dabei derart, z.B. über einen entsprechenden Schaltungszustand innerhalb einer Kommutierungsanordnung, dass die deaktivierte Wicklung passiv mitläuft bzw. im Leerlaufbetrieb betrieben wird, so dass quasi keine elektromagnetischen Verluste entstehen. Bei einem Fehler in der aktiven Wicklung wird dann für den Notbetrieb die bis dahin passive Wicklung aktiviert, während die fehlerhafte aktive Wicklung deaktiviert wird.
  • Eine dritte grundsätzliche Ausführungsform schlägt zur Realisierung der redundanten Rad-Einheiten vor, dass der jeweilige Elektromotor eine Wicklung mit mehreren Strängen aufweist, die mit der jeweiligen Radsteuereinheit gekoppelt sind, wobei die Fahrzeugsteuerung bzw. die jeweilige Radsteuereinheit außerdem so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass die jeweilige Radsteuereinheit die Stränge einzeln ansteuern kann, und dass die jeweilige Radsteuereinheit in einem Normalbetrieb alle Stränge ansteuert und in einem Notbetrieb einen der Stränge deaktiviert und nur noch den verbleibenden Strang oder die verbleibenden Stränge ansteuert. Auch diese Maßnahme erhöht die Fahrzeugsicherheit, da bei einem Fehler in einem der Stränge der Elektromotor noch weiter betrieben werden kann, wenn auch mit reduzierter Leistung.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann wieder die mit beiden Radsteuereinheiten gekoppelte Fahrzeugsteuerung so ausgestaltet und/oder programmiert sein, dass sie für den Fall, dass die eine Radsteuereinheit bei einem der beiden Elektromotoren einen der Stränge deaktiviert, bewirkt, dass die Radsteuereinheit beim anderen Elektromotor einen Strang, vorzugsweise den korrespondierenden Strang, der Wicklung des anderen Elektromotors ebenfalls deaktiviert. Hierdurch werden die beiden Fahrzeugseiten antriebsmäßig wieder ausgeglichen.
  • Analog zu den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen ist auch hier denkbar, dass die Fahrzeugsteuerung bzw. die jeweilige Radsteuereinheit für den Fall, dass bei einem der beiden Elektromotoren ein Strang der zugehörigen Wicklung deaktiviert wird, die anderen Stränge dieser Wicklung mit erhöhter Leistung angesteuert werden und/oder die Wicklung des anderen Elektromotors mit reduzierter Leistung angesteuert werden. Die Änderung oder Anpassung der Ansteuerung kann durch die Fahrzeugsteuerung dabei zweckmäßig so erfolgen, dass beide Elektromotoren, also beide Rad-Einheiten leistungsmäßig ausgeglichen sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Stränge als Stern geschaltet sind, so dass alle Stränge mit einem gemeinsamen Sternpunkt verbunden sind, wobei die jeweilige Radsteuereinheit zum Deaktivieren eines Strangs die Verbindung des jeweiligen Strangs zum Sternpunkt auftrennt.
  • Grundsätzlich sind je Wicklung zwei, drei oder mehr Stränge denkbar. Bevorzugt kann jedoch vorgesehen sein, dass die jeweilige Wicklung genau drei Stränge aufweist, wobei die jeweilige Radsteuereinheit die drei Stränge über eine Vollbrückenschaltung ansteuert, die für jeden der drei Stränge wenigstens einen zusätzlichen Halbleiterschalter zum Aktivieren und Deaktivieren des jeweiligen Strangs aufweist.
  • Für weitere Details dieser Ausführungsformen mit Elektromotoren, die eine mehrsträngige Wicklung aufweisen, wird bezüglich der Elektromotoren auf die EP 1 511 666 B1 verwiesen, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung hinzugefügt wird.
  • Bevorzugt ist eine preiswert realisierbare Ausführungsform, bei der die beiden Radsteuereinheiten relativ zum Fahrgestell um eine parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufende Schwenkachse schwenkbar angeordnet sind. Außerdem kann das Zweirad-Fahrzeug eine Lenkeinrichtung zum Lenken des Zweirad-Fahrzeugs aufweisen. Diese kann nun mit den Radsteuereinheiten so gekoppelt sein, dass eine Betätigung der Lenkeinrichtung, die insbesondere manuell oder elektronisch oder ferngesteuert erfolgen kann, zum Lenken des Zweirad-Fahrzeugs ein Schwenken wenigstens einer der Radsteuereinheiten um die Schwenkachse relativ zum Fahrgestell bewirkt. Durch Schwenken der jeweiligen Radsteuereinheit relativ zum Fahrgestell wird auch die zugehörige Neigungssensorik relativ zum Fahrgestell verschwenkt. Dies simuliert der jeweiligen Neigungssensorik eine Veränderung der Neigung des Fahrgestells gegenüber dem Horizont und bewirkt über die Balancesteuerung einen entsprechenden Ausgleich, also ein dosiertes Antreiben oder dosiertes Abbremsen des jeweiligen Rads. Dies führt dann zu einem Drehzahlunterschied an den beiden Rädern, was letztlich eine Kurvenfahrt bewirkt. Beispielsweise kann für eine Rechtskurve die dem rechten Rad zugeordnete Radsteuereinheit nach hinten geneigt werden, so dass das rechte Rad abgebremst wird. Alternativ kann für die Rechtskurve auch die dem linken Rad zugeordnete Radsteuereinheit nach vorn geneigt werden, so dass das linke Rad beschleunigt wird. Bevorzugt kann für die Rechtskurve vorgesehen sein, dass die dem rechten Rad zugeordnete Radsteuereinheit nach hinten und die dem linken Rad zugeordnete Radsteuereinheit nach vorn geneigt wird, so dass dann das rechte Rad abgebremst und das linke Rad beschleunigt wird. Für eine Linkskurve funktioniert das Ganze dann entsprechend umgekehrt.
  • Die Lenkeinrichtung kann mechanisch oder elektromechanisch ausgestaltet bzw. mechanisch oder elektromechanisch mit den Radsteuereinheiten gekoppelt sein, um diese verschwenken zu können. Besonders preiswert ist eine rein mechanische Kopplung, die eine mechanische Wirkverbindung, wie z. B. ein Gestänge oder einen Seilzug oder eine Kette mit oder ohne Getriebe, von einer Lenkhandhabe, wie z.B. eine Lenkstange oder ein Lenkrad, bis zu den Radsteuereinheiten führt. Eine elektromechanische Kopplung sieht dagegen vor, dass mithilfe der Lenkhandhabe, insbesondere in Verbindung mit einem entsprechenden Signalgeber, wie z.B. ein Lenkwinkelsensor, Lenksignale erzeugt werden, die dann über wenigstens ein Kabel an wenigstens einen Aktuator, der insbesondere als Servoantrieb ausgestaltet sein kann, geführt werden, der dann die Lenksignale in Schwenkbewegungen der Radsteuereinheiten umsetzt. Hierdurch lässt sich der vorhandene Bauraum besser nutzen. Auch kann die Sensibilität der Lenkeinrichtung besser und in kleineren Schritten adaptiert werden. Bei einer solchen elektromechanischen Kopplung kann die Lenkhandhabe auch durch einen Joystick gebildet sein, der einen Signalgeber enthält und die Lenksignale direkt erzeugt.
  • Zum Ansteuern des jeweiligen Elektromotors bzw. zum Ansteuern der jeweiligen Wicklung bzw. des jeweiligen Strangs kann das Zweirad-Fahrzeug mit wenigstens einer Leistungselektronik für jede Rad-Einheit ausgestattet sein, über welche die jeweilige Radsteuereinheit bzw. deren Balancesteuerung mit dem jeweiligen Elektromotor, insbesondere mit der jeweiligen Wicklung bzw. mit dem jeweiligen Strang, gekoppelt ist. Dabei dient die jeweilige Leistungselektronik zur elektrischen Versorgung des jeweiligen Elektromotors. Mit anderen Worten, die jeweilige Leistungselektronik erhält die Steuersignale von der jeweiligen Radsteuereinheit bzw. von deren Balancesteuerung und wandelt diese in eine dazu korrespondierende elektrische Strom- und Spannungsversorgung bzw. elektrische Leistungsversorgung für den jeweiligen Elektromotor.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Zweirad-Fahrzeug eine für beide Rad-Einheiten gemeinsame Leistungseinheit aufweisen, die z.B. in einem Steuergerät bezüglich der Fahrzeugquerachse zwischen den beiden Rad-Einheiten angeordnet ist. Diese Leistungseinheit weist zwei Leistungsuntereinheiten auf, die jeweils durch wenigstens eine solche Leistungselektronik gebildet sind. Die jeweilige Leistungselektronik kann redundant ausgestaltet sein, so dass die jeweilige Leistungsuntereinheit dann zwei solche Leistungselektroniken je Rad-Einheit aufweist.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Elektromotor als Radnabenmotor ausgestaltet ist, dessen Stator am Fahrgestell befestigt ist, insbesondere mittels zumindest einer der vorstehend genannten mechanischen Schnittstellen, und dessen Rotor fest mit dem Rad verbunden ist. Hierdurch wird in der Fahrzeugquerrichtung eine extrem kompakte Bauweise realisiert. Außerdem steht nun in der Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Rad-Einheiten Bauraum am Fahrgestell zur Verfügung der für ein verbessertes Design und/oder für zusätzliche Funktionalitäten genutzt werden kann.
  • Grundsätzlich kann die optionale Lenkeinrichtung mit einem Lenkgestänge ausgestattet sein, das zum Beispiel eine Lenkstange und ein Lenkungslager mit einer Lenkwinkelsensorik aufweist. Die Lenkwinkelsensorik kann mit den beiden Radsteuereinheiten gekoppelt sein, um in Abhängigkeit des aktuellen Lenkwinkels die Elektromotoren entsprechend anzusteuern, um den Lenkbefehl am Zweirad-Fahrzeug umzusetzen. Hierdurch ergibt sich eine elektrische bzw. elektronische Lenkeinrichtung, die ohne verschwenkbar gelagerte Radsteuereinrichtungen auskommt.
  • Die Lenkeinrichtung kann beispielsweise mechanisch, elektromechanisch oder elektronisch arbeiten. Bei einer mechanischen Lenkeinrichtung ist ein manuell betätigbares Griffstück der Lenkeinrichtung mechanisch mit den beiden Radsteuereinheiten gekoppelt, derart, dass durch Betätigen der Lenkeinrichtung der Neigungswinkel bei wenigstens einer der Radsteuereinheiten bzw. der jeweiligen Neigungssensorik verändert wird, was von der zugehörigen Balancesteuerung in einen entsprechenden Befehl zum Antreiben oder Abbremsen des jeweiligen Rads gewandelt wird.
  • Bei einer elektromechanischen Lenkeinrichtung wird eine manuelle Betätigung der Lenkeinrichtung in Steuersignale zum Ansteuern von Aktuatoren bzw. Servoantrieben gewandelt, wobei dann der jeweilige Aktuator den Neigungswinkel bei wenigstens einer der Radsteuereinheiten bzw. deren Neigungssensorik verändert, was dann von der zugehörigen Balancesteuerung wieder in einen entsprechenden Befehl zum Antreiben oder Abbremsen des jeweiligen Rads gewandelt wird.
  • Bei einer elektronischen Lenkeinrichtung wird eine manuelle Betätigung der Lenkeinrichtung in Steuersignale gewandelt, die unmittelbar der jeweiligen Balancesteuerung zugeführt werden. Diese Steuersignale werden dann innerhalb der Balancesteuerung dem aktuellen Neigungswinkel der jeweiligen Neigungssensorik überlagert, beispielsweise durch Addition oder Subtraktion. Auf diese Weise wird quasi eine veränderte Neigung der jeweiligen Neigungssensorik simuliert.
  • Insbesondere kann eine solche elektromechanische oder eine solche elektronische Lenkeinrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform einen Joystick aufweisen, der mit den Radsteuereinheiten gekoppelt ist und der so ausgestaltet ist, dass der Fahrer am Joystick Lenkbefehle manuell erzeugen kann, wobei die Radsteuereinheiten abhängig von den Lenkbefehlen die Elektromotoren zum Abbremsen bzw. Verzögern des einen Rads und/oder zum Beschleunigen bzw. Antreiben des anderen Rads ansteuert. Ein derartiger Joystick benötigt deutlich weniger Bauraum als ein Lenkgestänge, wodurch sich insbesondere das Einsteigen in das Zweirad-Fahrzeug und das Aussteigen aus dem Zweirad-Fahrzeug erheblich vereinfachen lässt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Joystick außerdem so ausgestaltet sein, dass der Fahrer am Joystick Fahrbefehle zum Beschleunigen und Abbremsen des Zweirad-Fahrzeugs manuell erzeugen kann, wobei die Radsteuereinheiten abhängig von den Fahrbefehlen die Elektromotoren zum synchronen Abbremsen oder Beschleunigen beider Räder ansteuert. In diesem Zusammenhang ist „synchron“ so zu verstehen, dass sich durch das Abbremsen bzw. Beschleunigen keine Änderung des aktuellen Lenkwinkels ergibt.
  • Darüber hinaus kann optional vorgesehen sein, dass der Joystick zusätzlich zu der Lenk- und/oder Fahrfunktion so ausgestaltet ist, dass der Fahrer am Joystick einen Notbremsbefehl erzeugen kann, wobei die Radsteuereinheiten abhängig vom Notbremsbefehl die Elektromotoren zum Abbremsen der beiden Räder bis zum Stillstand des Fahrzeugs ansteuern, wobei ein möglichst kurzer Bremsweg angestrebt ist. Die Erzeugung des Notbremsbefehls am Joystick kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Beispielsweise ist denkbar, dass ein Knüppel des Joysticks nach unten in eine Konsole des Joysticks gedrückt wird. Ebenso ist denkbar, dass am Knüppel oder an der Konsole oder unabhängig vom Joystick ein separater Nothaltknopf vorhanden ist, der für den Notbremsbefehl gedrückt werden muss. Ferner ist denkbar, dass der Knüppel des Joysticks wie zum Bremsen betätigt bzw. bewegt wird, jedoch über einen Druckpunkt hinaus, bei dem die maximale Bremsleistung erzielt wird. Auf diese Weise kann die Notbremsfunktion intuitiv ausgelöst werden.
  • Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform herausgestellt, bei der die beiden Rad-Einheiten so am Fahrgestell angeordnet sind, dass die Räder einen negativen Sturz gegenüber dem Fahrgestell aufweisen. Hierzu sind die Raddrehachsen der beiden Räder gegenüber der Fahrzeugquerachse um einen Sturzwinkel geneigt. Geeignete Sturzwinkel liegen beispielsweise im Bereich von 0,5° bis 20°. Bevorzugt kann der Sturzwinkel in einem Bereich von 1° bis 5°, insbesondere in einem Bereich von 1° bis 3° liegen. Bei einem negativen Sturzwinkel besitzen die beiden Räder unten, also an den Stellen, mit denen die Räder den Untergrund berühren, einen größeren Abstand voneinander als im übrigen Radumfang. Hierdurch kann die Standfestigkeit des Zweirad-Fahrzeugs bei Kurvenfahrt verbessert werden. Dies ermöglicht höhere Kurvengeschwindigkeiten und eine erhöhte Agilität des Zweirad-Fahrzeugs.
  • Alternativ ist eine Ausführungsform ohne Sturz preiswert realisierbar, bei der die Raddrehachsen beider Rad-Einheiten parallel zueinander verlaufen und insbesondere zusammenfallen bzw. eine gemeinsame Raddrehachse bilden.
  • Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Fahrgestell einen nach vorn, nach hinten und nach unten offenen Tragrahmen aufweist, an dem die Rad-Einheiten und der Fahrzeugsitz angebracht sind. Hierdurch erhält das Fahrgestellt eine relativ hohe Bodenfreiheit, was die Geländetauglichkeit des Zweirad-Fahrzeugs erhöht. Außerdem kann auf diese Weise das Gewicht des Fahrgestells reduziert werden.
  • Das jeweilige Rad kann eine Felge und einen Reifen aufweisen, der an der Felge angeordnet ist. Der Reifen kann schlauchlos ausgestaltet sein oder einen Schlauch enthalten. Bei einem als Radnabenmotor ausgestalteten Elektromotor ist dessen Rotor fest bzw. drehfest mit der Felge verbunden.
  • Bei einer Beschädigung des Reifens, zum Beispiel bei einem sogenannten „Platten“, ist ein herkömmliches Zweirad-Fahrzeug nicht mehr fahrtüchtig. Bei einem gehbehinderten Fahrer ist dies besonders unangenehm, da er das Zweirad-Fahrzeug in der Regel nicht schieben kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Rad-Einheit zwei Räder aufweist, die mit dem Elektromotor der jeweiligen Rad-Einheit antriebsgekoppelt sind. Hierdurch wird für das jeweilige Rad eine vollständige Redundanz geschaffen, die es auch bei einem Defekt eines Rades ermöglicht, das Zweirad-Fahrzeug nahezu unverändert zu verwenden. Jedenfalls bleibt es auch bei einem defekten Rad fahrtüchtig.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Systemen mit redundantem Antriebssystem ist jeweils sichergestellt, dass das Zweirad-Fahrzeug fahrtüchtig bleibt. Je nach Konzeption der Redundanz und abhängig vom aktuellem Fahrzustand, bei dem eine Fehlfunktion bei einem der Elektromotoren auftritt und die jeweilige Radsteuereinheit bzw. die Fahrzeugsteuerung quasi vom Normalbetrieb auf den Notbetrieb umschaltet, kann dieser Umschaltvorgang so erfolgen, dass er vom Fahrer unbemerkt bleibt, was die Fahrsicherheit des Zweirad-Fahrzeugs erheblich verbessert. Es ist jedoch klar, dass der Fahrer z.B. über ein Display oder eine Signaleinrichtung, insbesondere eine Leuchteinrichtung, eine Fehlermeldung, einen Warnhinweis oder ähnliches erhält, wenn die Fahrzeugsteuerung bzw. die jeweilige Radsteuereinheit auf den Notbetrieb umstellt. So kann der Fahrer zu einem geeigneten Zeitpunkt das Zweirad-Fahrzeug zu einer Inspektion oder Reparatur bringen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Zweirad-Fahrzeug wieder eine Lenkeinrichtung zum Lenken des Zweirad-Fahrzeugs aufweist. Diese kann wie weiter oben erläutert mechanisch, elektromechanisch oder elektronisch ausgestaltet sein. Bei einem Zweirad-Fahrzeug, das zwei Rad-Einheiten aufweist, die mit separaten Radsteuereinheiten angesteuert werden, kann insbesondere in Verbindung mit einer mechanisch arbeitenden Lenkeinrichtung ein Hysterese-Effekt auftreten. Dieser Hysterese-Effekt zeigt sich darin, dass sich nach einer Kurvenfahrt die Geradeausfahrt nicht von selbst wieder einstellt, auch wenn mit der Lenkeinrichtung kein Lenkbefehl erzeugt wird, also wenn quasi geradeaus „gelenkt“ wird. Ein geübter Fahrer kann dies durch gezieltes Gegenlenken ausgleichen. Für ungeübte Fahrer ist denkbar, die Lenkeinrichtung so mit der Fahrzeugsteuerung zu koppeln, dass diese z.B. eine automatische Synchronisierung der beiden Rad-Einheiten durchführt, um einen präzisen Geradeauslauf zu erzielen. Dies kann relativ aufwändig sein.
  • Vorteilhaft ist daher eine Ausführungsform, bei der das Zweirad-Fahrzeug eine Radkopplungseinrichtung aufweist, die zumindest zwei Radabschnitte aufweist, wobei der eine Radabschnitt mit dem jeweiligen Rad der einen Rad-Einheit gekoppelt ist, so dass der jeweilige Radabschnitt vom jeweiligen Rad drehend angetrieben ist, während der andere Radabschnitt mit dem jeweiligen Rad der anderen Rad-Einheit gekoppelt ist, so dass der jeweilige Radabschnitt vom jeweiligen Rad drehend angetrieben ist. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Radkopplungseinrichtung umschaltbar ist zwischen einem Aktivzustand, in dem die beiden Radabschnitte drehfest miteinander gekoppelt sind, und einem Passivzustand, in dem die beiden Radabschnitte relativ zueinander verdrehbar sind. Zweckmäßig kann nun die Lenkeinrichtung indirekt, z.B. über besagte Fahrzeugsteuerung, oder direkt mit der Radkopplungseinrichtung gekoppelt sein, derart, dass die Radkopplungseinrichtung bei Geradeausfahrt des Zweirad-Fahrzeugs in den Aktivzustand geschaltet ist und bei einer Kurvenfahrt in den Passivzustand geschaltet ist. Bei Geradeausfahrt, also im Aktivzustand sind die beiden Radabschnitte miteinander drehgekoppelt, wodurch sie den beiden Rädern der beiden Rad-Einheiten dieselbe Drehzahl aufzwingen, diese also zwangssynchronisieren. Dadurch fährt das Zweirad-Fahrzeug exakt geradeaus. Bei Kurvenfahrt, also im Passivzustand sind die beiden Radabschnitte zueinander verdrehbar, so dass die gewünschte Kurve in gewohnter Weise gefahren werden kann.
  • Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher das Fahrgestell in der Fahrzeugquerrichtung von der einen Rad-Einheit bis zur anderen Rad-Einheit durchgehend und ungeteilt ist, so dass die beiden Rad-Einheiten über das Fahrgestell bezüglich der Fahrzeugquerrichtung drehfest zueinander angeordnet sind. Ein durchgehendes Fahrgestell eignet sich in besonderer Weise für die Realisierung eines Zweirad-Fahrzeugs für einen stehenden Fahrer nach Art eines Personal-Transporters oder für einen sitzenden Fahrer mit Fahrzeugsitz.
  • Beispielsweise können gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform die Rad-Einheiten über mechanische Schnittstellen am Fahrgestell befestigt sein, wobei die jeweilige mechanische Schnittstelle eine an der Rad-Einheit ausgebildete radseitige Schnittstellenkomponente und eine dazu komplementäre, am Fahrgestell ausgebildete gestellseitige Schnittstellenkomponente aufweist, die um die Fahrzeugquerachse drehfest miteinander verbunden sind. Die jeweilige radseitige Schnittstellenkomponente ist über die zugehörige gestellseitige Schnittstellenkomponente um die Fahrzeugquerachse drehfest am Fahrgestell befestigt. Ferner sind die gestellseitigen Schnittstellenkomponenten der beiden Rad-Einheiten am Fahrgestell relativ zueinander um die Fahrzeugquerachse drehfest angeordnet, so dass sie nicht um die Fahrzeugquerachse zueinander verdrehbar sind.
  • Das Fahrgestell des erfindungsgemäßen Zweirad-Fahrzeugs kann demnach als bezüglich der Fahrzeugquerachse starre und/oder steife Einheit ausgestaltet sein. Insbesondere ist somit das Fahrgestell bezüglich der Fahrzeugquerachse starr und/oder gelenkfrei und/oder steif ausgestaltet. Das bedeutet insbesondere, dass das Fahrgestell kein Verschwenken oder kein wesentliches Verschwenken einer linken Fahrgestellseite gegenüber einer rechten Fahrgestellseite um die Fahrzeugquerachse erlaubt. Insbesondere ist somit ein Gelenk zwischen der linken und rechten Fahrgestellseite ausgeschlossen, das ein Verschwenken der beiden Fahrgestellseiten um die Fahrzeugquerachse erlaubt. Vielmehr sind die beiden Fahrgestellseiten starr bzw. steif miteinander verbunden bzw. ist das Fahrgestell entlang der Fahrzeugquerachse durchgehend starr bzw. steif ausgestaltet. Insbesondere kann das Fahrgestell somit in der Fahrzeugquerrichtung einteilig oder ungeteilt ausgestaltet sein, um besagte Einheit zu bilden. Eine solche einteilige oder ungeteilte Bauweise erfasst im vorliegenden Zusammenhang auch eine Bauweise, bei welcher das Fahrgestell aus mehreren separaten Fahrgestellkomponenten zusammengebaut ist. Die einzelnen Fahrgestellkomponenten sind dann so aneinander befestigt, dass sich die bezüglich der Fahrzeugquerachse starre und/oder steife Einheit ausbildet. Durch die starre bzw. steife Ausgestaltung des Fahrgestells wird verhindert, dass eine Verwindung der linken Fahrgestellseite gegenüber der rechten Fahrgestellseite um die Fahrzeugquerachse eine Lenkbetätigung des Zweirad-Fahrzeugs bewirkt. Außerdem kann dadurch der Fahrersitz einfach und stabil getragen werden.
  • Alternativ dazu ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher das Zweirad-Fahrzeug quasi als Hoverboard ausgestaltet ist. Insbesondere kann dazu vorgesehen sein, dass das Fahrgestell in der Fahrzeugquerrichtung zwischen der einen Rad-Einheit und der anderen Rad-Einheit in zwei Fahrgestellteile unterteilt ist, die jeweils eine der Rad-Einheiten tragen und die über ein Gelenk miteinander verbunden und um eine durch das Gelenk definierte, parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufende Gelenkachse relativ zueinander verdrehbar sind. Vorzugsweise ist das Zweirad-Fahrzeug in diesem Fall für einen stehenden Fahrer ausgestaltet und besitzt zwei Trittflächen, nämlich auf jedem Fahrgestellteil jeweils eine Trittfläche.
  • Eine andere Ausführungsform schlägt vor, das Zweirad-Fahrzeug mit einer Wankausgleichseinrichtung auszustatten, die ein Verändern eines Winkels zwischen dem Fahrzeugsitz und/oder der jeweiligen Trittfläche gegenüber dem Fahrgestell bezogen auf die Fahrzeugquerachse ermöglicht. Bei Kurvenfahrt und bei einem geneigten Untergrund kann insbesondere ein sitzender Fahrer einer spürbaren Querbeschleunigung ausgesetzt sein, die als unangenehm empfunden werden kann. Durch Veränderung des Winkels zwischen dem Fahrzeugsitz und/oder der jeweiligen Trittfläche gegenüber dem Fahrgestell lassen sich diese Querbeschleunigungen reduzieren bzw. kompensieren, was den Fahrkomfort erhöht.
  • Zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, dass die Wankausgleichseinrichtung wenigstens einen Aktuator aufweist, wobei eine Steuerung, insbesondere die Fahrzeugsteuerung, mit dem jeweiligen Aktuator gekoppelt ist und so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie den jeweiligen Aktuator abhängig von einem Winkel zwischen der Horizontalebene und der Fahrzeugquerachse und/oder abhängig von einer Kurvengeschwindigkeit des Zweirad-Fahrzeugs und/oder abhängig von einem Kurvenradius des Zweirad-Fahrzeugs zum Verändern des Winkels zwischen dem Fahrzeugsitz und/oder der jeweiligen Trittfläche gegenüber der Horizontalebene ansteuert. Hierdurch wird der fragliche Winkel dynamisch an den aktuellen Fahrzustand und Fahrzeugzustand angepasst, was den Fahrkomfort erhöht.
  • Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeugsitz gegenüber dem Fahrgestell um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Schwenkachse verschwenkbar angeordnet ist, wobei der jeweilige Aktuator zum Verschwenken des Fahrzeugsitzes gegenüber dem Fahrgestell um die Schenkachse mit dem Fahrzeugsitz und mit dem Fahrgestell gekoppelt ist. Alternativ dazu ist auch denkbar, dass Abstützeinrichtungen, mit denen das jeweilige Rad am Fahrgestell abgestützt ist, verstellbar ausgestaltet sind.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Zweirad-Fahrzeug eine Spureinstelleinrichtung aufweist, mit welcher ein Abstand veränderbar ist, den die beiden Rad-Einheiten in der Fahrzeugquerrichtung voneinander aufweisen. Durch Veränderung dieses Abstandes, also der Spurweite des Zweirad-Fahrzeugs kann die Seitenstabilität des Zweirad-Fahrzeugs verändert werden. Für eine Verwendung des Zweirad-Fahrzeugs in einem Gebäude ist eine geringe Spurweite bevorzugt, um in beengten Verhältnissen eine möglichst große Mobilität und Agilität zu besitzen. Für eine Verwendung im Freien ist dagegen eine große Spurweite bevorzugt, um für höhere Geschwindigkeiten und für geneigte Untergründe eine bessere Seitenstabilität zu erzielen. Mit Hilfe der Spureinstelleinrichtung lässt sich die Spurweite des Zweirad-Fahrzeugs einfach an den aktuellen Bedarf anpassen, was die Nutzbarkeit des Fahrzeugs erheblich verbessert. Beispielsweise kann das jeweilige Rad auf der jeweiligen Fahrzeugseite bei einer eingestellten kleinen Spurweite bezüglich der Fahrzeugquerrichtung innerhalb einer Außenkontur verbleiben, die durch eine Armlehne begrenzt ist. Bei einer eingestellten großen Spurweite kann das jeweilige Rad seitlich nach außen über die jeweilige Armlehne vorstehen. Eine derartige Spureinstelleinrichtung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass in der jeweiligen Rad-Einheit das jeweilige Rad über eine Konsole am Fahrgestell abgestützt ist, die in der Fahrzeugquerrichtung, z.B. mittels eines Aktuators, verstellbar am Fahrgestell angeordnet ist.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die beiden Radsteuereinheiten, insbesondere die gesamte Fahrzeugsteuerung, in einem Steuergerät angeordnet sind, das bezüglich der Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden Rad-Einheiten am Fahrgestell angeordnet ist. Hierdurch erhält das Zweirad-Fahrzeug einen besonders einfachen Aufbau.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Zweirad-Fahrzeug eine Überwachungseinheit aufweisen, die mit den Elektromotoren und/oder mit den Radsteuereinheiten gekoppelt ist und die Fehlfunktionen der Elektromotoren und/oder der Wicklungen und/oder der Radsteuereinheiten erkennt. Zusätzlich kann die Überwachungseinheit auch mit den weiter oben genannten Leistungseinheiten gekoppelt sein. Diese Überwachungseinheit überwacht die ordnungsgemäßen Funktionen der jeweiligen Komponenten und stellt entsprechende Statussignale der Fahrzeugsteuerung zur Verfügung, so dass diese im Bedarfsfall in Verbindung mit den Radsteuereinheiten eine fehlerhafte Komponente deaktivieren und je nach Konzeption die zugehörige redundante Komponente aktivieren kann, um die jeweilige Funktion weiterhin aufrechterhalten zu können. Insbesondere kann das Zweirad-Fahrzeug auch bei Ausfall eines Elektromotors bzw. einer Wicklung bzw. eines Strangs bzw. einer Radsteueruntereinheit bzw. einer Leistungselektronik weiterhin ohne Einschränkung der Fahrfunktionen betrieben werden. Die volle Mobilität bleibt erhalten.
  • Grundsätzlich ist hierbei denkbar, die redundanten Komponenten parallel aktiv zu betreiben und im Bedarfsfall die fehlerhafte Komponente zu deaktivieren. Hierbei kann problematisch sein, dass die Komponenten toleranzbedingt unterschiedliche Leistungsdaten aufweisen und demnach nicht genau synchron laufen. Dies lässt sich beispielsweise durch entsprechende elektrische und/oder elektronische Synchronisationsmaßnahmen, wie z.B. Mittelwertbildung, Signalfilter oder dergleichen, kompensieren. Alternativ kann dagegen vorgesehen sein, dass von den redundanten Komponenten nur immer eine aktiviert ist, während die andere deaktiviert ist. Im Bedarfsfall wird dann die fehlerhafte aktive Komponente deaktiviert und die bis dahin nicht aktive Komponente wird aktiviert und übernimmt die Funktion der fehlerhaften Komponente. Damit die deaktivierte, wartende Komponente rasch und quasi vom Fahrer unbemerkt die jeweilige Funktion übernehmen kann, befindet sich die jeweilige deaktivierte Komponente in einem Bereitschaftszustand, der auch als Stand-By oder Hot Stand-By bezeichnet werden kann und der eine schnelle Übernahme der jeweiligen Funktion ermöglicht. Beispielsweise dreht ein deaktivierter Elektromotor widerstandslos mit dem aktiven Elektromotor mit, so dass er im Bedarfsfall nicht hochgefahren und eingekuppelt werden muss.
  • Die vorstehend genannte Überwachungseinheit kann in die weiter oben genannte Fahrzeugsteuerung zumindest teilweise hardwaremäßig integriert und/oder zumindest teilweise softwaremäßig implementiert sein. Ferner ist klar, dass die weiter oben beschriebenen Funktionalitäten der Radsteuereinheiten vorzugsweise in Verbindung mit dieser Überwachungseinheit realisiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Zweirad-Fahrzeug kann für einen stehenden Fahrer ausgestaltet sein und hierzu wenigstens eine Trittfläche aufweisen. Bei genau einer Trittfläche ist diese so groß bemessen, dass der Fahrer mit beiden Füßen darauf stehen kann. Alternativ können zwei Trittflächen vorgesehen sein, für jeden Fuß eine. Das für den stehenden Fahrer vorgesehene Zweirad-Fahrzeug kann mit starrem Fahrgestell wie ein gewöhnliches Zweirad-Fahrzeug nach Art eines Personal-Transporters ausgestaltet sein. Alternativ kann das für den stehenden Fahrer vorgesehene Zweirad-Fahrzeug mit dem um die Fahrzeugquerachse verwindbaren Fahrgestell ausgestattet sein, so dass es nach Art eines Hoverboards ausgestaltet ist. Alternativ kann das erfindungsgemäße Zweirad-Fahrzeug für einen sitzenden Fahrer ausgestaltet sein und hierzu einen Fahrzeugsitz aufweisen, auf dem der Fahrer sitzen kann. Insoweit kann das Zweirad-Fahrzeug wie ein angetriebener einachsiger Rollstuhl ausgestaltet sein. Ebenso ist denkbar, das erfindungsgemäße Zweirad-Fahrzeug sowohl für einen stehenden Fahrer als auch für einen sitzenden Fahrer vorzusehen. Hierzu weist das Zweirad-Fahrzeug wenigstens eine Trittfläche und einen einklappbaren oder abnehmbaren Fahrzeugsitz auf, so dass es entweder von einem stehenden Fahrer oder von einem sitzenden Fahrer genutzt werden kann.
  • 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 Komponenten beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
    • 1 eine stark vereinfachte Seitenansicht eines dynamisch selbstbalancierenden Zweirad-Fahrzeugs,
    • 2 eine Seitenansicht wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
    • 3 eine Frontansicht des Zweirad-Fahrzeugs aus 1,
    • 4 eine Frontansicht des Zweirad-Fahrzeugs aus 2,
    • 5 eine weitere Frontansicht des Zweirad-Fahrzeugs, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform,
    • 6-12 weitere Frontansichten des Zweirad-Fahrzeugs, jedoch nur im Bereich einer Rad-Einheit und bei verschiedenen anderen Ausführungsformen,
    • 13-14 weitere Frontansicht des Zweirad-Fahrzeugs bei weiteren Ausführungsformen für einen sitzenden Fahrer,
    • 15-16 weitere Frontansicht des Zweirad-Fahrzeugs bei weiteren Ausführungsformen für einen stehenden Fahrer,
    • 17 eine weitere Frontansicht des Zweirad-Fahrzeugs bei einer weiteren Ausführungsform mit einer Radkopplungseinrichtung,
    • 18 eine weitere Frontansicht des Zweirad-Fahrzeugs bei einer weiteren Ausführungsform mit einer Wankausgleichseinrichtung in zwei Zuständen A und B,
    • 19 eine weitere Frontansicht des Zweirad-Fahrzeugs bei einer weiteren Ausführungsform mit einer Spureistelleinrichtung in zwei Zuständen A und B,
    • 20 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Elektronik des Zweirad-Fahrzeugs,
    • 21 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Elektromotors,
    • 22 eine Ansicht wie in 21, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
    • 23 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer mechanischen Lenkeinrichtung,
    • 24 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer elektromechanischen Lenkeinrichtung, und
    • 25 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer elektronischen Lenkeinrichtung.
  • Entsprechend den 1 bis 19 umfasst ein dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug 1 ein Fahrgestell 2 und zwei separate Rad-Einheiten 4. Ferner ist das Zweirad-Fahrzeug 1 entweder mit einem Fahrzeugsitz 3 für einen sitzenden Fahrer oder mit mindestens einer Trittfläche 62 für einen stehenden Fahrer ausgestattet. Alternativ kann das Zweirad-Fahrzeug 1 sowohl mit einem, insbesondere abnehmbaren oder einklappbaren, Fahrzeugsitz 3 für einen sitzenden Fahrer als auch mit mindestens einer Trittfläche 62 für einen stehenden Fahrer ausgestattet sein. Die 1 bis 5, 13, 14 und 17 bis 19 zeigen Ausführungsformen mit dem Fahrzeugsitz 3 und die 15 und 16 zeigen Ausführungsformen mit mindestens einer Trittfläche 62. In den Beispielen der 15 und 16 weist das Zweirad-Fahrzeug 1 zwei Trittflächen 62 für je einen Fuß des Fahrers auf. Das Fahrgestell 2 trägt den Fahrzeugsitz 3 bzw. die jeweilige Trittfläche 62, und die beiden Rad-Einheiten 4 stützen das Fahrgestell 2 an einem Untergrund 5 ab, auf dem das Zweirad-Fahrzeug 1 steht oder fährt.
  • Jede dieser zwei Rad-Einheiten 4 weist jeweils zumindest ein Rad 6 und zumindest einen Elektromotor 7 auf. Zweckmäßig weist das jeweilige Rad 6 eine Felge 8 und einen Reifen 9 auf, der bevorzugt mit Luft befüllt ist, einen Schlauch enthalten kann oder schlauchlos ausgestaltet sein kann. Ferner ist das jeweilige Rad 6 um eine Raddrehachse 10 am Fahrgestell 2 drehbar angeordnet. Der jeweilige Elektromotor 7 ist am Fahrgestell 2 angeordnet.
  • Außerdem ist das erfindungsgemäße Zweirad-Fahrzeug 1 für jede Rad-Einheit 4 jeweils mit einer Radsteuereinheit 63 ausgestattet, wobei jede Radsteuereinheit 63 jeweils zumindest eine Neigungssensorik 11 und jeweils wenigstens eine Balancesteuerung 12 zum Ansteuern des jeweiligen Elektromotors 7 aufweist. Beispielsweise befinden sich die Neigungssensorik 11 und die Balancesteuerung 12 auf einer gemeinsamen Platine der Radsteuereinheit 63. Die beiden Radsteuereinheiten 63 sind mit wenigstens einer Batterie 13 zur Stromversorgung der elektrischen Verbraucher, also zumindest der Elektromotoren 7 und der Radsteuereinheiten 63 mit den Neigungssensoriken 11 und den Balancesteuerungen 12 gekoppelt. Weitere elektrische Verbraucher sind beispielsweise eine nicht gezeigte Fahrzeugbeleuchtung und elektrische Komponenten einer Lenkeinrichtung 14 zum Lenken des Zweirad-Fahrzeugs 1, mit der das Zweirad-Fahrzeug 1 zweckmäßig ausgestattet sein kann. Es ist klar, dass entsprechende Leitungen zur elektrischen Verbindung der einzelnen elektrischen Komponenten vorgesehen sind, die hier jedoch nicht dargestellt sind.
  • Erfindungsgemäß weist das Zweirad-Fahrzeug 1 außerdem eine Fahrzeugsteuerung 68 auf, die mit beiden Radsteuereinheiten 63 gekoppelt ist. Diese Fahrzeugsteuerung 68 wird weiter unten, insbesondere mit Bezug auf 20 näher vorgestellt, ist jedoch bei allen hier gezeigten Ausführungsformen realisiert.
  • Die beiden Rad-Einheiten 4 werden entlang einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Fahrzeugquerachse Y am gemeinsamen Fahrgestell 2 so angebracht, so dass sie das Fahrgestell 2 tragen und in der Fahrzeugquerachse Y voneinander beabstandet sind. Die Fahrzeugquerachse Y erstreckt sich senkrecht zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Fahrzeuglängsachse X, die dadurch definiert ist, dass sich das Zweirad-Fahrzeug 1 bei Geradeausfahrt entlang dieser Fahrzeuglängsachse X bewegt, sowohl bei Vorwärtsfahr als auch bei Rückwärtsfahrt. Im ausbalancierten Zustand des Zweirad-Fahrzeugs 1 erstrecken sich die Fahrzeuglängsachse X und die Fahrzeugquerachse Y jeweils parallel zur Horizontalen, sofern auch der Untergrund 5 eben und horizontal ist. Eine ebenfalls durch einen Doppelpfeil angedeutete Fahrzeughochachse Z erstreckt sich senkrecht zur Fahrzeuglängsachse X und senkrecht zur Fahrzeugquerachse Y. Im ausbalancierten Zustand des Zweirad-Fahrzeugs 1 erstreckt sich die Fahrzeughochachse Z somit parallel zur Vertikalen, sofern der Untergrund 5 eben und horizontal ist.
  • Die Rad-Einheiten 2 sind zweckmäßig über mechanische Schnittstellen 15 am Fahrgestell 2 befestigt, wobei die jeweilige mechanische Schnittstelle 15 eine an der Rad-Einheit 4 ausgebildete radseitige Schnittstellenkomponente 15r und eine dazu komplementäre, am Fahrgestell 2 ausgebildete gestellseitige Schnittstellenkomponente 15g aufweist. Beispielsweise kann die jeweilige Schnittstelle 15 als Flanschverbindung mit mehreren Verschraubungen ausgestaltet sein, so dass die Schnittstellenkomponenten 15r, 15g dann Gewindeöffnungen, Durchgangsöffnungen, Schrauben und dergleichen sein können. Die jeweilige radseitige Schnittstellenkomponente 15r ist über die zugehörige gestellseitige Schnittstellenkomponente 15g um die Fahrzeugquerachse Y drehfest am Fahrgestell 2 befestigt. Ferner sind die gestellseitigen Schnittstellenkomponenten 15g der beiden Rad-Einheiten 4 relativ zueinander um die Fahrzeugquerachse Y drehfest am Fahrgestell 2 angebracht.
  • Vorteilhaft ist eine in den 3 bis 5, 13 bis 15 und 17 bis 19 gezeigte Ausführungsform, bei welcher das Fahrgestell 2 in der Fahrzeugquerrichtung Y von der einen Rad-Einheit 4 bis zur anderen Rad-Einheit 4 durchgehend und ungeteilt ist, so dass die beiden Rad-Einheiten 4 über das Fahrgestell 2 bezüglich der Fahrzeugquerrichtung Y drehfest zueinander angeordnet sind.
  • Das Fahrgestell 2 des erfindungsgemäßen Zweirad-Fahrzeugs 1 kann demnach insbesondere als bezüglich der Fahrzeugquerachse Y starre und/oder steife Einheit ausgestaltet sein. Insbesondere ist somit das Fahrgestell 2 bezüglich der Fahrzeugquerachse Y starr und/oder gelenkfrei und/oder steif ausgestaltet. Das bedeutet insbesondere, dass das Fahrgestell 2 kein Verschwenken oder kein wesentliches Verschwenken einer linken Fahrgestellseite 21 gegenüber einer rechten Fahrgestellseite 2r um die Fahrzeugquerachse Y erlaubt. Die relativen Ortsangaben „links“ und „rechts“ beziehen sich dabei auf das Zweirad-Fahrzeug 1 bei Vorwärtsfahrt. Insbesondere ist somit ein Gelenk innerhalb des Fahrgestells 2 zwischen der linken und rechten Fahrgestellseite 21, 2r ausgeschlossen, das ein Verschwenken der beiden Fahrgestellseiten 21, 2r um die Fahrzeugquerachse Y erlaubt. Vielmehr sind die beiden Fahrgestellseiten 21, 2r starr bzw. steif miteinander verbunden. Insoweit ist das Fahrgestell 2 entlang der Fahrzeugquerachse Y durchgehend starr bzw. steif ausgestaltet. Insbesondere kann das Fahrgestell 2 somit in der Fahrzeugquerrichtung Y einteilig oder ungeteilt ausgestaltet sein, um besagte Einheit zu bilden. Eine solche einteilige oder ungeteilte Bauweise erfasst im vorliegenden Zusammenhang auch eine Bauweise, bei welcher das Fahrgestell 2 aus mehreren separaten Fahrgestellkomponenten zusammengebaut ist. Die einzelnen Fahrgestellkomponenten sind dann so aneinander befestigt, dass sich die bezüglich der Fahrzeugquerachse Y starre und/oder steife Einheit ausbildet. Durch die starre bzw. steife Ausgestaltung des Fahrgestells 2 wird verhindert, dass eine Verwindung der linken Fahrgestellseite 21 gegenüber der rechten Fahrgestellseite 2r um die Fahrzeugquerachse Y eine Lenkbetätigung des Zweirad-Fahrzeugs 1 bewirkt. Außerdem kann dadurch der Fahrersitz 3 einfach und stabil getragen werden.
  • Alternativ dazu ist auch eine in 16 gezeigte Ausführungsform denkbar, bei welcher das Zweirad-Fahrzeug 1 quasi als Hoverboard ausgestaltet ist. Insbesondere kann dazu vorgesehen sein, dass das Fahrgestell 2 in der Fahrzeugquerrichtung Y zwischen der einen Rad-Einheit 4 und der anderen Rad-Einheit 4 in zwei Fahrgestellteile 2i und 2ii unterteilt ist, die jeweils eine der Rad-Einheiten 4 tragen und die über ein Gelenk 64 miteinander verbunden. Das Gelenk 64 definiert eine parallel zur Fahrzeugquerachse Y verlaufende Gelenkachse 108, um welche die beiden Fahrgestellteile 2i, 2ii relativ zueinander verdrehbar sind. Insbesondere kann diese Gelenkachse 108 mit der Raddrehachse 10 bzw. mit der weiter unten näher beschriebenen gemeinsamen Raddrehachse 23 zusammenfallen. Vorzugsweise ist das Zweirad-Fahrzeug 1 in diesem Fall für einen stehenden Fahrer ausgestaltet und besitzt zwei Trittflächen 62, nämlich auf jedem Fahrgestellteil 2i, 2ii jeweils eine Trittfläche 62.
  • Zur Realisierung des hier vorgestellten Zweirad-Fahrzeugs 1 lassen sich grundsätzlich im Handel erhältliche Einrad-Fahrzeuge verwenden, von denen jedoch nur die jeweilige Rad-Einheit 4 benötigt wird, also die Einheit aus Rad 6 und damit antriebsgekoppeltem Elektromotor 7. In einer preiswerten Variante lassen sich auch die individuelle Neigungssensorik 11 und die individuelle Balancesteuerung 12 des jeweiligen Einrad-Fahrzeugs für die jeweilige Rad-Einheit 4 bzw. für das hier vorgestellte Zweirad-Fahrzeug 1 nutzen. Zweckmäßig wird dabei die jeweilige Radsteuereinheit 63, welche die Neigungssensorik 11 und die Balancesteuerung 12 umfasst, aus einem Gehäuse des jeweiligen Einrad-Fahrzeugs ausgebaut und am Fahrgestell 2 angeordnet. Denkbar ist bei einer preiswerten Ausführungsform, das hier nicht gezeigte Gehäuse des jeweiligen Einrad-Fahrzeugs beizubehalten, um damit die Rad-Einheit 4 am Fahrgestell 2 zu befestigen. Hierzu lassen sich insbesondere mechanische Schnittstellen dieses Gehäuses verwenden, die beim Einrad-Fahrzeug zum Befestigen eines Trittbretts dienen. Die ausgebauten Radsteuereinheiten 63 befinden sich dann außerhalb des jeweiligen Gehäuses am Fahrgestell 2.
  • Das hier vorgestellte dynamisch selbstbalancierende Zweirad-Fahrzeug 1 ist auch für Fahrer mit erhöhtem Gewicht nutzbar. Beispielsweise kann das Zweirad-Fahrzeug 1 eine Traglast von mindestens 150 kg aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann auch eine Traglast von mindestens 200 kg vorgesehen sein.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Elektromotor 7 als Radnabenmotor 16 ausgestaltet ist, dessen Stator 17 am Fahrgestell 2 befestigt ist und dessen Rotor 18 fest mit dem Rad 6 verbunden ist. Beispielsweise ist der Rotor 18 fest mit der Felge 8 verbunden, die den Reifen 9 trägt.
  • Grundsätzlich kann die Lenkeinrichtung 14 mit einem in den 14 und 15 angedeuteten Lenkgestänge 65 ausgestattet sein, das zum Beispiel eine unterbrochen dargestellte Lenkstange 66 und ein Lenkungslager 67 mit einer Lenkwinkelsensorik aufweist. Die Lenkstange 66 kann außerdem einen Griff 93 aufweisen. Die Lenkwinkelsensorik kann mit Radsteuereinheiten 63 oder mit der Fahrzeugsteuerung 68 gekoppelt sein, um in Abhängigkeit des aktuellen Lenkwinkels die Elektromotoren 7 entsprechend anzusteuern, um den Lenkbefehl am Zweirad-Fahrzeug 1 umzusetzen.
  • Bei den in den 1 bis 3, 13 und 17 bis 19 gezeigten Beispielen kann die Lenkeinrichtung 14 einen Joystick 19 aufweisen, der auf geeignete Weise, insbesondere über hier nicht gezeigte Kabel, mit den Radsteuereinheiten 63 bzw. mit der Fahrzeugsteuerung 68 gekoppelt ist. Der Joystick 19 weist einen manuell betätigbaren Knüppel 20 und eine Konsole 21 auf, die am Fahrgestell 2 bzw. an einer Armlehne 22 des Zweirad-Fahrzeugs 1 befestigt ist und an welcher der Knüppel 20 beweglich angebracht ist. Der Joystick 19 ist so ausgestaltet, dass der Fahrer am Joystick 19 Lenkbefehle manuell erzeugen kann, wobei die Fahrzeugsteuerung 68 abhängig von den Lenkbefehlen die Elektromotoren 7 zum Abbremsen des einen Rads 6 und/oder zum Beschleunigen des anderen Rads 6 ansteuert. Mit diesem Joystick 19 lassen sich weitere vorteilhafte Funktionalitäten für das Zweirad-Fahrzeug 1 realisieren.
  • Beispielsweise kann der Joystick 19 außerdem so ausgestaltet sein, dass der Fahrer am Joystick 19 Fahrbefehle zum Beschleunigen und Abbremsen des Zweirad-Fahrzeugs 1 manuell erzeugen kann, wobei die Fahrzeugsteuerung 68 abhängig von den Fahrbefehlen die Elektromotoren 7 zum synchronen Abbremsen oder Beschleunigen beider Räder 6 ansteuert. In diesem Zusammenhang ist „synchron“ so zu verstehen, dass sich durch das Abbremsen bzw. Beschleunigen keine wesentliche Änderung des aktuellen Lenkwinkels ergibt.
  • Darüber hinaus kann optional vorgesehen sein, dass der Joystick 19 zusätzlich zu der Lenk- und/oder Fahrfunktion so ausgestaltet ist, dass der Fahrer am Joystick 19 einen Notbremsbefehl erzeugen kann, wobei die Fahrzeugsteuerung 68 abhängig vom Notbremsbefehl die Elektromotoren 7 zum Abbremsen der beiden Räder 6 bis zum Stillstand des Zweirad-Fahrzeugs 1 ansteuert. Dabei ist ein möglichst kurzer Bremsweg angestrebt. Das bedeutet, dass eine maximale Verzögerung erzeugt wird, ohne dabei ein Umkippen des Zweirad-Fahrzeugs 1 zu riskieren. Die Erzeugung des Notbremsbefehls am Joystick 19 kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Beispielsweise ist denkbar, dass der Knüppel 20 des Joysticks 19 gemäß einem vertikalen Pfeil P nach unten in die Konsole 21 des Joysticks 19 gedrückt wird. Ebenso ist denkbar, dass am Knüppel 20 oder an der Konsole 21 oder unabhängig vom Joystick 19 ein hier nicht gezeigter separater Nothaltknopf vorhanden ist, der für den Notbremsbefehl gedrückt werden muss. Ferner ist denkbar, dass der Knüppel 20 des Joysticks 19 wie zum Bremsen betätigt bzw. bewegt wird, jedoch über einen Druckpunkt hinaus, bei dem die maximale Bremsleistung erzielt wird. Auf diese Weise kann die Notbremsfunktion intuitiv ausgelöst werden.
  • Bei den Ausführungsformen der 3, 4 und 13 bis 19 sind die beiden Rad-Einheiten 4 so am Fahrgestell 2 angebracht, dass die beiden Raddrehachsen 10 zusammenfallen und eine gemeinsame Raddrehachse 23 bilden. Im Unterschied dazu zeigt 5 eine andere Ausführungsform, bei der die beiden Rad-Einheiten 4 so am Fahrgestell 2 angeordnet sind, dass die Räder 6 einen negativen Sturz gegenüber dem Fahrgestell 2 aufweisen. Demnach sind die Raddrehachsen 10 der beiden Räder 6 gegenüber der Fahrzeugquerachse Y um einen Sturzwinkel 24 geneigt. In 5 ist zur Darstellung des jeweiligen Sturzwinkels eine strichpunktierte Gerade 25 eingetragen, die parallel zur Fahrzeugquerachse Y verläuft. Der Sturzwinkel 24 kann beispielsweise mindestens 0,5° betragen. Beispielsweise beträgt der Sturzwinkel 24 maximal 20°, vorzugsweise maximal 15° oder maximal 5°. Ein bevorzugter Bereich liegt zwischen 1° und 3°. Besonders vorteilhaft ist ein Sturzwinkel 24 von 2° ± 1°. Es ist klar, dass ein derartiger Sturz auch bei allen anderen Ausführungsformen realisierbar ist.
  • Vorteilhaft kann gemäß den 1, 3 und 5 vorgesehen sein, dass das Fahrgestell 2 einen nach vorn, nach hinten und nach unten offenen Tragrahmen 26 aufweist, an dem die Rad-Einheiten 4 und der Fahrzeugsitz 3 angebracht sind. Hierdurch erhält das Fahrgestellt 2 eine relativ hohe Bodenfreiheit, was die Geländetauglichkeit des Zweirad-Fahrzeugs 1 erhöht. Außerdem kann auf diese Weise das Gewicht des Fahrgestells 2 reduziert werden.
  • Bei den in den 1 bis 6 und 13 bis 19 gezeigten Ausführungsformen weist die jeweilige Rad-Einheit 4 nur ein Rad 6 auf. Denkbar ist eine Ausführungsform, bei der die jeweilige Rad-Einheit 4 zwei Räder 6 und nur einen einzigen Elektromotor 7 aufweist, so dass die beiden Räder 6 mit dem gemeinsamen Elektromotor 7 antriebsgekoppelt sind.
  • In den 6 bis 12 sind weitere unterschiedliche Ausführungsformen der Zweirad-Fahrzeuge 1 jeweils im Bereich einer der beiden Rad-Einheiten 4 gezeigt. Es ist klar, dass das das übrige Zweirad-Fahrzeug 1 dann wie in den 1 bis 5 und 13 bis 19 gezeigt ausgestaltet sein kann.
  • Bei allen hier gezeigten Ausführungsformen ist in der jeweiligen Rad-Einheit 4 der Elektromotor 7 redundant ausgestaltet, so dass die Antriebsfunktion und die Bremsfunktion der jeweiligen Rad-Einheit 4 auch bei einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors 7 erhalten bleibt.
  • Hierzu kann gemäß den Beispielen der 6 und 13 bis 19 vorgesehen sein, dass der Elektromotor 7 der jeweiligen Rad-Einheit 4 einen ersten Elektromotor 7i bildet, wobei beide Rad-Einheiten 4 zusätzlich zum ersten Elektromotor 7i jeweils einen zweiten Elektromotor 7ii zum Antreiben des jeweiligen Rads 6 aufweisen. Die Radsteuereinheit 63 kann dann insbesondere den ersten und zweiten Elektromotor 7i, 7ii der jeweiligen Rad-Einheit 4 synchron, also wie einen einzigen Elektromotor 7 ansteuern. In diesem Zusammenhang bedeutet „synchron“, dass die beiden Elektromotoren 7i, 7ii mit gleicher Leistung und/oder Drehzahl angesteuert werden. Hierdurch wird eine vollständige Redundanz für den Antrieb des jeweiligen Rads 6 geschaffen, was die Unfallgefahr bei Ausfall eines Elektromotors 7 erheblich reduziert. Diese synchrone Ansteuerung erfolgt gemäß einem ersten Redundanzkonzept während eines Normalbetriebs, bei dem beide Elektromotoren 7i, 7ii aktiv bzw. eingeschaltet sind. Wird bei einem Elektromotor 7i, 7ii eine Fehlfunktion festgestellt, wird für einen Notbetrieb der fehlerhafte Elektromotor 7i, 7ii deaktiviert bzw. ausgeschaltet. Es ist klar, dass die beiden Elektromotoren 7i, 7ii in diesem Notbetrieb dann nicht mehr synchron angesteuert werden. Ebenso ist denkbar, dass gemäß einem zweiten Redundanzprinzip im Normalbetrieb nur einer der Elektromotoren 7i, 7ii aktiv betrieben wird, während der andere passiv betrieben wird, z.B. im Leerlauf. Bei einem Fehler des aktiven Elektromotors 7i, 7ii wird für den Notbetrieb der bis dahin passive Elektromotor 7i, 7ii aktiviert, während der fehlerhafte deaktiviert wird.
  • Bei den in den 13 bis 19 gezeigten Ausführungsformen des Zweirad-Fahrzeugs 1 ist die jeweilige Rad-Einheit 4 zweckmäßig gleich ausgestaltet wie die mit Bezug auf 6 näher erläuterte Ausführungsform der Rad-Einheit 4.
  • Bei den in den 6 und 13 bis 19 gezeigten vorteilhaften Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der jeweilige erste Elektromotor 7i als erster Radnabenmotor 16i ausgestaltet ist, dessen erster Stator 17i am Fahrgestell 2 befestigt ist und dessen erster Rotor 18i fest mit dem jeweiligen Rad 6 verbunden ist. Der jeweilige zweite Elektromotor 7ii ist dann als zweiter Radnabenmotor 16ii ausgestaltet, dessen zweiter Stator 17ii am ersten Stator 17i und/oder am Fahrgestell 2 befestigt ist und dessen zweiter Rotor 18ii am ersten Rotor 18i befestigt ist. Im Beispiel der 5 ist der zweite Stator 17ii am ersten Stator 17i und am Fahrgestell 2 bezüglich der Fahrzeugquerachse Y drehfest befestigt. Ferner sind der erste und zweite Rotor 18i, 18ii über eine geeignete Kopplung 27 drehfest miteinander verbunden, so dass sie immer synchron um die Raddrehachse 10 rotieren können.
  • In den 6 und 13 bis 19 sind der erste und zweite Stator 17i, 17ii jeweils mittels einer mechanischen Schnittstelle 15 der vorstehend beschriebenen Art am Fahrgestell 2 bzw. am Radträger 29 drehfest befestigt. Außerdem sind die beiden Statoren 17i, 17ii aneinander mittels einer ähnlichen mechanischen Schnittstelle 15' drehfest befestigt. Entsprechendes gilt auch für die Ausführungsformen der 7 bis 9, wobei in 9 die beiden Statoren 17i, 17ii nicht aneinander befestigt sind, so dass die Schnittstelle 15' fehlt.
  • In den Beispielen der 7 bis 12 wird eine alternative Ausführungsform vorgestellt, bei der die jeweilige Rad-Einheit 4 als Doppelrad-Einheit 44 ausgestaltet ist, die zwei Räder 6 bzw. 6i, 6ii und zwei Elektromotoren 7 bzw. 7i, 7ii zum Antreiben der Räder 6; 6i, 6ii aufweist, wobei die Radsteuereinheit 63 die beiden Elektromotoren 7; 7i, 7ii der jeweiligen Doppelrad-Einheit 44 synchron ansteuern kann. Auch hier bedeutet „synchron“ eine Ansteuerung der beiden Elektromotoren 7; 7i, 7ii mit gleicher Leistung und/oder Drehzahl. Bei diesen Ausführungsformen wird somit eine vollständige Redundanz für die Elektromotoren 7; 7i, 7ii und die Räder 6; 6i, 6ii geschaffen, so dass bei Ausfall eines Elektromotors 7; 7i, 7ii und/oder eines Rades 6; 6i, 6ii das Zweirad-Fahrzeug 1 fahrtüchtig bleibt. Auch hier erfolgt diese synchrone Ansteuerung gemäß des ersten Redundanzprinzips während eines Normalbetriebs, bei dem beide Elektromotoren 7; 7i, 7ii aktiv bzw. eingeschaltet sind. Wird bei einem Elektromotor 7; 7i, 7ii eine Fehlfunktion festgestellt, wird für einen Notbetrieb der fehlerhafte Elektromotor 7; 7i, 7ii deaktiviert bzw. ausgeschaltet. Es ist klar, dass die beiden Elektromotoren 7; 7i, 7ii in diesem Notbetrieb dann nicht mehr synchron angesteuert werden. Ebenso ist denkbar, dass gemäß dem zweiten Redundanzprinzip im Normalbetrieb nur einer der Elektromotoren 7i, 7ii aktiv betrieben wird, während der andere passiv betrieben wird, z.B. im Leerlauf. Bei einem Fehler des aktiven Elektromotors 7i, 7ii wird für den Notbetrieb der bis dahin passive Elektromotor 7i, 7ii aktiviert, während der fehlerhafte deaktiviert wird.
  • Zweckmäßig sind die beiden Räder 6i, 6ii und die beiden Elektromotoren 7i, 7ii der jeweiligen Doppelrad-Einheit 44 so am Fahrgestell 2 angeordnet, dass die beiden Räder 6i, 6ii jeweils um die Raddrehachse 10 drehbar sind. Die Raddrehachse 10 bildet innerhalb der Doppelrad-Einheit 44 somit eine gemeinsame Drehachse für beide Räder 6i, 6ii. Sofern mit den Doppelrad-Einheiten 44 ein Sturz wie in 5 realisiert werden soll, haben die beiden Räder 6 der jeweiligen Doppelrad-Einheit 44 dann separate, also voneinander beabstandete Raddrehachsen 10, die parallel zueinander verlaufen und jeweils den Sturzwinkel 24 gegenüber der Fahrzeugquerachse Y aufweisen.
  • Zweckmäßig wird auch für diese Ausführungsformen der 7 bis 12 vorgeschlagen, dass in der jeweiligen Doppelrad-Einheit 44 der eine oder erste Elektromotor 7i als erster Radnabenmotor 16i ausgestaltet ist, dessen erster Stator 17i am Fahrgestell 2 befestigt ist und dessen erster Rotor 18i fest mit dem einen oder ersten Rad 6i verbunden ist. In der jeweiligen Doppelrad-Einheit 44 ist dann der andere oder zweite Elektromotor 7ii als zweiter Radnabenmotor 16ii ausgestaltet, dessen zweiter Stator 17ii am Fahrgestell 2 und/oder am ersten Stator 17i befestigt ist und dessen zweiter Rotor 18ii fest mit dem anderen oder zweiten Rad 6ii verbunden ist.
  • Im Beispiel der 7 und 8 sind der erste und zweite Stator 17i, 17ii bezüglich der Raddrehachse 10 drehfest am Fahrgestell 2, z.B. über geeignete mechanische Schnittstellen 15, und bezüglich der Raddrehachse 10 drehfest aneinander befestigt. Beispielsweise sind die Statoren 17i, 17ii miteinander verschraubt.
  • Bei den in den 9 bis 12 gezeigten Ausführungsformen sind der erste Stator 17i und der zweite Stator 17ii jeweils bezüglich der Raddrehachse 10 wieder drehfest am Fahrgestell 2 befestigt, z.B. über besagte Schnittstellen 15. Im Unterschied zu den Beispielen der 7 und 8 sind hier die beiden Statoren 17i, 17ii nicht unmittelbar aneinander befestigt. In den 9 bis 12 sind die beiden Statoren 17i, 17ii voneinander axial beabstandet. In 9 ist eine axiale Lücke 28 erkennbar.
  • Der erste Rotor 18i und der zweite Rotor 18ii können bei den in den 7, 9 bis 12 gezeigten Ausführungsformen um die gemeinsame Drehachse bzw. um die jeweilige Raddrehachse 10 relativ zueinander verdrehbar angeordnet sein, was den Aufbau vereinfacht. Alternativ können der erste Rotor 18i und der zweite Rotor 18ii gemäß der in 8 gezeigten Ausführungsform drehfest miteinander gekoppelt sein, so dass bei Ausfall eines Elektromotor 7i, 7ii dennoch beide Räder 6i, 6ii antreibbar sind, was die Traktion verbessert. Zur drehfesten Verbindung der beiden Rotoren 18i, 18ii kann auch hier eine geeignete Kopplung 27 vorgesehen sein.
  • In den Beispielen der 1 bis 9 weist das Fahrgestell 2 für jede Rad-Einheit 4 einen Radträger 29 auf, an dem die jeweilige Rad-Einheit 4 angebracht ist, so dass die jeweilige Rad-Einheit 4 über diesen Radträger 29 das übrige Fahrgestell 2 trägt. Der jeweilige Radträger 29 kann als Stab, Stange, Platte, Rohr oder Profil ausgestaltet sein. Bei den hier gezeigten Beispielen weist der jeweilige Radträger 29 rein exemplarisch in der Fahrzeuglängsachse X einen U-förmigen Querschnitt auf, so dass der Radträger 29 die jeweilige Rad-Einheit 4 in der Fahrzeugquerachse Y einseitig oder auch beidseitig tragen kann. Insbesondere lässt sich dadurch der jeweilige Stator 17 axial beidseitig drehfest am Radträger 29 drehfest befestigen.
  • In den Beispielen der 1 bis 5 nimmt der jeweilige Radträger 29 jeweils eine Rad-Einheit 4 mit einem Rad 6 und einem Elektromotor 7 auf. Im Beispiel der 6 nimmt der jeweilige Radträger 29 jeweils eine Rad-Einheit 4 mit einem Rad 6 und zwei Elektromotoren 7 auf. In den Beispielen der 7 bis 9 nimmt der jeweilige Radträger 29 jeweils eine als Doppelrad-Einheit 44 ausgestaltete Rad-Einheit 4 mit zwei Rädern 6 und zwei Elektromotoren 7 auf. Bei den in den 10 bis 12 gezeigten Ausführungsformen sind für die jeweilige Doppelrad-Einheit 44 zwei solche Radträger 29 bzw. 29i, 29ii vorgesehen, die je ein Rad 6 bzw. 6i, 6ii und einen Elektromotor 7 bzw. 7i, 7ii aufnehmen. In den Beispielen der 10 und 12 können die beiden Radträger 29i, 29ii aneinander befestigt sein. Auch ist denkbar, anstelle von zwei solchen im Querschnitt U-förmigen Radträgern 29i, 29ii einen im Querschnitt E-förmigen Radträger (nicht gezeigt) zu verwenden, so dass die in den 10 und 12 erkennbare Doppelwand, die durch die axial aneinander anliegenden separaten Radträger 29 entsteht, zu einer integralen einfachen Wand wird, an der axial beidseitig je einer der Statoren 17i, 17ii befestigt ist.
  • Im Beispiel der 11 sind die beiden Radträger 29i, 29ii zueinander lose angeordnet. In 11 ist eine Lücke 52 erkennbar, die bezüglich der Fahrzeugquerachse Y zwischen den benachbarten Radträgern 29i, 29ii ausgebildet ist. In 11 ist nun außerdem vorgesehen, dass die beiden Radträger 29i, 29ii jeweils über eine Feder- und/oder Dämpfereinrichtung 51 am Fahrgestell 2 abgestützt sind. Hierdurch sind die beiden Räder 6i, 6ii parallel zur Fahrzeughochachse Z relativ zum Fahrgestell 2 beweglich bzw. verstellbar angeordnet. Diese Verstellbarkeit ist in 11 jeweils durch einen Doppelpfeil 53 angedeutet und erfolgt gegen eine Feder- und/oder Dämpferkraft, die von der jeweiligen Feder- und/oder Dämpfereinrichtung 51 erzeugt wird. Durch die vertikale Verstellbarkeit 53 der beiden Räder 6i, 6ii können die beiden Räder 6i, 6ii der Kontur des Untergrunds 5 individuell folgen, was den Bodenkontakt und letztlich die Traktion verbessert. Neben der erhöhten Fahrsicherheit ergibt sich dadurch auch ein Komfortgewinn.
  • Es ist klar, dass sich solche Feder- und/oder Dämpfereinrichtungen 51 auch an anderer Stelle, z.B. in die Schnittstellen 15 oder an einem zentralen Rahmenträger integrieren lassen, so dass das jeweilige Rad 6 bzw. der jeweilige Stator 17 direkt vertikal verstellbar am Fahrgestell 2 gehalten ist, also nicht indirekt wie in 11 über den jeweiligen Radträger 29. Ferner kann auch bei den Ausführungsformen der 1 bis 6, bei denen nur ein Rad 6 pro Fahrzeugseite vorge- sehen ist, eine derartige Feder- und/oder Dämpfereinrichtung 51 vorgesehen sein, z.B. zur Komfortsteigerung.
  • Ein ähnlicher Komfortgewinn lässt sich gemäß 12 auch dadurch erreichen, dass die Doppelrad-Einheit 44 um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse X verlaufende gemeinsame Kippachse 69 gemeinsam relativ zum Fahrgestell 2 verschwenkbar angeordnet sind. Diese Verschwenkbarkeit ist in 12 durch einen Doppelpfeil 70 angedeutet und ermöglicht ebenfalls einen Ausgleich von Bodenunebenheiten.
  • Es ist klar, dass sich die mit Bezug auf die 6 bis 12 beschriebenen Ausgestaltungen auch auf die Ausführungsformen der 1 bis 5 und 13 bis 19 übertragen lassen.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der vorstehend vorgestellten redundanten Systeme kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuerung 68 die Funktion der beiden Elektromotoren 7 der jeweiligen Rad-Einheit 4 überwacht und abhängig von einer Fehlfunktion bei einem der beiden Elektromotoren 7 bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit 63 den jeweiligen Elektromotor 7 deaktiviert und nur noch den anderen Elektromotor 7 zum Beschleunigen oder Abbremsen ansteuert. Hierdurch wird der defekte Elektromotor 7 aus dem Antriebssystem antriebsmäßig entfernt, was die Redundanz verbessert und die Fahrtüchtigkeit des Zweirad-Fahrzeugs 1 bei einem Ausfall eines Elektromotors 7 verbessert. Eine Fehlfunktion kann auch beispielsweise dann festgestellt werden, wenn die Elektromotoren 7 innerhalb derselben Rad-Einheit 4 unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Dazu kann es beispielsweise kommen, wenn bei einem der Räder 6 der Reifen 9 defekt ist und sich dadurch dessen Traktion verändert.
  • Eine Weiterbildung schlägt vor, dass die Fahrzeugsteuerung 68 für den Fall, dass bei einer der beiden Rad-Einheiten 4 einer der beiden Elektromotoren 7 deaktiviert ist, bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit 63 die beiden Elektromotoren 7 der anderen Rad-Einheit 4 mit reduzierter Leistung ansteuert. Hierdurch wird die Handhabung des Zweirad-Fahrzeugs 1 vereinfacht, da sich durch diese Maßnahme im Falle einer Fehlfunktion das Lenkungsverhalten und Fahrverhalten des Zweirad-Fahrzeugs 1 kaum verändern. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuerung 68 für den Fall, dass bei einer der beiden Rad-Einheiten 4 einer der beiden Elektromotoren 7 deaktiviert ist, bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit 63 den anderen Elektromotor 7 dieser Rad-Einheit 4 mit erhöhter Leistung ansteuert. Auch dies führt zu einer Stabilisierung des Lenk- und Fahrverhaltens des Zweirad-Fahrzeugs 1. Die kumulative Realisierung dieser beiden Maßnahmen ist bevorzugt. Alternativ kann dagegen vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuerung 68 für den Fall, dass bei einer der beiden Rad-Einheiten 4 einer der beiden Elektromotoren 7 deaktiviert ist, bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit 63 einen der beiden Elektromotoren 7 der anderen Rad-Einheit 4 ebenfalls deaktiviert. Auch hierdurch werden die beiden Fahrzeugseiten relativ einfach hinsichtlich ihres Antriebs wieder synchronisiert.
  • Gemäß 21 weist ein Elektromotor 7 üblicherweise eine Wicklung 30 auf, die mehrere Spulen 31, 32, 33 ausbildet, die am bzw. im Elektromotor 7 in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, um ein rotierendes Magnetfeld erzeugen zu können. Gemäß 21 ist bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass der jeweilige Elektromotor 7 zwei separate Wicklungen 30i, 30ii aufweist, die dementsprechend mehrere separate Spulen 31i, 31 ii, 32i, 32ii, 33i, 33ii ausbilden. Der Elektromotor 7 enthält dann quasi eine Doppelwicklung 30, die doppelt gewickelte Spulen 31, 32, 33 aufweist. In 21 sind drei Spulen 31, 32, 33 angedeutet, die doppelt gewickelt sind, um einen dreiphasigen Elektromotor 7 anzudeuten.
  • Die jeweilige Radsteuereinheit 63 kann nun so konzipiert und mit den Wicklungen 30; 30i, 30ii verschaltet sein, dass die Radsteuereinheit 63 in einem Normalbetrieb die beiden Wicklungen 30i, 30ii des jeweiligen Elektromotors 7 synchron ansteuert. In diesem Zusammenhang bedeutet „synchron“, dass die beiden Wicklungen 30i, 30ii mit gleicher elektrischer Leistung, also insbesondere mit gleicher elektrischer Spannung und Stromstärke, angesteuert werden. Durch diese Maßnahme wird die Ausfallsicherheit des Elektromotors 7 erheblich vergrößert, da die beiden separaten Wicklungen 30i, 30ii redundant arbeiten und so quasi zwei separate Elektromotoren 7 repräsentieren. Bei Ausfall der einen Wicklung 30i (oder 30ii) lässt sich der Elektromotor 7 über die andere Wicklung 30ii (oder 30i) weiter betreiben. Das Zweirad-Fahrzeug 1 bleibt dadurch fahrtüchtig. Diese synchrone Ansteuerung erfolgt dabei gemäß dem ersten Redundanzprinzip während eines Normalbetriebs, bei dem beide Wicklungen 30i, 30ii aktiv bzw. eingeschaltet sind. Wird bei einer Wicklung 30i, 30ii eine Fehlfunktion festgestellt, wird für einen Notbetrieb die fehlerhafte Wicklung 30i, 30ii deaktiviert bzw. ausgeschaltet. Es ist klar, dass die beiden Wicklungen 30i, 30ii in diesem Notbetrieb dann nicht mehr synchron angesteuert werden. Ebenso ist denkbar, dass gemäß dem zweiten Redundanzprinzip im Normalbetrieb nur eine der Wicklungen 30i, 30ii aktiv betrieben wird, während die andere passiv betrieben wird, z.B. im Leerlauf. Bei einem Fehler der aktiven Wicklung 30i, 30ii wird für den Notbetrieb die bis dahin passive Wicklung 30i, 30ii aktiviert, während die fehlerhafte deaktiviert wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann die Fahrzeugsteuerung 68 bzw. die jeweilige Radsteuereinheit 63 die Funktion der beiden Wicklungen 30i, 30ii des jeweiligen Elektromotors 7 überwachen und abhängig von einer Fehlfunktion bei einer Wicklung 30i (oder 30ii) die jeweilige fehlerhafte Wicklung 30i (oder 30ii) deaktivieren. Das Beschleunigen bzw. Abbremsen des jeweiligen Rads 6 wird dann dadurch erreicht, dass die Balancesteuerung 12 hierzu nur noch die andere Wicklung 30ii (oder 30i) des jeweiligen Elektromotors 6 ansteuert.
  • Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuerung 68 für den Fall, dass bei einem der beiden Elektromotoren 7 eine der beiden Wicklungen 30i, 30ii deaktiviert ist, bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit 63 die beiden Wicklungen 30i, 30ii des anderen Elektromotors 7 mit reduzierter Leistung ansteuert. Hierdurch kann der Leistungsabfall an der einen Rad-Einheit 4, bei deren Elektromotor 7 eine Wicklung 30i, 30ii deaktiviert ist, durch eine reduzierte Leistung an der anderen Rad-Einheit 4 mehr oder weniger ausgeglichen werden. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsteuerung 68 für den Fall, dass bei einem der beiden Elektromotoren 7 eine der beiden Wicklungen 30i, 30ii deaktiviert ist, bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit 63 die andere Wicklung 30i, 30ii dieses Elektromotors 7 mit erhöhter Leistung ansteuert. Hierdurch kann der Leistungsabfall an der einen Rad-Einheit 4, bei deren Elektromotor 7 eine Wicklung 30i, 30ii deaktiviert ist, durch eine erhöhte Leistung an der anderen Wicklung 30i, 30ii mehr oder weniger ausgeglichen werden.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei eine kumulierte Umsetzung der beiden vorstehenden Ausgestaltungen. Demnach kann die Fahrzeugsteuerung 68 für den Fall, dass bei einem der beiden Elektromotoren 6 eine der beiden Wicklungen 30i, 30ii deaktiviert ist, bewirkten, dass die Radsteuereinheiten 63 die andere Wicklung 30i, 30ii dieses Elektromotors 6 mit erhöhter Leistung ansteuern und die beiden Wicklungen 30i, 30ii des anderen Elektromotors 6 mit reduzierter Leistung ansteuern. Die Änderung oder Anpassung der Ansteuerung kann durch die Fahrzeugsteuerung 68 in Verbindung mit den beiden Radsteuereinheiten 63 dabei so erfolgen, dass beide Elektromotoren 6, also beide Rad-Einheiten 4 leistungsmäßig ausgeglichen sind.
  • Alternativ ist auch hier denkbar, dass die Fahrzeugsteuerung 68 für den Fall, dass bei einem der beiden Elektromotoren 7 eine der beiden Wicklungen 30i, 30ii deaktiviert ist, bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit 63 eine der beiden Wicklungen 30i, 30ii des anderen Elektromotors 6 ebenfalls deaktiviert.
  • Diese Ausführungsform mit zwei Wicklungen 30i, 30ii je Elektromotor 7 ist beispielsweise bei den Varianten der 1 bis 5 realisiert, um dort die Redundanz des Antriebs in der jeweiligen Rad-Einheit 4 zu erzielen. Es ist klar, dass diese Ausführungsformen auch mit den anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, bei denen zwei Elektromotoren 7i, 7ii je Rad-Einheit 4 oder je Doppelrad-Einheit 44 vorgesehen sind. Auch sind diese Ausführungsformen mit den als Radnabenmotor 16 bzw. 16i, 16ii ausgestalteten Elektromotoren 7 bzw. 7i, 7ii kombinierbar.
  • Gemäß 22 kann bei einer weiteren alternativen Ausführungsform, die mit allen Varianten der 1 bis 19 kombinierbar ist, vorgesehen sein, dass der jeweilige Elektromotor 7 eine Wicklung 30 mit mehreren Strängen 54, 55, 56 aufweist, die mit der Radsteuereinheit 63 gekoppelt sind. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit sind hier genau drei Stränge 54, 55, 56 gezeigt. Es ist klar, dass grundsätzlich auch zwei, vier oder mehr Stränge möglich sind. Bevorzugt sind jedoch wie gezeigt genau drei Stränge 54, 55, 56. Die Radsteuereinheit 63 ist hier so ausgestaltet und/oder programmiert, dass die Radsteuereinheit 63 die Stränge 54, 55, 56 einzeln ansteuern kann. In einem Normalbetrieb steuert die Radsteuereinheit 63 alle Stränge 54, 55, 56 an. In einem Notbetrieb deaktiviert die Radsteuereinheit 63 einen der Stränge 54, 55, 56 und steuert dann nur noch die verbleibenden Stränge 54, 55, 56 an.
  • Hierzu können die Stränge 54, 55, 56 als Stern geschaltet sein, so dass alle Stränge 54, 55, 56 mit einem gemeinsamen Sternpunkt verbunden sind. Stern und Sternpunkt sind allgemein bekannt und hier nicht gezeigt. Die Radsteuereinheit 63 kann nun zum Deaktivieren eines Strangs 54, 55, 56 die Verbindung des jeweiligen Strangs 54, 55, 56 zum Sternpunkt auftrennen.
  • Die Radsteuereinheit 63 kann in einer bevorzugten Ausführungsform die drei Stränge 54, 55, 56 über eine Vollbrückenschaltung 57 ansteuern, die für jeden der drei Stränge 54, 55, 56 wenigstens einen zusätzlichen Halbleiterschalter 58, 59, 60 zum Aktivieren und Deaktivieren des jeweiligen Strangs 54, 55, 56 aufweist. Hierdurch lässt sich ein fehlerhafter Strang 54, 55, 56 besonders einfach deaktivieren. Die Vollbrückenschaltung 57, die auch als 3H-Schaltung bezeichnet werden kann, kann dabei ein Bestandteil einer Kommutierungsanordnung 61 bilden. Die Vollbrückenschaltung 57 bzw. die Kommutierungsanordnung 61 kann in die Radsteuereinheit 63 integriert sein.
  • Auch hier ist denkbar, die beiden Rad-Einheiten 4 hinsichtlich ihrer Antriebsleistung im Notbetrieb anzugleichen, indem bei einem Fehler in einem Strang 54, 55, 56 der Wicklung 30 des einen Elektromotors 7 der fehlerhafte Strang 54, 55, 56 deaktiviert wird, während die beiden verbleibenden Stränge 54, 55, 56 mit erhöhter Leistung angesteuert werden und/oder die Wicklung 30 des anderen Elektromotors 7 mit reduzierter Leistung angesteuert wird. Alternativ kann diese Angleichung der Antriebsleistung in Verbindung mit der Fahrzeugsteuerung 68 auch dadurch erfolgen, dass bei der Wicklung 30 des anderen Elektromotors 7 ebenfalls einer der Stränge 54, 55, 56 deaktiviert wird, vorzugsweise der zu dem fehlerhaften korrespondierende Strang 54, 55, 56.
  • Bei allen hier gezeigten Ausführungsformen kann der jeweilige Elektromotor 7 als bürstenloser Gleichstrommotor ausgestaltet sein, also als BLDC-Motor. In Verbindung mit einer Sternschaltung von Wicklungssträngen 54, 55, 56 kann der BLDC-Motor auch als Dreieck-BLDC-Motor oder Delta-BLDC-Motor oder kurz DBLDC-Motor ausgestaltet sein.
  • Gemäß 20 kann eine Steuerungseinheit 34 vorgesehen sein, die insbesondere mit einem eigenen Gehäuse ausgestattet und als Steuergerät 71 ausgestaltet sein kann. Diese Steuerungseinheit 34 umfasst die Fahrzeugsteuerung 68 oder ist durch diese gebildet. Die Fahrzeugsteuerung 68 ist mit der Lenkeinrichtung 14, hier mit dem Joystick 19 gekoppelt. Die Fahrzeugsteuerung 68 umfasst die beiden Radsteuereinheiten 63. Die Radsteuereinheiten 63 sind mit den beiden Elektromotoren 7i, 7ii der beiden Rad-Einheiten 4 bzw. mit den beiden Wicklungen 30i, 30ii bzw. mit den Strängen 54, 55, 56 der jeweiligen Elektromotoren 7 gekoppelt. In 20 ist stellvertretend nur die Variante mit den beiden Elektromotoren 7i, 7ii je Rad-Einheit 4 dargestellt. Entsprechend 20 kann die Ausfallsicherheit des Zweirad-Fahrzeugs 1 optional dadurch verbessert werden, dass die jeweilige Radsteuereinheit 63 eine erste Radsteueruntereinheit 72 zum Ansteuern des einen oder ersten Elektromotors 7i der jeweiligen Rad-Einheit 4 oder Doppelrad-Einheit 44 und eine zweite Radsteueruntereinheit 73 zum Ansteuern des anderen oder zweiten Elektromotors 7ii der jeweiligen Rad-Einheit 4 oder Doppelrad-Einheit 44 aufweist. Hierdurch wird auch eine Redundanz bezüglich der Radsteuereinheit 63 geschaffen, was die Ausfallsicherheit des Zweirad-Fahrzeugs 1 erhöht.
  • Besonders zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher jede Radsteueruntereinheit 72, 73 jeweils eine Balancesteuerung 11 und jeweils eine Neigungssensorik 12 aufweist. Somit kann die jeweilige Rad-Einheit 4 auch bei Ausfall einer Neigungssensorik 11 und/oder bei Ausfall einer Balancesteuerung 12 weiter mit voller Funktionalität betrieben werden. Auch dies erhöht die Betriebssicherheit des Zweirad-Fahrzeugs 1. Zweckmäßig bildet oder umfasst die jeweilige Radsteueruntereinheit 72, 73 eine bauliche Einheit 91 aus Neigungssensorik 11 und Balancesteuerung 12, die sich z.B. darin zeigen kann, dass die Radsteueruntereinheit 72, 73 bzw. die fragliche Einheit 91 zumindest eine gemeinsame Schaltungsplatine bzw. Platine 92 aufweist, auf der sowohl die Neigungssensorik 11 als auch die Balancesteuerung 12 ausgebildet sind. Die Radsteuereinheit 63 umfasst in diesem Fall dann zwei separate Platinen 92 mit je einer Radsteueruntereinheit 72, 73.
  • Zum Ansteuern des jeweiligen Elektromotors 7 bzw. zum Ansteuern der jeweiligen Wicklung 30 bzw. des jeweiligen Strangs 54, 55, 56 kann die Fahrzeugsteuerung 68 außerdem mit wenigstens einer Leistungselektronik 96 für jede Rad-Einheit 4 ausgestattet sein, über welche die jeweilige Balancesteuerung 11 mit dem jeweiligen Elektromotor 7, insbesondere mit der jeweiligen Wicklung 30 bzw. mit dem jeweiligen Strang 54, 55, 56, gekoppelt ist. Das heißt, die jeweilige Leistungselektronik 96 erhält die Steuersignale von der jeweiligen Balancesteuerung 11 und wandelt diese in eine dazu korrespondierende Strom- und Spannungsversorgung für den jeweiligen Elektromotor 7. Insbesondere kann dabei die weiter oben beschriebene Verschaltung der Radsteuereinheit 63 mit dem Elektromotor 7 bzw. dessen Wicklungen 30i, 30ii bzw. dessen Strängen 54, 55, 56 über besagte Leistungselektronik 96 erfolgen.
  • Im Beispiel der 20 ist die Fahrzeugsteuerung 68 für beide Rad-Einheiten 4 mit einer gemeinsamen Leistungseinheit 97 ausgestattet. Diese Leistungseinheit 97 weist hier zwei Leistungsuntereinheiten 98 auf, die jeweils durch wenigstens eine solche Leistungselektronik 96 gebildet ist. Im Beispiel weist jede Leistungsuntereinheit 98 zwei solche Leistungselektroniken 96 auf, die redundant geschaltet sind.
  • Bevorzugt ist die Steuerungseinheit 34 bzw. die Fahrzeugsteuerung 68 mit einer Überwachungseinheit 99 ausgestattet, die mit den Elektromotoren 7i, 7ii und insbesondere mit den Radsteuereinheiten 63 und vorzugsweise auch mit der Leistungseinheit 97 gekoppelt ist, um deren ordnungsgemäße Funktionen zu überwachen. Insbesondere übernimmt die Überwachungseinheit 99 zumindest einige der vorstehend bereits beschriebenen Überwachungsfunktionen der Fahrzeugsteuerung 68 und der Radsteuereinheiten 63. Die Überwachungseinheit 99 kann, insbesondere in Verbindung mit der Fahrzeugsteuerung 68 bzw. in Verbindung mit den Radsteuereinheiten 63, im Bedarfsfall eine fehlerhafte Komponente deaktivieren und je nach Redundanzprinzip die zugehörige redundante Komponente aktivieren, um die jeweilige Funktion weiterhin aufrechterhalten zu können.
  • Zweckmäßig können die beiden Radsteuereinheiten 63, vorzugsweise in dem Steuergerät 71, bezüglich der Fahrzeugquerrichtung Y zwischen den beiden Rad-Einheiten 4 am Fahrgestell 2 angeordnet sein.
  • Bei einer in 17 gezeigten Ausführungsform ist das Zweirad-Fahrzeug 1 mit einer Radkopplungseinrichtung 87 ausgestattet. Diese Radkopplungseinrichtung 87 weist zumindest zwei Radabschnitte 88 und 89 auf. Der eine in 17 links liegende Radabschnitt 88 ist mit dem linken Rad 6 der linken Rad-Einheit 4 gekoppelt, so dass der linke Radabschnitt 88 vom linken Rad 6 drehend angetrieben ist. Diese Drehkopplung erfolgt hier zweckmäßig nabenseitig bzw. am Rotor 18 des als Radnabenmotor 16 ausgestalteten Elektromotors 7. Der andere in 17 rechts liegende Radabschnitt 89 mit dem rechten Rad 6 der rechten Rad-Einheit 4 gekoppelt, so dass der rechte Radabschnitt 89 vom rechten Rad 6 drehend angetrieben ist. Auch hier erfolgt die Kopplung zweckmäßig nabenseitig bzw. am Rotor 18 des als Radnabenmotor 16 ausgestalteten Elektromotors 7. Des Weiteren kann die Radkopplungseinrichtung 87 umschaltbar sein zwischen einem Aktivzustand, in dem die beiden Radabschnitte 88, 89 drehfest miteinander gekoppelt sind, und einem Passivzustand, in dem die beiden Radabschnitte 88, 89 relativ zueinander verdrehbar sind. Beispielsweise kann die Radkopplungseinrichtung 87 hierzu eine schaltbare Kupplung 90 aufweisen, die zwischen einer Schließstellung für den Aktivzustand und einer Offenstellung für den Passivzustand schaltbar ist. Zweckmäßig kann nun die Lenkeinrichtung 14 mit der Radkopplungseinrichtung 87 gekoppelt sein, derart, dass die Radkopplungseinrichtung 87 bei Geradeausfahrt des Zweirad-Fahrzeugs 1 in den Aktivzustand geschaltet ist und bei einer Kurvenfahrt in den Passivzustand geschaltet ist. Bei Geradeausfahrt, also im Aktivzustand sind die beiden Radabschnitte 88, 89 miteinander drehgekoppelt, wodurch sie den beiden Rädern 6 der beiden Rad-Einheiten 4 dieselbe Drehzahl aufzwingen, diese also zwangssynchronisieren. Dadurch fährt das Zweirad-Fahrzeug 1 zumindest bei ebenem und horizontalem Untergrund 5 exakt geradeaus. Bei Kurvenfahrt, also im Passivzustand sind die beiden Radabschnitte 88, 89 zueinander verdrehbar, so dass die gewünschte Kurve in gewohnter Weise gefahren werden kann. Die Kopplung der Lenkeinrichtung 14 mit der Radkopplungseinrichtung 87 erfolgt zweckmäßig über die Fahrzeugsteuerung 68, die hierzu mit der Lenkeinrichtung 14 und mit der Radkopplungseinrichtung 87 bzw. mit deren Kupplung 90 gekoppelt ist.
  • Die Kopplung zwischen dem jeweiligen Radabschnitt 88, 89 und dem zugehörigen Rad 6 kann zweckmäßig dadurch realisiert werden, dass der jeweilige Radabschnitt 88, 89 an seinem von der Kupplung 90 entfernten Ende ein Ritzel 94 drehfest trägt, das mit einem Zahnkranz 95 in Eingriff steht, der seinerseits drehfest mit dem Rotor 18 bzw. 18ii des innenliegenden Elektromotors 7 bzw. 7ii verbunden ist.
  • Bei einer in 18 gezeigten Ausführungsform ist das Zweirad-Fahrzeug 1 mit einer Wankausgleichseinrichtung 74 ausgestattet. Diese Wankausgleichseinrichtung 74 ermöglicht ein Verändern eines Winkels 75 zwischen dem Fahrzeugsitz 3 gegenüber dem Fahrgestell 2 bezogen auf die Fahrzeugquerachse Y. Das Fahrgestell 2 definiert die Fahrzeugquerachse Y. Sofern wie in 18 kein Sturz vorgesehen ist, erstreckt sich die Raddrehachse 10 parallel zur Fahrzeugquerachse Y. Im Zustand der 18A, bei dem das Zweirad-Fahrzeug 1 auf einem ebenen und horizontal ausgerichteten Untergrund 5 steht oder fährt, liegt die Raddrehachse 10 in einer Horizontalebene 76, so dass besagter Winkel 75 den Wert 0° aufweist und nicht erkennbar ist. Die Wankausgleichseinrichtung 74 ist in diesem Zustand unbetätigt. Bei einer Kurvenfahrt und/oder bei einem geneigten Untergrund 5 kann insbesondere ein sitzender Fahrer einer spürbaren Querbeschleunigung ausgesetzt sein. Im Zustand der 18B ist die Wankausgleichseinrichtung 74 betätigt, so dass nunmehr ein von 0° abweichender Winkel 75 zwischen dem Fahrzeugsitz 3 gegenüber dem Fahrgestell 2 eingestellt ist. Der Winkel 75 ist hier zwischen der Raddrehachse 10 und der Horizontalebene 76 eingetragen. Durch die Verstellung des Fahrzeugsitzes 3 gegenüber dem Fahrgestell 2 lassen sich die vorstehend genannten störenden Querbeschleunigungen reduzieren bzw. kompensieren, was den Fahrkomfort erhöht.
  • Zweckmäßig kann hierzu vorgesehen sein, dass die Wankausgleichseinrichtung 74 wenigstens einen Aktuator 77 aufweist, wobei die Fahrzeugsteuerung 68 mit dem jeweiligen Aktuator 77 gekoppelt ist. Fahrzeugsteuerung 68 kann nun so ausgestaltet und/oder programmiert sein, dass sie den jeweiligen Aktuator 77 abhängig von dem Winkel 75 zwischen der Horizontalebene 76 und der Fahrzeugquerachse Y und/oder abhängig von einer Kurvengeschwindigkeit des Zweirad-Fahrzeugs 1 und/oder abhängig von einem Kurvenradius des Zweirad-Fahrzeugs 1 zum Verändern des Winkels 75 zwischen dem Fahrzeugsitz 3 gegenüber dem Fahrgestell 2 ansteuert. Hierdurch lässt sich der fragliche Winkel 75 dynamisch an den aktuellen Fahrzustand und Fahrzeugzustand anpassen, um der Querbeschleunigung entgegenzuwirken.
  • Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Fahrzeugsitz 3 gegenüber dem Fahrgestell 2 um eine parallel zur Fahrzeuglängsachse X verlaufende Schwenkachse 78 verschwenkbar angeordnet ist, wobei der jeweilige Aktuator 77 zum Verschwenken des Fahrzeugsitzes 3 gegenüber dem Fahrgestell 2 um die Schenkachse 78 mit dem Fahrzeugsitz 3 und mit dem Fahrgestell 2 gekoppelt ist. Alternativ dazu ist auch denkbar, dass Abstützeinrichtungen, mit denen das jeweilige Rad 6 am Fahrgestell 2 abgestützt ist, verstellbar ausgestaltet sind. Für die durch einen Doppelpfeil 79 angedeutete Verschwenkbarkeit des Fahrzeugsitzes 3 gegenüber dem Fahrgestell 2 kann eine entsprechende Lagerung 80 vorgesehen sein. In 18B ist der Untergrund 5 gegenüber der Horizontalebene 76 geneigt. Diese Neigung ist durch den um den Winkel 75 verschwenkten Fahrzeugsitz 3 ausgeglichen.
  • Bei einer in 19 gezeigten Ausführungsform kann das Zweirad-Fahrzeug 1 eine Spureinstelleinrichtung 81 aufweisen. Diese Spureinstelleinrichtung 81 ermöglicht ein Verändern eines Abstands 82, den die beiden Rad-Einheiten 4 in der Fahrzeugquerrichtung Y voneinander aufweisen. Durch Veränderung dieses Abstandes 82, also der Spurweite des Zweirad-Fahrzeugs 1 kann die Seitenstabilität des Zweirad-Fahrzeugs 1 verändert werden. Für eine Verwendung des Zweirad-Fahrzeugs 1 in einem Gebäude, insbesondere in einer Wohnung, ist eine geringe Spurweite bevorzugt, um in beengten Verhältnissen eine möglichst große Mobilität und Agilität zu besitzen. In 19A ist ein Zustand mit minimalem Abstand 82 und somit mit kleinster Spurweite eingestellt. Für eine Verwendung des Zweirad-Fahrzeugs 1 im Freien ist dagegen eine große Spurweite bevorzugt, um für höhere Geschwindigkeiten und für geneigte Untergründe eine bessere Seitenstabilität zu erzielen. In 19B ist ein Zustand mit maximalem Abstand 82 und somit mit größter Spurweite eingestellt. Mit Hilfe der Spureinstelleinrichtung 81 lässt sich die Spurweite des Zweirad-Fahrzeugs 1, also besagter Abstand 82 einfach an den aktuellen Bedarf anpassen.
  • Beispielsweise kann die jeweilige Rad-Einheit 4 auf der jeweiligen Fahrzeugseite bei dem kleinen Abstand 82 gemäß 19A bezüglich der Fahrzeugquerrichtung Y innerhalb einer Außenkontur verbleiben, die durch den Fahrzeugsitz 3 begrenzt ist. Bei großem Abstand 82 gemäß 19B kann die jeweilige Rad-Einheit 4 seitlich nach außen über den Fahrzeugsitz 3 vorstehen. Eine derartige Spureinstelleinrichtung 81 kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die jeweilige Rad-Einheit 4 über eine Konsole 83 am Fahrgestell 2 abgestützt ist, die in der Fahrzeugquerrichtung Y, z.B. mittels eines Aktuators 84 und Führungsschienen 85, verstellbar am Fahrgestell 2 angeordnet ist. Diese Verstellbarkeit der Rad-Einheiten 4 gegenüber dem Fahrgestell 2 ist in den 19A und 19B durch Doppelpfeile 86 angedeutet.
  • Weitere sinnvolle Ausgestaltungen, die bei allen Ausführungsformen der 1 bis 19 realisierbar sind, werden nachfolgend exemplarisch anhand der 1 bis 5 näher erläutert. Wie in den 1 bis 5 gezeigt, kann das Zweirad-Fahrzeug 1 außerdem mit einer Rückenlehne 35 ausgestattet sein. Gemäß den 1 bis 3 kann das Zweirad-Fahrzeug 1 außerdem mit Armlehnen 22 ausgestattet sein, von denen in den Seitenansichten der 1 und 2 jedoch nur eine gezeigt ist, nämlich die rechte Armlehne 22. Die jeweilige Armlehne 22 weist zweckmäßig einen Armlehnenträger 36 und ein Armpolster 37 auf. Der Armlehnenträger 36 trägt das Armpolster 37 und z.B. bei der rechten Armlehne 22 den Joystick 19. Die Rückenlehne 35 weist einen Rückenlehnenträger 38 auf, der ein Rückenpolster 39 trägt.
  • Der Fahrzeugsitz 3 weist in den Beispielen der 1 und 2 außerdem einen Sitzträger 40 und ein Sitzpolster 41 auf. Der Sitzträger 40 ist am Fahrgestell 2 befestigt. Optional kann der Sitzträger 40 in der Fahrzeuglängsachse X verstellbar am Fahrgestell 2 angebracht sein, was in den 1 und 2 durch einen Doppelpfeil 42 angedeutet ist. Durch diese Verstellbarkeit 42 lässt sich eine Schwerpunktverschiebung entlang der Fahrzeuglängsachse X vereinfachen, was die Dynamik des Zweirad-Fahrzeugs 1 erhöht, wenn der Fahrer das Zweirad-Fahrzeug 1 durch Verlagern seines Schwerpunkts nach vorn beschleunigen möchte oder durch Verlagern seines Schwerpunkts nach hinten abbremsen möchte. Am Sitzträger 40 können auch die Armlehnenträger 36 sowie der Rückenlehnenträger 38 befestigt sein, so dass letztlich eine Sitzeinheit aus Fahrzeugsitz 3, Armlehnen 33 und Rückenlehne 35 relativ zum Fahrgestell 2 gemäß dem Doppelpfeil 42 in der Fahrzeuglängsachse X verstellbar ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Sitzträger 40 keine Verstellbarkeit 42 besitzt, sondern fest am Fahrgestell 2 befestigt ist. Ebenso ist denkbar, den Sitzträger 40 wegzulassen. In diesem Fall sind dann z.B. gemäß 3 der Fahrzeugsitz 3, die Armlehnenträger 36 und der Rückenlehnenträger 38 am Fahrgestell 2 bzw. an dessen Tragrahmen 26 befestigt.
  • Wie bereits weiter oben erwähnt, ist der Tragrahmen 26 des Fahrgestells 2 zumindest in den Beispielen der 1, 3 und 5 nach unten offen. In den Beispielen der 2 und 4 ist gezeigt, dass das Fahrgestell 2 unterhalb des Fahrersitzes 3 noch eine optionale Stützstruktur 43 aufweisen kann. Diese Stützstruktur 43 kann auf geeignete Weise am Tragrahmen 26 befestigt sein. Sie kann exemplarisch als Tragplatte oder als fachwerkartige Rahmenstruktur konzipiert sein. Je nach Konzeption kann diese Stützstruktur 43 den Tragrahmen 26 mehr oder weniger nach unten verschließen. Diese Stützstruktur 43 kann gemäß 4 an den Radträgern 29 befestigt sein. Ebenso ist denkbar, dass diese Radträger 29 die Stützstruktur 43 bilden.
  • Das Zweirad-Fahrzeug 1 kann mit einem Fußabstellbrett 45 ausgestattet sein, auf dem der sitzende Fahrer seine Füße abstellen kann. Dieses Fußabstellbrett 45 lässt sich z.B. an der Stützstruktur 43 bzw. an den Radträgern 29 festlegen.
  • Das Zweirad-Fahrzeug 1 kann außerdem mit wenigstens einer ausfahrbaren Stütze 46 ausgestattet sein. Beispielsweise lässt sich die jeweilige Stütze 46 mittels der Stützstruktur 43 am Fahrgestell 2 anbringen. In den Beispielen der 2 und 4 sind genau zwei solche ausfahrbare Stützen 46 gezeigt, nämlich eine vordere Stütze 46, die sich vor den Raddrehachsen 10 befindet, und eine hintere Stütze 46, die sich hinter den Raddrehachsen 10 befindet. Die Stützen 46 sind in den 2 und 4 in einem eingefahrenen Zustand gezeigt, so dass deren Stützfüße 47 vom Untergrund 5 abgehoben sind. Zum stabilen Parken des Zweirad-Fahrzeugs 1 lassen sich die Stützfüße 47 der Stützen 46 bis auf den Untergrund 5 absenken bzw. ausfahren.
  • Außerdem kann das hier gezeigte Zweirad-Fahrzeug 2 mit einem vorderen Kippschutz 48 und/oder mit einem hinteren Kippschutz 49 ausgestattet sein. Der jeweilige Kippschutz 48, 49 verhindert ein Umkippen des Zweirad-Fahrzeugs 1 um eine Kippachse, die parallel zur Fahrzeugquerachse Y durch die Räder 6 verläuft. Der vordere Kippschutz 48 verhindert dabei ein Kippen nach vorn, während der hintere Kippschutz 49 ein Kippen nach hinten verhindert. Der jeweilige Kippschutz 48, 49 kann als Stab, Stange, Platte, Rohr oder Profil ausgestaltet sein. In den gezeigten Beispielen ist der jeweilige Kippschutz 48, 49 als Rolle ausgestaltet oder mit einer Rolle ausgestattet. Es ist klar, dass der vordere Kippschutz 48 und/oder der hintere Kippschutz 49 quasi doppelt ausgestaltet sein kann, so dass sich auf jeder Fahrzeugseite ein solcher vorderer bzw. hinterer Kippschutz 48, 49 befindet.
  • In den 1 bis 4 ist angedeutet, dass der Tragrahmen 26 an seiner Unterseite ein Gehäuse 50 aufweisen kann, das die Neigungssensorik 11 und die Balancesteuerung 12 und insbesondere die Steuerungseinheit 34 bzw. die Fahrzeugsteuerung 68 aufnehmen kann. In 3 ist die Batterie 13 an der Unterseite des Gehäuses 50 angeordnet. Es ist klar, dass die Batterie 13 gemäß 5 auch im Gehäuse 50 untergebracht sein kann. Gemäß 4 lässt sich die Batterie 13 beispielsweise auch auf der Stützstruktur 43 platzieren, was hinsichtlich des Fahrzeugschwerpunkts von Vorteil sein kann.
  • Nachfolgend werden anhand der 23 bis 25 verschiedene Ausführungsformen zur Realisierung der Lenkeinrichtung 14 des Zweirad-Fahrzeugs 1 vorgestellt, wobei zur vereinfachten Darstellung einige der weiter oben beschriebenen Bauteile des Zweirad-Fahrzeugs 1 nicht dargestellt sind.
  • Gemäß den 23 bis 25 umfasst die Lenkeinrichtung 14 eine Lenkhandhabe, die hier als Lenkstange 66 mit Handgriff 93 oder Griff 93 ausgestaltet ist. Alternativ ist an dieser Stelle auch ein Lenkrad denkbar. Die mechanische Lenkeinrichtung 14 der 23 weist die Lenkhandhabe zwingend auf. Bei der elektromechanischen Lenkeinrichtung 14 der 24 und bei der elektronischen Lenkeinrichtung 14 der 25 ist diese optional. Dort kann zusätzlich oder alternativ zu dieser Lenkhandhabe z.B. der schon genannte Joystick 19 mit Knüppel 20 und Konsole 21 vorgesehen sein.
  • Die Lenkstange 66 jedenfalls ist am Fahrgestell 2 um eine Lenkachse 100 schwenkbar gelagert, beispielsweise mithilfe des weiter oben genannten Lenkungslagers 67. Die Lenkachse 100 erstreckt sich bevorzugt, jedoch nicht zwingend, parallel zur Fahrzeuglängsachse X. Die Verschwenkbarkeit der Lenkstange 66 relativ zum Fahrgestell 2 um die Lenkachse 100 ist in den 23, 24 und 25 durch einen Doppelpfeil 101 angedeutet.
  • Bei der mechanischen Lenkeinrichtung 14 der 23 und bei der elektromechanischen Lenkeinrichtung 14 der 24 ist außerdem vorgesehen, dass zumindest die Neigungssensoriken 11, vorzugsweise die beiden Radsteuereinheiten 63 am Fahrgestell 2 um eine Schwenkachse 102 schwenkbar angeordnet sind, und zwar jeweils separat. Diese Verschwenkbarkeit der beiden Radsteuereinheiten 63 relativ zum Fahrgestell 2 um die Schwenkachse 102 ist in den 23 und 24 durch einen Doppelpfeil 103 angedeutet. Bevorzugt erstreckt sich die Schwenkachse 102 parallel zur Fahrzeugquerachse Y.
  • Bei der mechanischen Lenkeinrichtung 14 der 23 und bei der elektromechanischen Lenkeinrichtung 14 der 24 ist die Lenkeinrichtung 14 mit den Radsteuereinheiten 63 so gekoppelt, dass eine manuelle Betätigung der Lenkeinrichtung 14 zum Lenken des Zweirad-Fahrzeugs 1 ein Schwenken wenigstens einer der Radsteuereinheiten 63 um die Schwenkachse 102 relativ zum Fahrgestell 2 bewirkt. Bevorzugt werden in den gezeigten Beispielen beide Radsteuereinheiten 63 verschwenkt, jedoch entgegengesetzt. Durch Schwenken der jeweiligen Radsteuereinheit 63 relativ zum Fahrgestell 2 wird auch die zugehörige Neigungssensorik 11 relativ zum Fahrgestell 2 verschwenkt. Dies simuliert der jeweiligen Neigungssensorik 11 eine Veränderung der Neigung des Fahrgestells 2 gegenüber dem Horizont und bewirkt über die jeweilige Balancesteuerung 12 einen entsprechenden Ausgleich, also ein dosiertes Antreiben oder dosiertes Abbremsen des jeweiligen Rads 4. Dies führt dann zu einem Drehzahlunterschied an den beiden Rädern 4, was letztlich eine Kurvenfahrt bewirkt. Bevorzugt kann z.B. für eine Linkskurve vorgesehen sein, dass die dem rechten Rad 4 zugeordnete Radsteuereinheit 63 nach vorn und die dem linken Rad 4 zugeordnete Radsteuereinheit 63 nach hinten geneigt wird, so dass dann das rechte Rad beschleunigt und das linke Rad abgebremst wird. Für eine Rechtskurve funktioniert das Ganze dann entsprechend umgekehrt.
  • Besonders preiswert ist die in 23 gezeigte rein mechanische Kopplung zwischen Lenkhandhabe, hier Lenkstange 66 und Griff 93, und den beiden Radsteuereinheiten 63. Eine entsprechende mechanische Wirkverbindung 104 ist in 23 durch Doppelpfeile angedeutet und kann beispielsweise mithilfe eines Gestänges mit oder ohne Getriebe realisiert werden. Die Wirkverbindung 104 sorgt für diese rein mechanische Kopplung der Lenkhandhabe mit den Radsteuereinheiten 63.
  • Die in 24 gezeigte elektromechanische Kopplung sieht dagegen vor, dass mithilfe der Lenkhandhabe, hier Lenkstange 66 mit Griff 93, ein Lenksignal erzeugt wird. Im Beispiel ist zur Erzeugung der Lenksignale die Lenkstange 66 mit einem Lenkwinkelsensor 105 gekoppelt, der beispielsweise am Lenkungslager 67 ausgebildet sein kann. Dieser Lenkwinkelsensor 105 kann nun über Signalkabel 106 mit Aktuatoren 107 gekoppelt sein. Der jeweilige Aktuator 107 kann z.B. als Servoantrieb ausgestaltet sein und dementsprechend eine elektronische Lage- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Momentenregelung umfassen. Jeder Aktuator 107 ist mit einer der Radsteuereinheiten 63 gekoppelt, um diese relativ zum Fahrgestell 2 um die Schwenkachse 102 verschwenken zu können. Mithilfe der Lenksignale können nun die Aktuatoren 107 angesteuert werden, so dass diese die Radsteuereinheiten 63 um die Schwenkachse 102 verschwenken. Wie erwähnt, kann bei dieser elektromechanischen Kopplung die Lenkeinrichtung 14 zusätzlich oder alternativ zur Lenkhandhabe und zum Lenkwinkelsensor 105 den Joystick 19 aufweisen, der die Lenksignale direkt erzeugt und über die Signalkabel 106 den Aktuatoren 107 zuführen kann, um diese anzusteuern.
  • 25 zeigt nun eine elektronische Lenkeinrichtung 14, bei der die beiden Radsteuereinheiten 63 bezüglich des Fahrgestells 2 fest angeordnet sind. Die mithilfe der Lenkhandhabe, hier Lenkstange 66 und Griff 93, in Verbindung mit dem Lenkwinkelsensor 105 erzeugten Lenksignale oder die mithilfe des Joysticks 19 direkt erzeugten Lenksignale werden hier den Radsteuereinheiten 63 bzw. deren Balancesteuerungen 12 über die Kabel 106 direkt zugeführt und dort verarbeitet. Beispielsweise lassen sich diese Lenksignale den aktuellen Signalen der Neigungssensoren 11 überlagern durch Addition oder Subtraktion. Für diese elektronische Lenkeinrichtung 14 sind die Radsteuereinheiten 63 am Fahrgestell 2 stationär angeordnet, also insbesondere drehfest bezüglich einer parallel zur Fahrzeugquerachse Y verlaufenden Achse.
  • Es ist klar, dass die mit Bezug auf die 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen mit den Ausführungsformen der 13 bis 19 kombinierbar sind. Ferner sind die Ausführungsformen der 1 bis 5 und 13 bis 19 auch mit den Ausführungsformen der 6 bis 12 kombinierbar sind. Ebenso sind die Ausführungsformen der 20 bis 22 mit den Ausführungsformen der 1 bis 19 kombinierbar. Ebenso lassen sich die mit Bezug auf die 23 bis 25 beschriebenen Ausführungsformen mit allen Ausführungsformen der 1 bis 22 kombinieren.
  • 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
    • DE 102015219848 B3 [0003]
    • US 7740099 B2 [0005]
    • US 8800697 B2 [0006]
    • US 8807250 B2 [0006]
    • US 8738278 B2 [0007]
    • CN 203888957 U [0008]
    • CN 203996652 U [0009]
    • WO 2016/095203 A1 [0009]
    • EP 1511666 B1 [0055]

Claims (15)

  1. Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug (1), - mit einem Fahrgestell (2), das einen Fahrzeugsitz (3) für einen sitzenden Fahrer und/oder wenigstens eine Trittfläche (62) für einen stehenden Fahrer aufweist, und - mit zwei Rad-Einheiten (4), die jeweils zumindest ein am Fahrgestell (2) um eine Raddrehachse (10) drehbar angeordnetes Rad (6) und zumindest einen am Fahrgestell (2) angeordneten und wenigstens eine Wicklung (30; 30i, 30ii) aufweisenden Elektromotor (7) zum Antreiben und Bremsen des jeweiligen Rads (6) aufweisen, - wobei das Zweirad-Fahrzeug (1) eine Fahrzeuglängsachse (X) aufweist, entlang der sich das Zweirad-Fahrzeug (1) bei Geradeausfahrt bewegt, und - wobei die beiden Rad-Einheiten (4) so am Fahrgestell (2) befestigt sind, dass die beiden Rad-Einheiten (4) in einer senkrecht zur Fahrzeuglängsachse (X) verlaufenden Fahrzeugquerachse (Y) des Zweirad-Fahrzeugs (1) voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, - dass das Zweirad-Fahrzeug (1) eine Fahrzeugsteuerung (68) aufweist, die zum Antreiben und Bremsen des Zweirad-Fahrzeugs (1) für jede Rad-Einheit (4) eine Radsteuereinheit (63) zum Antreiben und Bremsen des Rades (6) der jeweiligen Rad-Einheit (4) aufweist, - dass die jeweilige Radsteuereinheit (63) mit dem jeweiligen Elektromotor (7) gekoppelt ist und wenigstens eine Balancesteuerung (12) und wenigstens eine Neigungssensorik (11) aufweist, - dass jede Rad-Einheit (4) redundant ausgestaltet ist, so dass in der jeweiligen Rad-Einheit (4) bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors (7) und/oder der jeweiligen Wicklung (30; 30i, 30ii) das jeweilige Rad (6) weiterhin antreibbar und bremsbar ist, - dass die Fahrzeugsteuerung (68) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion des jeweiligen Elektromotors (7) und/oder der jeweiligen Wicklung (30; 30i, 30ii) bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit (63) das jeweilige Rad (6) weiterhin zum Antreiben und Bremsen ansteuert.
  2. Zweirad-Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass jede Rad-Einheit (4) zwei Elektromotoren (7i, 7ii) aufweist, - dass die jeweilige Radsteuereinheit (63) mit beiden Elektromotoren (7i, 7ii) der jeweiligen Rad-Einheit (4) gekoppelt ist.
  3. Zweirad-Fahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass der Elektromotor (7) der jeweiligen Rad-Einheit (4) einen ersten Elektromotor (7i) bildet, wobei beide Rad-Einheiten (4) zusätzlich zum ersten Elektromotor (7i) jeweils einen zweiten Elektromotor (7ii) zum Antreiben des jeweiligen Rads (6) aufweisen, und wobei die jeweilige Radsteuereinheit (63) den ersten und zweiten Elektromotor (7i, 7ii) der jeweiligen Rad-Einheit (4) synchron ansteuert oder nur einen der beiden Elektromotoren (7i, 7ii) ansteuert, während sie den anderen Elektromotor (7i, 7ii) deaktiviert, oder - dass die jeweilige Rad-Einheit (4) als Doppelrad-Einheit (44) ausgestaltet ist, die zwei um die jeweilige Raddrehachse (10) drehbar am Fahrgestell (2) angeordnete Räder (6i, 6ii) und zwei am Fahrgestell (2) angeordnete Elektromotoren (7i, 7ii) zum Antreiben der Räder (6i, 6ii) aufweist, wobei die jeweilige Radsteuereinheit (63) die beiden Elektromotoren (7) der jeweiligen Doppelrad-Einheit (44) synchron ansteuert oder nur einen der beiden Elektromotoren (7) ansteuert, während sie den anderen deaktiviert.
  4. Zweirad-Fahrzeug (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Radsteuereinheit (63) eine erste Radsteueruntereinheit (72) zum Ansteuern des einen oder ersten Elektromotors (7i) der jeweiligen Rad-Einheit (4) oder Doppelrad-Einheit (44) und eine zweite Radsteueruntereinheit (73) zum Ansteuern des anderen oder zweiten Elektromotors (7ii) der jeweiligen Rad-Einheit (4) oder Doppelrad-Einheit (44) aufweist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass jede Radsteueruntereinheit (72, 73) eine Balancesteuerung (12) und eine Neigungssensorik (11) aufweist.
  5. Zweirad-Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsteuerung (68) außerdem so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie für den Fall, dass bei einer der beiden Rad-Einheiten (4) oder Doppelrad-Einheiten (44) einer der beiden Elektromotoren (7i, 7ii) deaktiviert ist, bewirkt, dass die jeweilige Radsteuereinheit (63) die beiden Elektromotoren (7i, 7ii) der anderen Rad-Einheit (4) oder Doppelrad-Einheit (44) mit reduzierter Leistung ansteuert oder einen der beiden Elektromotoren (7i, 7ii) der anderen Rad-Einheit (4) oder Doppelrad-Einheit (44) deaktiviert.
  6. Zweirad-Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass der jeweilige Elektromotor (7) wenigstens zwei separate Wicklungen (30i, 30ii) aufweist, - dass die jeweilige Radsteuereinheit (63) die beiden Wicklungen (30i, 30ii) des jeweiligen Elektromotors (7) synchron ansteuert oder nur eine der beiden Wicklungen (30i, 30ii) ansteuert und die andere Wicklung (30i, 30ii) deaktiviert.
  7. Zweirad-Fahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass der jeweilige Elektromotor (7) eine Wicklung (30) mit mehreren Strängen (54, 55, 56) aufweist, die mit der jeweiligen Radsteuereinheit (63) gekoppelt sind, - dass die jeweilige Radsteuereinheit (63) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie die Stränge (54, 55, 56) einzeln ansteuern kann, in einem Normalbetrieb alle Stränge (54, 55, 56) ansteuert und in einem Notbetrieb, in dem einer der Stränge (54, 55, 56) fehlerhaft ist, den fehlerhaften Strang (54, 55, 56) deaktiviert und nur noch den verbleibenden Strang (54, 55, 56) oder die verbleibenden Stränge (54, 55, 56) ansteuert.
  8. Zweirad-Fahrzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die Stränge (54, 55, 56) als Stern geschaltet sind, so dass alle Stränge (54, 55, 56) mit einem gemeinsamen Sternpunkt verbunden sind, wobei die jeweilige Radsteuereinheit (63) zum Deaktivieren eines Strangs (54, 55, 56) die Verbindung des jeweiligen Strangs (54, 55, 56) zum Sternpunkt auftrennt, und/oder - dass die Wicklung (30) genau drei Stränge (54, 55, 56) aufweist, wobei die jeweilige Radsteuereinheit (63) die drei Stränge (54, 55, 56) über eine Vollbrückenschaltung (57) ansteuert, die für jeden der drei Stränge (54, 55, 56) wenigstens einen zusätzlichen Halbleiterschalter (58, 59, 60) zum Aktivieren und Deaktivieren des jeweiligen Strangs (54, 55, 56) aufweist.
  9. Zweirad-Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweirad-Fahrzeug (1) je Rad-Einheit (4) wenigstens eine Leistungselektronik (96) zur elektrischen Versorgung des jeweiligen Elektromotors (7) aufweist.
  10. Zweirad-Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Zweirad-Fahrzeug (1) eine Lenkeinrichtung (14) zum Lenken des Zweirad-Fahrzeugs (1) aufweist, - dass das Zweirad-Fahrzeug (1) eine Radkopplungseinrichtung (87) aufweist, die zumindest zwei Radabschnitte (88, 89) aufweist, - dass der eine Radabschnitt (88) mit dem jeweiligen Rad (6) der einen Rad-Einheit (4) gekoppelt ist, so dass der jeweilige Radabschnitt (88) vom jeweiligen Rad (6) drehend angetrieben ist, - dass der andere Radabschnitt (89) mit dem jeweiligen Rad (6) der anderen Rad-Einheit (4) gekoppelt ist, so dass der jeweilige Radabschnitt (89) vom jeweiligen Rad (6) drehend angetrieben ist, - dass die Radkopplungseinrichtung (87) umschaltbar ist zwischen einem Aktivzustand, in dem die beiden Radabschnitte (88, 89) drehfest miteinander gekoppelt sind, und einem Passivzustand, in dem die beiden Radabschnitte (88, 89) relativ zueinander verdrehbar sind, - dass die Lenkeinrichtung (14) direkt oder indirekt mit der Radkopplungseinrichtung (87) gekoppelt ist, derart, dass die Radkopplungseinrichtung (87) bei Geradeausfahrt des Zweirad-Fahrzeugs (1) in den Aktivzustand geschaltet ist und bei einer Kurvenfahrt in den Passivzustand geschaltet ist.
  11. Zweirad-Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrgestell (2) in der Fahrzeugquerrichtung (Y) von der einen Rad-Einheit (4) bis zur anderen Rad-Einheit (4) durchgehend und ungeteilt ist, so dass die beiden Rad-Einheiten (4) über das Fahrgestell (2) bezüglich der Fahrzeugquerrichtung (Y) drehfest zueinander angeordnet sind.
  12. Zweirad-Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrgestell (2) in der Fahrzeugquerrichtung (Y) zwischen der einen Rad-Einheit (4) und der anderen Rad-Einheit (4) in zwei Fahrgestellteile (2a, 2b) unterteilt ist, die jeweils eine der Rad-Einheiten (4) tragen und die über ein Gelenk (64) miteinander verbunden und um eine parallel zur Fahrzeugquerachse (Y) verlaufende Gelenkachse (108) relativ zueinander verdrehbar sind.
  13. Zweirad-Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweirad-Fahrzeug (1) eine Wankausgleichseinrichtung (74) aufweist, die bezüglich der Fahrzeugquerachse (Y) ein Verändern eines Winkels (75) zwischen dem Fahrzeugsitz (3) und/oder der jeweiligen Trittfläche (62) gegenüber dem Fahrgestell (2) ermöglicht.
  14. Zweirad-Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweirad-Fahrzeug (1) eine Spureinstelleinrichtung (81) aufweist, mit welcher ein Abstand (82) veränderbar ist, den die beiden Rad-Einheiten (4) in der Fahrzeugquerrichtung (Y) voneinander aufweisen.
  15. Zweirad-Fahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Radsteuereinheiten (63) bezüglich der Fahrzeugquerrichtung (Y) zwischen den beiden Rad-Einheiten (4) am Fahrgestell (2) angeordnet sind.
DE102020202395.6A 2020-02-25 2020-02-25 Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug Pending DE102020202395A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020202395.6A DE102020202395A1 (de) 2020-02-25 2020-02-25 Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020202395.6A DE102020202395A1 (de) 2020-02-25 2020-02-25 Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020202395A1 true DE102020202395A1 (de) 2021-08-26

Family

ID=77176176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020202395.6A Pending DE102020202395A1 (de) 2020-02-25 2020-02-25 Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020202395A1 (de)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050017733A1 (en) 2003-07-23 2005-01-27 Deka Products Limited Partnership Model-based fault detection in a motor drive
US7740099B2 (en) 1999-06-04 2010-06-22 Segway Inc. Enhanced control of a transporter
EP1511666B1 (de) 2002-05-24 2010-09-08 Robert Bosch Gmbh Elektronisch kommutierbarer motor
US8738278B2 (en) 2012-02-12 2014-05-27 Shane Chen Two-wheel, self-balancing vehicle with independently movable foot placement sections
US8800697B2 (en) 2009-09-01 2014-08-12 Ryno Motors, Inc. Electric-powered self-balancing unicycle with steering linkage between handlebars and wheel forks
US8807250B2 (en) 2010-03-09 2014-08-19 Shane Chen Powered single-wheeled self-balancing vehicle for standing user
DE102013203978A1 (de) 2013-03-08 2014-09-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug-Lenksystem
CN203888957U (zh) 2014-06-10 2014-10-22 扬顶(天津)商贸有限公司 一种两轮自平衡电动车的车架总成
CN203996652U (zh) 2014-07-14 2014-12-10 张军凯 自平衡电动双轮车及其组装车架
WO2016095203A1 (zh) 2014-12-19 2016-06-23 深圳市森浦精机科技有限公司 自平衡电动双轮车
DE102015219848B3 (de) 2015-10-13 2017-02-16 Uwe Bernhard Dynamisch balancierendes Fahrzeug
DE102019202546B3 (de) 2019-02-26 2020-07-09 Uwe Bernhard Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7740099B2 (en) 1999-06-04 2010-06-22 Segway Inc. Enhanced control of a transporter
EP1511666B1 (de) 2002-05-24 2010-09-08 Robert Bosch Gmbh Elektronisch kommutierbarer motor
US20050017733A1 (en) 2003-07-23 2005-01-27 Deka Products Limited Partnership Model-based fault detection in a motor drive
US8800697B2 (en) 2009-09-01 2014-08-12 Ryno Motors, Inc. Electric-powered self-balancing unicycle with steering linkage between handlebars and wheel forks
US8807250B2 (en) 2010-03-09 2014-08-19 Shane Chen Powered single-wheeled self-balancing vehicle for standing user
US8738278B2 (en) 2012-02-12 2014-05-27 Shane Chen Two-wheel, self-balancing vehicle with independently movable foot placement sections
DE102013203978A1 (de) 2013-03-08 2014-09-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug-Lenksystem
CN203888957U (zh) 2014-06-10 2014-10-22 扬顶(天津)商贸有限公司 一种两轮自平衡电动车的车架总成
CN203996652U (zh) 2014-07-14 2014-12-10 张军凯 自平衡电动双轮车及其组装车架
WO2016095203A1 (zh) 2014-12-19 2016-06-23 深圳市森浦精机科技有限公司 自平衡电动双轮车
DE102015219848B3 (de) 2015-10-13 2017-02-16 Uwe Bernhard Dynamisch balancierendes Fahrzeug
DE102019202546B3 (de) 2019-02-26 2020-07-09 Uwe Bernhard Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2755886B1 (de) Transportfahrzeug mit dreirad-fahrwerk
DE69722977T2 (de) Antriebsystem für einen Personenaufzug mit vertikalem Mast
DE10136368C2 (de) Kleinfahrzeug, insbesondere Rollstuhl
WO2017153413A1 (de) Antriebseinheit und antriebsverfahren
EP2332806A2 (de) Mehrfachkinderwagen mit Sitzbereichen für mindestens zwei Kinder
DE202019003072U1 (de) Fahrplattform und modulare Fahreinheit
WO2020127972A1 (de) Elektrofahrzeug mit transportfunktion und verfahren zu dessen zustandsänderung
DE102016115803A1 (de) Lasten-Fahrrad
EP3702258B1 (de) Dynamisch selbstbalancierendes zweirad-fahrzeug
DE10136369A1 (de) Kleinfahrzeug,insbesondere Rollstuhl
DE102017211838B4 (de) Dynamisch balancierendes Fahrzeug
DE102020202397A1 (de) Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug
WO2022012811A1 (de) Dreirädriges fahrzeug mit mehrteiligem rahmen
DE102020202395A1 (de) Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug
DE102019216549B4 (de) Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug
DE102019216550B4 (de) Dynamisch selbstbalancierendes Zweirad-Fahrzeug
DE102006009862A1 (de) Fahrradschubanhänger
DE102006032844B4 (de) Zusatzantriebsvorrichtung für manuelle Rollstühle
DE102015219881A1 (de) Dynamisch balancierendes Fahrzeug
DE102011010909A1 (de) Bewegliche Beinablagen zum Auf- und Abständern oder zur Sitzabsenkung eines kurvenneigbaren Zwei- oder Dreirades
DE102019126097A1 (de) Fahrzeug
DE102016221367B4 (de) Verfahren zur Vortriebssteuerung eines dreispurigen Fahrzeugs sowie Fahrzeug
DE102019126096A1 (de) Fahrzeug
EP3058922B1 (de) Vorspannlenkvorrichtung und rollstuhlgespann
DE102020101335B4 (de) Sicherheitsmodus für selbstbalancierende Fahrzeuge

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G05D0001080000

Ipc: G05D0001490000