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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, auf dem eine
Person fahren kann, und insbesondere auf ein Einrad-Allrichtungsmotorfahrzeug.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein
Fahrzeug einschließlich eines Fahrgestells zum Tragen eines
Fahrers und eines zentral auf dem Fahrgestell bereitgestellten Rads
ist bekannt (siehe Patentdokument 1). Ebenfalls bekannt ist ein Fahrzeug,
das ein Paar von Rädern, die nebeneinander angeordnet sind,
und eine Trittbrettplattform, die zwischen den zwei Rädern
oder auf einer der beiden Außenseiten der zwei Räder
bereitgestellt ist (siehe Patentdokument 2), um die Füße
eines Fahrers darauf anzuordnen, umfasst.
- Patentdokument
1:
Japanische offengelegte
Patentveröffentlichung Nr. 2004-129435 (39 bis 42)
- Patentdokument 2:
Japanische
offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2006-008013 (31 bis 34)
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Kurze Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe, die von der Erfindung gelöst
werden soll
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Das
in dem Patentdokument 1 offenbarte Fahrzeug ist in die Lage versetzt,
durch Neigen einer Achse des Rads abzubiegen und dadurch den effektiven
Radius der Kontaktoberfläche einer Seitenwand des Rads
zu ändern. Daher ist ein gewisser Wenderadius erforderlich,
wenn abgebogen wird und ein scharfes Abbiegen ist nicht möglich.
Dies kann gewisse Grenzen für die brauchbaren Anwendungen des
Fahrzeugs auferlegen. Auch aufgrund der Notwendigkeit, die Achse
zu neigen, neigt sich die Oberfläche, die den Fahrer trägt,
zwangsläufig beim Abbiegen, und dies macht es notwendig,
dass der Fahrer/die Fahrerin seine oder ihre Haltung an die Neigung
der Trägeroberfläche anpasst.
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Das
in dem Patentdokument 2 offenbarte Fahrzeug ist in die Lage versetzt,
im Wesentlichen sofort abzubiegen, indem die Drehzahlen und/oder Drehrichtungen
der zwei Räder einzeln gesteuert werden. Da es jedoch erforderlich
ist, dass die zwei Räder parallel zueinander angeordnet
sind, ist die seitliche Abmessung des Fahrzeugs so groß,
dass das Fahrzeug an engen Orten nicht nutzbar sein kann.
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In
Anbetracht derartiger Probleme des Stands der Technik ist es eine
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug bereitzustellen, das
fähig ist, scharf abzubiegen, ohne zu erfordern, dass die
Haltung eines Fahrers maßgeblich geändert wird,
und das bequem an engen Orten verwendet werden kann.
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Mittel zum Lösen
der Aufgabe
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Fahrzeug bereit, das aufweist:
einen Fahrzeugkörper; ein ringförmiges Antriebslaufrad
mit einem kreisförmigen Querschnitt, das geeignet ist,
an einer Straßen- oder Bodenoberfläche an einem
Bodenkontaktpunkt anzugreifen; eine Antriebsanordnung zum Antreiben des
Antriebslaufrads; und ein Bodenkontaktelement, das auf dem Fahrzeugkörper
bereitgestellt ist und das aufgebaut ist, um die Straßen-
oder Bodenoberfläche zu kontaktieren; wobei das Antriebslaufrad
um seine zentrale Axiallinie (B) und um eine Mittellinie (C) des
ringförmigen Querschnitts, die durch eine Mitte seines
kreisförmigen Querschnitts geht, in einer derartigen Weise
drehbar ist, dass das Fahrzeug in die Lage versetzt wird, in einer
Längsrichtung zu fahren, während das Antriebslaufrad
um seine zentrale Axiallinie (B) angetrieben wird, und in einer
seitlichen Richtung zu fahren, während das Antriebslaufrad
um die Mittellinie (C) des ringsförmigen Querschnitts angetrieben
wird. Das ringförmige Antriebslaufrad kann bestehen aus
einem flexiblen ringförmigen Endlosrohr oder einer Anordnung
eines ringförmigen Endloselements und einer Vielzahl von
diskreten Rollen, die von dem ringförmigen Endloselement
gehalten werden, so dass sie um eine Umfangslinie oder Tangentiallinien
drehbar sind.
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Das
Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung weist
vorzugsweise einen Mechanismus auf, um das Bodenkontaktelement selektiv
zwischen einer Bodenkontaktposition und einer Nicht-Bodenkontaktposition
zu bewegen. Das Bodenkontaktelement ist vorzugsweise hinter dem
Antriebslaufrad oder alternativ auf jeder Seite des Antriebslaufrads
bereitgestellt.
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Das
Bodenkontaktelement kann aus einem nicht drehbaren Element bestehen,
kann aber auch ein Sekundärrad sein, das um eine Drehachse
parallel zu der zentralen Axiallinie des Antriebslaufrads drehbar
ist. Insbesondere kann das Bodenkontaktelement aus einem Sekundärrad
bestehen, das in einer Seitenrichtung kraftbetätigt wird
und in einer Längsrichtung frei rollen kann. Alternativ
kann das Bodenkontaktelement aus einem Sekundärrad bestehen,
dass sowohl um eine horizontale Achse als auch eine vertikale Achse
drehbar ist. In einem derartigen Fall kann das Sekundärrad
von einem Vorspannmittel in einer derartigen Weise elastisch gedrückt
werden, dass die horizontale zentrale Axiallinie parallel zu der
zentralen Axiallinie (B) des Antriebslaufrads ist.
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Ergebnis der Erfindung
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Gemäß einer
derartigen Struktur der vorliegenden Erfindung trägt das
Bodenkontaktelement zur Aufrechterhaltung einer aufrechten Ausrichtung des
Fahrzeugs bei. Wenn das Bodenkontaktelement außerdem aus
einem nicht drehbaren Element oder einem Sekundärrad besteht,
das in die Lage versetzt ist, die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs
zu beschränken, ist es möglich, den Fahrzeugkörper
zu drehen, indem bewirkt wird, dass das Antriebslaufrad sich um
die Mitte seines kreisförmigen Querschnitts dreht, was
bewirkt, dass der Fahrzeugkörper sich seitwärts
bewegt, während das Bodenkontaktelement in Kontakt mit
dem Boden gebracht wird. Daher wird das Fahrzeug in die Lage versetzt,
sich nicht nur horizontal in der Längsrichtung zu bewegen,
sondern auch abzubiegen. Insbesondere wird das Fahrzeug befähigt,
mit einem gewünschten Wenderadius abzubiegen, welcher durch
den Abstand zwischen dem Bodenkontaktpunkt des Antriebslaufrads
und dem Bodenkontaktpunkt des Bodenkontaktelements bestimmt ist.
Folglich kann das Fahrzeug scharf abbiegen, ohne irgendeine wesentliche Änderung
der Haltung des Fahrers zu bewirken, und kann an engen Stellen in
einer bequemen Weise vorteilhaft manövrieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
weist die Antriebsanordnung auf: ein Paar von Drehelementen, die
auf dem Fahrzeugkörper nebeneinander in einer wechselseitig
axial beabstandeten Beziehung angeordnet sind und um ein gemeinsame
zentrale Axiallinie (A) drehbar sind, ein Paar von Antriebseinheiten
zum jeweiligen einzelnen Betätigen der Drehelemente, eine Vielzahl
von freien Rollen, die entlang eines Umfangs jedes Drehelements
bereitgestellt sind, wobei das Antriebslaufrad axial zwischen die
freien Rollen der zwei Drehelemente eingefügt ist und von
diesen gehalten wird, so dass es um eine gleiche zentrale Axiallinie
(B) wie die zentrale Axiallinie (A) der Drehelemente drehbar ist,
und jede freie Rolle derart gehalten wird, dass sie um eine zentrale
Axiallinie oder Drehachse (D), die sich als Schrägstellungslinie
auf die zentrale Axiallinie (B) des Antriebslaufrads bezieht, drehbar
ist und an einer Außenoberfläche des Antriebslaufrads
angreift.
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Gemäß dieser
Ausführungsform wird das Antriebslaufrad über
die freien Rollen zwischen den Drehelementen eingefügt,
so dass der rollende Kontakt zwischen dem Antriebslaufrad und den
freien Rollen sichergestellt ist und die Gesamtstruktur vereinfacht
wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist
die Antriebsanordnung auf: ein Drehelement, das derart angeordnet
ist, dass es um die gleiche zentrale Axiallinie (A) wie das ringförmige
Element drehbar ist, eine Antriebseinheit zum drehenden Betätigen
des Drehelements und eine Vielzahl von freien Rollen, die auf einen
Umfang des Drehelements montiert sind, wobei das Antriebslaufrad
entgegengesetzt zu dem Drehelement angeordnet ist und von den freien
Rollen des Drehelements von seiner axialen Seite in Eingriff gebracht wird,
und wobei jede freie Rollen derart gehalten wird, dass sie um eine
Drehachse (D) drehbar ist, die sich als Schrägstellungslinie
auf die zentrale Axiallinie (B) des Antriebslaufrads bezieht, und
an einer Außenoberfläche des Antriebslaufrads
angreift.
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Gemäß dieser
Ausführungsform ist es erforderlich, dass die Antriebsanordnung
nur ein Drehelement hat, und die Anzahl von Bestandteilen ist verringert.
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Gemäß noch
einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
weist das Bodenkontaktelement ein Paar von Sekundärrädern
auf, das aufgebaut ist, um an Punkten einer Bodenoberfläche
anzugreifen, und das seitlich beabstandet von dem Antriebslaufrad
ist und mit einer zentralen Axiallinie versehen ist, die sich parallel
zu der des Antriebslaufrads erstreckt, wobei jedes Sekundärrad
mit einer einzeln bedienbaren Bremseinheit versehen ist. Das Bremsen
eines der Sekundärräder bewirkt eine Gierbewegung,
die auf das Fahrzeug angewendet werden soll, und erlaubt dem Fahrzeug,
in eine gewünschte Richtung abzubiegen. Wenn das Bodenkontaktelement
aus einem Sekundärrad besteht, das seitwärts betätigt
werden und frei in einer Längsrichtung rollen kann, kann
das Fahrzeug nicht nur frei in der Längsrichtung fahren,
sondern auch ohne Rücksicht darauf, ob das Fahrzeug fährt
oder ortsfest ist, frei abbiegen. Daher wird das Fahrzeug in die
Lage versetzt, äußerst scharf abzubiegen. Wenn
ein Arm, der das Sekundärrad hält, aufgebaut ist,
um elastisch gekippt zu werden, so dass die Bremskraft abhängig von
dem Neigungswinkel des Arms eingestellt werden kann, kann ein äußerst
manövrierbares Allrichtungsfahrzeug bereitgestellt werden.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform(en)
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Eine
bevorzugte Ausführungsform des Fahrzeugs der vorliegenden
Erfindung wird im Folgenden unter Bezug auf 1 bis 7 beschrieben.
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Das
Fahrzeug der dargestellten Ausführungsform ist mit einem
jochförmigen Fahrzeugkörper 7 und einem
von dem Fahrzeugkörper 7 gehaltenen Antriebslaufrad 2 versehen.
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Der
Fahrzeugkörper 7 weist ein rechtes Schenkelelement 7R und
ein linkes Schenkelelement 7L auf, das über ein
Gelenk mit einem Gelenkstift 71 mit dem rechten Schenkelelement 7R verbunden
ist. Das rechte Schenkelelement 7R ist mit einem sich horizontal
erstreckenden rechten Trittbrett 32R ausgestattet, und
das linke Schenkelelement 7L ist mit einem sich horizontal
erstreckenden linken Trittbrett 32L ausgestattet. Mit dem
rechten Schenkelelement 7R ist ein unteres Ende einer Stange 33 fest
verbunden. Die Stange 33 erstreckt sich vertikal von dem Fahrzeugkörper 7 und
ist an ihrem oberen Ende mit einer horizontalen Lenkstange 34 versehen.
Der Fahrzeugkörper 7 des Fahrzeugs 1 ist
somit eine integrale Anordnung der rechten und linken Trittbretter 32R und 32L,
der Stange 33 und der Lenkstange 34.
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An
dem Fahrzeugkörper 7 ist über einen Arm 36 ein
Sekundärrad 35 angebracht. Das Sekundärrad 35 und
der Arm 36 werden hier nachstehend detaillierter beschrieben.
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Ein
Antriebslaufrad 2 und ein Antriebsmechanismus dafür
werden im Folgenden in erster Linie unter Bezug auf 3 bis 7 beschrieben.
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Das
rechte Schenkelelement 7R hält ein rechtes Drehelement 4R über
eine Trägerwelle 6R drehbar. Das linke Schenkelelement 7L hält
ein linkes Drehelement 4L über eine Trägerwelle 6L drehbar.
Dadurch sind die zwei Drehelemente 6R und 6L axial
(oder seitlich) voneinander beabstandet und werden von dem Fahrzeugkörper 7 gehalten,
so dass sie um eine gleiche Drehachse oder zentrale Axiallinie (A)
drehbar sind.
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Jedes
Drehelement 4R, 4L ist integral mit einer Riemenscheibe
(oder einem Kettenrad) 9R, 9L ausgebildet. Der
Fahrzeugkörper 7 ist mit einem Paar von Elektromotoren 5R und 5L versehen.
Einer der Elektromotoren 5R ist über einen Riemen
(oder eine Gliederkette) 10R antreibend mit der zugehörigen Riemenscheibe 9R verbunden,
und der andere Elektromotor 5L ist über einen
Riemen (oder eine Gliederkette) 10L antreibend mit der
zugehörigen Riemenscheibe 9L verbunden.
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Der
Fahrzeugkörper 7 lagert eine wiederaufladbare
Batteriestromquelle zum Zuführen von elektrischer Leistung
an die Elektromotoren 5R und 5L.
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Jedes
Drehelement 4R, 4L ist mit einer kegelstumpfförmigen
spitz zulaufenden Außenumfangsoberfläche 41R, 41L ausgebildet,
die zu dem Gegenstück des anderen Drehelements entgegengesetzt
ist. Die spitz zulaufende Außenumfangsoberfläche 41R des
rechten Drehelements 4R ist in einem gleichmäßigen
Abstand entlang ihres Umfangs jeweils über einen Bügel 42R mit
einer Vielzahl (zum Beispiel acht) freien Rollen 3R versehen.
Die spitz zulaufende Außenumfangsoberfläche 41L des
linken Drehelements 4L ist in einem gleichmäßigen
Abstand entlang ihres Umfangs jeweils über einen Bügel 42L mit
einer Vielzahl (zum Beispiel acht) freien Rollen 3L versehen.
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Das
Antriebslaufrad 2 ist als ein ringförmiges Element
ausgebildet, welches aus elastischem gummiähnlichem Material,
wie etwa Gummi für Reifen, Gummis und elastomeren Kunststoffmaterialien,
gefertigt ist, und ist mit einem kreisförmigen Querschnitt vorgegeben,
der entweder massiv oder hohl ist. Das Antriebslaufrad 2 ist
derart aufgebaut, dass es sich um seine Querschnittmitte (Querschnittmitte)
(C) dreht. Der Querschnitt kann allgemein als kreisförmig bezeichnet
werden, selbst wenn ein Netz oder andere Rillen auf der Oberfläche
des Antriebslaufrads 2 ausgebildet sind.
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Wenn
die Außenoberfläche des Antriebslaufrads 2 mit
Netzrillen ausgebildet ist, ist die Querschnittform (das Außenprofil)
nicht exakt kreisförmig. Das Antriebslaufrad 2 kann,
selbst wenn Netzrillen auf seiner Außenoberfläche
ausgebildet sind, trotzdem als einen kreisförmigen Querschnitt
aufweisend betrachtet werden, solange das Antriebslaufrad 2 fähig
ist, sich um die Mitte des Querschnitts (C) zu drehen.
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Das
Antriebslaufrad 2 befindet sich zwischen den zwei Drehelementen 4R und 4L und
ist von einer der beiden Seiten in Bezug auf die gemeinsame zentrale
Axiallinie (Symmetrieachse) zwischen den freien Rollen 3R und 3L der
zwei Drehelemente 4R und 4L eingefügt,
so dass es um eine zentrale Axiallinie (B) (Symmetrieachse), die
mit der gemeinsamen zentralen Axiallinie (A) der zwei Drehelemente 4R und 4L zusammenfällt,
drehbar ist.
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Eine
Spiraldruckfeder 8 ist zwischen dem rechten Schenkelelement 7R und
dem linken Schenkelelement 7L des Fahrzeugkörpers 7 eingefügt.
Die Spiraldruckfeder 8 stellt eine Vorspannkraft bereit, die
das rechte Schenkelelement 7R und das linke Schenkelelement 7L des
Fahrzeugkörpers 7 aufeinander zu drängt.
Dadurch werden die freien Rollen 3R und 3L gegen
die Außenumfangsoberflächen des Antriebslaufrads 2 gedrängt,
so dass die freien Rollen 3R und 3L in einer drehmomentübertragenden Beziehung
reibend in die Außenumfangsoberfläche des Antriebslaufrads 2 eingreifen.
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Jede
freie Rolle 3R, 3L ist derart gelagert, dass sie
um eine Drehachse (D) drehbar ist, die weder senkrecht noch parallel
zu der zentralen Axiallinie (B) des Antriebslaufrads 2 (oder
der zentralen Axiallinie (A) der Drehelemente 4R und 4L)
ist, oder dass sie genauer in einer Tangentialrichtung eines Punktkontakts
mit einem um die zentrale Axiallinie (B) zentrierten Kreis drehbar
ist. Mit anderen Worten sind die freien Rollen 3R und 3L in
Bezug auf die Drehrichtung des Antriebslaufrads 2 um dessen
Drehzentrum (B) geneigt.
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Dies
wird unter Bezug auf 6 und 7 detaillierter
beschrieben. Die Drehachse (D) jeder freien Rolle 3R, 3L ist
wenigstes in Bezug auf die entsprechende Radialrichtung R des Antriebslaufrads 2 aus
der Richtung der Symmetrieachse des Antriebslaufrads 2 gesehen
um einen gewissen Winkel (α in 6) geneigt
und ist gleichzeitig in Bezug auf die Querschnittmittellinie des
Antriebslaufrads 2 radial von einem Innenteil des Antriebslaufrads 2 gesehen um
einen gewissen Winkel (β1, β2 in 7)
geneigt. Eine derartige dreidimensionale Neigung kann vergleichbar
zu dem Zahnaufbau von Schrägzahnkegelrädern sein,
die konische Oberflächen mit vorgeschriebenen Kegelwinkeln
definieren. Die Querschnittmittellinie des Antriebslaufrads 2,
wie sie hier verwendet wird, bedeutet eine Mittellinie, die durch die
Mitte des kreisförmigen Querschnitts des Antriebslaufrads 2 definiert
ist, und ist konzentrisch mit dem Drehzentrum des Hauptrads (Antriebslaufrads). Die
Querschnittmittellinie des Antriebslaufrads 2 wird hier
nachstehend einfach als die Querschnittmittellinie (C) bezeichnet.
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Der
Neigungswinkel α kann jeder Winkel außer null
oder 90 Grad sein, und keiner der Neigungswinkel (β1 und β2
hat 90 Grad.
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Durch
dreidimensionales Neigen der Drehachse (D) jeder freien Rolle 3R, 3L in
Bezug auf eine imaginäre vertikale Ebene senkrecht zu dem
horizontalen Drehzentrum (A = B) umfasst die zwischen der Außenumfangsoberfläche
jeder freien Rolle 3L, 3R und der Außenumfangsoberfläche
des Antriebslaufrads 2 wirkende Reibungskraft eine tangential
zu dem Antriebslaufrad 2 gerichtete Komponente (um die
zentrale Axiallinie A = B) und eine um die Querschnittmittellinie
(C) gerichtete Komponente. Es ist, wie vorstehend diskutiert, notwendig,
dass die freien Rollen nur eines Satzes der zwei Sätze
von freien Rollen dreidimensional geneigt werden, während
die freien Rollen des anderen Satzes parallel zu der Drehrichtung
des Antriebslaufrads 2 sein können.
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Die
Kontaktoberflächen 3R und 3L und des Antriebslaufrads 2 können
mit passenden unregelmäßigen Muster ausgebildet
oder aufgeraut sein, so dass die Reibungskraft maximiert werden
kann.
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Wenn
die zwei Drehelemente 4R und 4L jeweils von den
Elektromotoren 5R und 5L mit einer gleichen Geschwindigkeit
in eine gleiche Richtung gedreht werden, wird diese Drehkraft über
die freien Rollen 3R und 3L, die auf den Drehelementen 4R und 4L bereitgestellt
sind, reibend an das Antriebslaufrad 2 übertragen.
Da die Drehachse (D) jeder freien Rolle 3R, 3L,
wie vorstehend diskutiert, geneigt ist und die freien Rollen 3R und 3L in
Bezug auf das Antriebslaufrad 2 symmetrisch angeordnet
sind, ist die Reibungskraft, die zwischen den Kontaktpunkten zwischen
den freien Rollen 3R, 3L und dem Antriebslaufrad 2 wirkt,
wenn die zwei Drehelemente 4R und 4L mit einer
gleichen Geschwindigkeit in eine gleiche Richtung gedreht werden,
ausschließlich in die Umfangsrichtung (tangential) zu dem
Antriebslaufrad 2 oder um dessen zentrale Axiallinie (B)
gerichtet. Dadurch wirkt eine um die zentrale Axiallinie (B) zentrierte
Betätigungskraft auf die Straßenkontaktoberfläche
des Antriebslaufrads 2, und dies bewirkt, dass der Fahrzeugkörper 7 und
folglich das Fahrzeug 1 selbst in einer Längsrichtung
fährt.
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Wenn,
wie in dem Diagramm von 8 gezeigt, von einer freien
Rolle F, deren zentrale Axiallinie Cf in Bezug auf eine Stange B
geneigt ist, in die Außenumfangsoberfläche der
Stange B mit einem kreisförmigen Querschnitt, die um ihre
zentrale Axiallinie Cb drehbar ist, eingegriffen wird und die freie Rolle
F entlang der zentralen Axiallinie Cb der Stange B bewegt wird,
wird die Stange B wegen der Komponente f der Reibungskraft, die
an dem Kontaktpunkt zwischen ihnen zwischen der freien Rolle F und
der Stange B wirkt, einer Drehantriebskraft unterworfen, welche
die Stange B um ihre zentrale Axiallinie Cb dreht.
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Das
Arbeitsprinzip wird unter Bezug auf die dargestellte Allrichtungsantriebsvorrichtung 1 detaillierter
beschrieben. Wenn die zwei Drehelemente 4R und 4L unter
Verwendung der Elektromotoren 5R und 5L in verschiedene
Richtungen und/oder mit verschiedenen Geschwindigkeiten gedreht
werden, wirkt neben der (tangentialen) Kraft in Umfangsrichtung
aufgrund der Drehungen der zwei Drehelemente 4R und 4L eine
Kraftkomponente senkrecht zu dieser Umfangsrichtung auf die Kontaktoberfläche
jeder freien Rolle 3R, 3L mit dem Antriebslaufrad 2.
Diese Kraftkomponente wendet eine Drehkraft an, welche die Außenoberfläche
des Antriebslaufrads 2 um die Querschnittmittellinie (C)
des Antriebslaufrads 2 verdreht, und dies bewirkt seinerseits,
dass das Antriebslaufrad 2 um sich um seine Querschnittmittellinie
(C) dreht.
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Die
Drehung des Antriebslaufrads 2 um seine Querschnittmittellinie
(C) hängt von der Drehzahldifferenz zwischen den zwei Drehelementen 4R und 4L ab.
Wenn zum Beispiel die Drehelemente 4R und 4L mit
einer gleichen Geschwindigkeit in wechselseitig entgegengesetzten
Richtungen gedreht werden, dreht sich das Antriebslaufrad 2 nicht
um seine zentrale Axiallinie B (Symmetrieachsenlinie), sondern dreht
sich um die Querschnittmittellinie (C). Dabei nimmt das Antriebslaufrad 2 eine
seitliche Antriebskraft oder eine Antriebskraft in die gleiche Richtung wie
die zentrale Axiallinie (B) des Antriebslaufrads 2 auf,
und der Fahrzeugkörper 7 und folglich das Fahrzeug 1 selbst
fährt seitlich oder seitwärts.
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Indem
auf diese Weise die Drehzahlen und Richtungen der Drehelemente 4R und 4L unter
Verwendung der Elektromotoren 5R und 5L einzeln
gesteuert werden, wird das Antriebslaufrad 2 in die Lage
versetzt, sich in jede beliebige Richtung auf einer Ebene zu bewegen.
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Das
Sekundärrad 35 wird im Folgenden unter Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Ein oberes Ende des Arms 36 ist schwenkbar an einem Bügel 361 angebracht,
der über einen horizontalen Drehzapfen 362 an
einer hinteren Oberfläche des Fahrzeugkörpers 7 befestigt
ist, so dass der Arm 36 um sein oberes Ende geneigt werden
kann. Ein freies Ende (unteres Ende) des Arms 36 ist mit
einem Jochelement 351 versehen.
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Das
Sekundärrad 35 ist in der Längsrichtung an
einem Hinterteil von dem Antriebslaufrad 2 bereitgestellt
und wird über eine horizontale Welle 352 von dem
Jochelement 351 drehbar gelagert, so dass es um eine horizontale
zentrale Axiallinie drehbar ist. Die Längsrichtung des
Antriebslaufrads 2, wie sie hier verwendet wird, bedeutet
eine Richtung senkrecht zu der zentralen Axiallinie (B) des Antriebslaufrads 2,
und das Antriebslaufrad 2 wird in die Lage versetzt, in
der Längsrichtung zu fahren. Das Sekundärrad 35 kann
unfähig sein, sich um eine vertikale Axiallinie zu drehen,
oder kann auch derart aufgebaut sein, dass es um eine vertikale
Axiallinie entlang des Jochelements 351 drehbar ist, wobei
wahlweise ein gewisser Nachlaufwinkel vorgegeben ist. Wenn das Sekundärrad 35 unfähig
ist, sich um eine vertikale Axiallinie zu drehen, ist das Sekundärrad 35 in
einer derartigen Weise aufgebaut, dass die zentrale Axiallinie (der
Drehzapfen 362) parallel zu der zentralen Axiallinie (B)
des Antriebslaufrads 2 ist.
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Der
Teil der Schwenkverbindung zwischen dem Arm 36 und dem
Fahrzeugkörper 7 (der Teil des Drehzapfens 362)
ist mit einer Torsionsschraubenfeder 363 ausgestattet,
die den Arm 36 nach unten drangt. Dadurch greift das Sekundärrad 35 mit
einer vorgeschriebenen Bodenkontaktlast an dem Boden an.
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Die
Lenkstange 34 ist mit einem Greifhebel 37 versehen,
der über einen an sich bekannten Bowdenzug mit dem freien
Ende des Arms 36 verbunden ist, so dass der Arm 36 gegen
die Federkraft der Torsionsschraubenfeder 363 nach oben
geneigt werden kann und das Sekundärrad 35 durch
Greifen des Greifhebels 37 vom Boden abgehoben werden kann. Das
Sekundärrad 35 kann auf diese Weise nach Bedarf
selektiv auf den Boden gebracht und erhöht werden, indem
der Greifhebel 37 bedient wird. Das Senken und Erhöhen
des Arms 36 kann nicht nur manuell unter Verwendung eines
Greifhebels oder ähnlichem, sondern auch elektrisch unter
Verwendung eines elektromagnetischen Aktuators oder ähnlichem
bewirkt werden.
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Das
Fahrzeug 1 der dargestellten Ausführungsform wird
von einem Fahrer verwendet, wobei die Füße des
Fahrers auf den rechten und linken Trittbrettern 32R und 32L angeordnet
werden und die Lenkstange 34 gegriffen wird, während
das Antriebslaufrad 2 an der Bodenoberfläche angreift.
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Das
Antriebslaufrad 2 ist fähig, den Fahrzeugkörper
als eine Translationsbewegung aufgrund der Drehung des Antriebslaufrads
um seine zentrale Axiallinie (B) und die Drehung um die Querschnittmittellinie
(C) des kreisförmigen Querschnitts sowohl seitlich als
auch längs zu bewegen, ist aber unfähig, sich
um eine vertikale Axiallinie zu drehen oder eine Gierbewegung um
sich selbst durchzumachen. Wenn das Antriebslaufrad 2 jedoch
um die Querschnittmittellinie (C) gedreht wird, wobei das Sekundärrad 35 am
Boden angreift, beschränkt die seitliche Kraft des Sekundärrads 2,
das an der Bodenoberfläche angreift, die Bewegungsrichtung
des Fahrzeugs 1 in einer derartigen Weise, dass eine Gierbewegung um
eine Gierachse (vertikale Achse) auf das Antriebslaufrad 2 wirkt
und der Fahrzeugkörper 7 (das Fahrzeug 1)
in die Lage versetzt wird, sich zu drehen. Mit anderen Worten kann
durch Erzeugen einer Reibungskraft in eine Richtung, die nicht mit
der Linie zusammenfällt, welche den Bodenkontaktpunkt des
Antriebslaufrads 2 und den Bodenkontaktpunkt des Sekundärrads 35 verbindet,
unter Verwendung des Sekundärrads 35 eine Bewegung um
eine Gierachse erzeugt werden. Dadurch wird der Fahrzeugkörper 7 in die
Lage versetzt, mit einem relativ kleinen Wenderadius abzubiegen.
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Anstatt
ein Sekundärrad zu verwenden, kann das freie Ende 36a des
Arms 36, wie in dem gestrichelten Kreis in 2 dargestellt,
spitz oder in anderer Weise wie eine Spitze eines Spazierstocks
angespitzt sein, so dass die seitlichen und Längsbewegungen
beschränkt werden können. Wenn das Antriebslaufrad 2 gemäß dieser
Anordnung unter Verwendung der Elektromotoren 5R und 5L um
die Querschnittmittellinie (C) gedreht wird, wobei die Spitze 36a am
Boden angreift, wird der Fahrzeugkörper 7 in die
Lage versetzt, sich mit einem Wenderadius zu drehen, der durch den
Abstand zwischen dem Bodenkontaktpunkt des freien Endes 36a und
dem Bodenkontaktpunkt des Antriebslaufrads 2 gegeben ist.
Dadurch kann das Fahrzeug 1 scharf abbiegen, ohne dass
erforderlich ist, dass der Fahrer/die Fahrerin seine oder ihre Haltung ändert,
so dass der Fahrer das Fahrzeug an engen Orten bequem manövrieren kann.
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In
jedem Fall kann sich das Fahrzeug durch Kombinieren der drehenden
Betätigung um die Querschnittmitte (C) des kreisförmigen
Querschnitts des Antriebslaufrads 2 mit der drehenden Betätigung
um die zentrale Axiallinie (B) des Antriebslaufrads 2 und das
selektive Angreifen des Sekundärrads 35 oder des
freien Endes 36a des Arms 36 am Boden in jede beliebige
gewünschte Richtung bewegen und sich in jede gewünschte
Richtung auf einer Straßenoberfläche oder einer
Bodenoberfläche drehen.
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Wenn
eine andere Fahrbetriebsart als geradeaus vorwärts, geradeaus
rückwärts, seitlich, schräg und eine
Umdrehung auf dem Punkt gewünscht wird, kann das Sekundärrad 35,
wie durch die imaginären Linien in 1 angezeigt,
vom Boden angehoben werden, indem der Greifhebel 37 gegriffen
wird. Dadurch wird das Sekundärrad 35 davon abgehalten,
einen Widerstand gegen die Bewegung des Fahrzeugs 1 anzuwenden,
und eine günstige Einradfahrbetriebsart kann erreicht werden.
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Wenn
das Sekundärrad 35 mit einem Nachlaufwinkel versehen
wird, kann das Sekundärrad 35 auf dem Boden angeordnet
werden, selbst wenn das Fahrzeug geradeaus vorwärts oder
geradeaus rückwärts fährt, da der Nachlaufwinkel
dem Fahrzeug 1 hilft, in einer stabilen Weise geradeaus
vorwärts zu fahren.
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Wenn
das Sekundärrad 35, wie in 9 gezeigt, über
die vertikale Welle 353 um eine vertikale Axiallinie drehbar
ist, ist es möglich, eine Torsionsschraubenfeder 354 zu
haben, die als ein Vorspannmittel dient, um eine elastische Kraft
zu erzeugen, um das Sekundärrad 35 derart zu drängen,
dass die Drehachse (D) des Sekundärrads 35 parallel
zu der zentralen Axiallinie (B) des Antriebslaufrads 2 ist.
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Gemäß dieser
Struktur wird das Fahrzeug in die Lage versetzt, in einer stabilen
Weise, ohne eine unerwünschte Neigung, in einer schrägen
Richtung zu fahren, geradeaus vorwärts zu fahren, wenn
das Sekundärrad am Boden angreift.
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Das
Bodenkontaktelement ist nicht auf ein Drehelement, wie etwa das
Sekundärrad 35, beschränkt, sondern kann
ein anderes nicht drehbares Element, wie etwa eine Kugel, sein.
In einem derartigen Fall wird der Arm 36 erhoben gehalten,
wenn das Fahrzeug nicht dreht, und das Bodenkontaktelement wird
nur in Eingriff mit dem Boden gebracht, wenn erwünscht
ist, die Fahrtrichtung des Fahrzeugs durch Drehen zu ändern.
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10A und 10B zeigen
noch eine andere modifizierte Ausführungsform des Fahrzeugs 1 der vorliegenden
Erfindung. In dem Fahrzeug 1 der dargestellten Ausführungsform
ist ein Motor 355 an dem unteren Ende des Arms 36 angebracht.
Eine Ausgangswelle 356 des Motors 355 lagert jeweils über vier
Speichen 359 ein Paar von Ringen 357 und 358 mit
einem gleichen Durchmesser in einer koaxialen Beziehung. Die Speichen 359 jedes
Rings 357, 358 sind voneinander um 90 Grad beabstandet,
und die Speichen 359 der zwei Ringe 357, 358 sind
gegeneinander um 45 Grad versetzt. Die Teile jedes Rings, die sich
zwischen den Speichen befinden, halten jeweils eine zum Beispiel
aus Polymermaterial gefertigte trommelförmige freie Rolle 360 derart,
dass sie um die Umfangsrichtung des Rings oder um die entsprechende
Tangentialrichtung des Rings drehbar ist. Wenn daher der Motor 355 eingeschaltet
ist, erlaubt diese Anordnung, die als ein Bodenkontaktelement dient,
dem Fahrzeug 1, sich um den Bodenkontaktpunkt des Antriebslaufrads 2 zu
drehen. Auch ist es dem Bodenkontaktelement ohne Rücksicht
darauf, ob der Motor 355 eingeschaltet ist oder nicht,
immer wenn das Antriebslaufrad 2 betätigt wird,
aufgrund der Wirkung der freien Rollen 360 erlaubt, der
Bewegung des Fahrzeugs 1 frei zu folgen. Gemäß dieser Ausführungsform
kann das Fahrzeug 1 durch selektives Einschalten des Elektromotors 355 gelenkt
werden und scharfe Drehungen machen. Die Kontaktradanordnung ist
ein Beispiel für Allrichtungsräder, die in die
X- und Y-Richtungen fahren können, und andere Formen der
Allrichtungsräder können ebenfalls auf die vorliegende
Erfindung angewendet werden. Ähnlich wie die vorhergehenden
Ausführungsformen kann die Kontaktelementanordnung derart aufgebaut
werden, dass sie nach Wunsch nach oben geneigt und vom Boden abgehoben
wird.
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11 und 12 zeigen
eine andere Ausführungsform des Fahrzeugs 1 der
vorliegenden Erfindung. Das Antriebslaufrad 2 des Fahrzeugs 1 der dargestellten
Ausführungsform weist ein ringförmiges Wellenelement 22 und
eine Vielzahl von Außenhülsen 25 auf,
die jeweils von dem ringförmigen Wellenelement 22 gehalten
werden, so dass sie um die entsprechende Tangentiallinie des ringförmigen
Wellenelements 22 drehbar sind und in ein Objekt eingreifen,
das betätigt werden soll.
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Insbesondere
ist eine Vielzahl von Innenhülsen 23 derart auf
das ringförmige Wellenelement 22 aufgesetzt, dass
sie in Umfangsrichtung und in Drehrichtung unbeweglich ist. Auf
jeder Innenhülse 23 ist eine Außenhülse 25 aufgesetzt,
die in einer frei drehbaren Weise integral mit einem Metalllager 24 montiert
ist. Die Außenhülsen sind freie Rollen, die in
ein Objekt eingreifen, das betätigt werden soll, und die wie
viele Perlen eines Rosenkranzes auf das ringförmige Wellenelement 22 montiert
sind. Jede Außenhülse 25 ist um die entsprechende
Tangentiallinie oder um eine Linie, die der Querschnittmittellinie
(C) entspricht, drehbar. Die Anzahlen der Außenhülsen 25 und
der freien Rollen 3R und 3L sind derart gewählt,
dass von wenigstens einer der freien Rollen 3R und wenigstens
einer der freien Rollen 3L in die Außenhülse 25,
die den Boden angreift, eingegriffen wird, und dass diese jederzeit
drehend betätigt wird, ohne im Leerlauf zu drehen.
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Die
Querschnittmittellinie des Antriebslaufrads 2 dieser Ausführungsform
ist als eine Kombination der Drehachsen der zu einer ringförmigen
Form vereinigten Außenhülsen 25 gegeben,
und die Drehung des Antriebslaufrads 2 um die Querschnittmittellinie
(C) wird durch die Drehung jeder Außenhülse 25 um
sich selbst bewirkt.
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Das
Antriebslaufrad 2 der dargestellten Ausführungsform
wird in die Lage versetzt, einen radialen Zug auf die Bodenoberfläche
anzuwenden, indem die Außenhülse 25 mittels
des Kontakts zwischen der Außenhülse 25 und
den freien Rollen 3R und 3L, die sich mit den
Drehelementen 4R und 4L drehen, um das ringförmige
Wellenelement 22 (um die Querschnittmitte (C)) gedreht
wird, und durch Drehen des gesamten Antriebslaufrads 2 einen
Zug in Längsrichtung auf die Bodenoberfläche entlang seines
Außenumfangs anzuwenden.
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13 zeigt
noch eine andere Ausführungsform des Fahrzeugs 1 der
vorliegenden Erfindung. In 13 sind
die Teile, die den in 3 gezeigten entsprechen, mit
gleichen Nummern bezeichnet, ohne dass die Beschreibung solcher
Teile wiederholt wird.
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In
dieser Ausführungsform ist eine Seitenplatte 142 in
einer koaxialen Beziehung an jedem Drehelement 7R, 7L des
Fahrzeugkörpers 7 angebracht.
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Ein
Elektromotor 124 ist an dem linken Schenkelelement 7L des
Fahrzeugkörpers 7 angebracht, und eine Riemenscheibe
(oder ein Kettenrad) 130 ist koaxial an der entsprechenden
Seitenplatte 142 angebracht. Der Elektromotor 124 steht über
einen Riemen (oder eine Gliederkette) 132 in einer Kraftübertragungsbeziehung
zu der Riemenscheibe 130, um die Seitenplatte 142 drehend
anzutreiben.
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Ein
anderer Elektromotor 125 ist an dem rechten Schenkelelement 7R des
Fahrzeugkörpers 7 angebracht, und eine Riemenscheibe
(oder ein Kettenrad) 131 ist koaxial an der entsprechenden
Seitenplatte 143 angebracht. Der Elektromotor 125 steht über
einen Riemen (oder eine Gliederkette) 133 in einer Kraftübertragungsbeziehung
zu der Riemenscheibe 131, um die Seitenplatte 143 drehend
anzutreiben.
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Eine
der Seitenplatten 142 hält ein Antriebslaufrad 2 ähnlich
dem in 12 dargestellten Antriebslaufrad 2 über
eine Vielzahl von Armen 145, die sich von einer spitz zulaufenden
Außenumfangsoberfläche in Richtung der anderen
Seitenplatte 143 erstrecken.
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In
der dargestellten Ausführungsform wird ein ringförmiges
Wellenelement 22 über die Arme 145 von
der Seitenplatte 145 gehalten. Ähnlich wie in der
in 12 dargestellten Ausführungsform ist
eine Vielzahl von Innenhülsen (in den Zeichnungen nicht gezeigt)
auf das ringförmige Wellenelement 22 aufgesetzt,
so dass sie sowohl in Umfangsrichtung als auch die Drehrichtung
in Bezug auf das ringförmige Wellenelement 22 unbeweglich
sind, und eine integral mit einem Metalllager (in den Zeichnungen
nicht gezeigt) montierte Außenhülse 25 ist
drehbar auf jeder Innenhülse montiert.
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Die
Außenhülsen 25 sind freie Rollen, die
in ein Objekt, das betätigt werden soll, eingreifen, und sind
wie viele Perlen eines Rosenkranzes auf das ringförmige
Wellenelement 22 aufgesetzt, so dass sie um die entsprechende
Tangentiallinie (oder um die Querschnittmittellinie (C)) drehbar
sind.
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Die
Oberfläche der Seitenplatte 143, die der anderen
Seitenplatte 142 (in 13 nach
links gesehen) zugewandt ist, hält jeweils über
einen Bügel 151 gleichmäßig
entlang des Umfangs der Seitenplatte 143 eine Vielzahl
von freien Rollen 150. Die freien Rollen 150 greifen
in einer drehmomentübertragenden Beziehung an der Umfangsseitenoberfläche
der Außenhülse 25 an und sind jeweils
derart gelagert, dass sie um eine Drehachse drehbar sind, die in
einer Beziehung von Schrägstellungslinien in Bezug auf
die Drehachse der entsprechenden ersten freien Rolle 25 steht.
Mit anderen Worten sind die Drehachse der Außenhülse 25 und
die Drehachse der entsprechenden freien Rolle 150 relativ
zueinander Schrägstellungslinien.
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Insbesondere
wird die Drehachse jeder freien Rolle 150 in Bezug auf
die Drehachse der entsprechenden Außenhülse 25 auf
einer Projektionsebene senkrecht zu der zentralen Axiallinie (A)
geneigt. Die Drehachse jeder freien Rolle 150 wird nicht
nur in Bezug auf die Radiallinie des ringförmigen Wellenelements 22 (entspricht
der zentralen Axiallinie der Außenhülsen 25)
um einen vorgeschriebenen Winkel geneigt, sondern auch in Bezug
auf eine imaginäre Ebene tangential zu dem entsprechenden
Punkt der Querschnittmittellinie des ringförmigen Wellenelements 22 ebenfalls
um einen vorgeschriebenen Winkel geneigt. Diese dreidimensionale
Schrägstellung der Axiallinien ist ähnlich der
Schrägstellung in dem Zahnaufbau eines Schrägzahnkegelrads
auf einer kegelförmigen Ebene mit einem gewissen Kegelwinkel.
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Durch
Neigen der Lagerwellen 152 der freien Rollen 150,
wenn die Seitenplatten 142 und 143 relativ zueinander
gedreht werden, werden an dem Kontaktpunkt jeder freien Rolle 150 mit
der entsprechenden Außenhülse 25 eine
Reibungskraft um die Drehachse der Außenhülse 25 und
eine Reibungskraft in der Tangentialrichtung erzeugt. In dieser
Ausführungsform ist die (numerische) Beziehung zwischen den
Außenhülsen 25 und den freien Rollen 150 derart,
dass jede Außenhülse 25, die an der Bodenoberfläche
angreift, zu jeder Zeit in Kontakt mit wenigstens einer der freien
Rollen 150 ist und eine Drehkraft aufnimmt, ohne im Leerlauf
drehbar zu sein.
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Wenn
eine der Seitenplatten 142 ortsfest gehalten wird und nur
die andere Seitenplatte 143 gedreht wird, stellt die Kraft
in der Tangentialrichtung aufgrund der Drehung der anderen Seitenplatte 143 Dank
einer derartigen Struktur eine Kraftkomponente bereit, welche die
Außenhülse 25 (mit der die entsprechende
freie Rolle 150) in Kontakt ist, um ihre Querschnittmittellinie
dreht. Dadurch wird eine Antriebskraft parallel zu der zentralen
Axiallinie der zwei Seitenplatten 142 und 143 (wie
in 13 als eine Seitenrichtung zu sehen) auf ein Objekt
angewendet, das von der Außenhülse 25 betätigt
werden soll.
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Wenn
die zwei Seitenplatten 142 und 142 mit einer gleichen
Geschwindigkeit in eine gleiche Richtung gedreht werden, werden
die Drehantriebskräfte der zwei Seitenplatten 142 und 143,
da die Außenhülsen 25, in die von den
freien Rollen 150 eingegriffen wird, keine Drehkraft um
die Querschnittmittellinie aufnehmen, auf die Kontaktoberfläche
zwischen den Außenhülsen 25 und einem
Objekt, das betätigt werden soll, angewendet.
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Auf
diese Weise kann den Außenhülsen 25, die
von der einen Seitenplatte 142 gehalten werden, durch einzelnes
Steuern der Drehzahl und Drehrichtung jeder Seitenplatte 142, 143,
eine Zugkraft in jede beliebige zweidimensionale Richtung gegeben
werden.
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14(A) und 14(B) stellen
noch eine andere Ausführungsform des Fahrzeugs 1 der
vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführungsform wird
ein Paar von Armen 36R und 36L jeweils von einem
linken und rechten Trittbrett 32R und 32L über entsprechende
Drehzapfen 362R und 362L schwenkbar gehalten.
Jeder Arm 36R, 36L erstreckt sich von dem entsprechenden
Trittbrett 32R, 32L schräg nach außen
und unten und hält ein Sekundärrad 35R, 35L an
seinem freien (oder niedrigeren) Ende. Die zentrale Axiallinie jedes
Sekundärrads 35R, 35L ist parallel zu
der zentralen Axiallinie (B) des Antriebslaufrads 2. Jedes
Sekundärrad 35R, 35L kann aus einem Schwenkrad
bestehen, das sich frei um eine vertikale Axiallinie drehen kann.
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Jeder
Arm 36R, 36L kann durch eine Feder (in der Zeichnung
nicht gezeigt) in eine Richtung vorgespannt werden, um das entsprechende
Sekundärrad 35R, 35L in Richtung der
Bodenoberfläche vorzuspannen. Mit anderen Worten wird der
linke Arm 36L, wie in 14 zu
sehen, in die Uhrzeigerrichtung vorgespannt, und der rechte Arm 36R wird
in die Gegenuhrzeigerrichtung vorgespannt.
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Die
untere Oberfläche jedes Trittbretts 32R, 32L ist
mit einem Bremsschuh 38R, 38L ausgestattet, der
aufgebaut ist, um in den Außenumfang des entsprechenden
Sekundärrads 35R, 35L einzugreifen.
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In
dieser Ausführungsform stellt ein Fahrer/eine Fahrerin
seine oder ihre Füße auf die entsprechenden Trittbretter 32R und 32L und
hält die Lenkstange 34 mit seinen oder ihren Händen.
Wenn der Fahrer den Fahrzeugkörper 7 in eine der
beiden seitlichen Richtung neigt, kontaktiert das Sekundärrad 35R oder 35L der
entsprechenden Seite den entsprechenden Bremsschuh 38R oder 38L,
und das entsprechende Sekundärrad 35R oder 35L wird
gebremst. In 14(B) ist das rechte Sekundärrad 35R in
Kontakt mit dem Bremsschuh 38R gekommen, und das rechte
Sekundärrad 35R wird gebremst.
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Wenn
daher eines der Sekundärräder 35R oder 35L gebremst
wird, während das Antriebslaufrad 2 eine Zugkraft
in Längsrichtung erhält, wird das gebremste Sekundärrad 35R oder 35L einer
Längsrichtungsreibungskraft unterzogen, und dies bewirkt, dass
das Fahrzeug die Richtung um das gebremste Sekundärrad 35R oder 35L herum ändert.
Wenn gewünscht wird, das Fahrzeug seitlich oder schräg
zu bewegen, können die Sekundärräder 35L und 35R erhöht
werden, wie es in den vorhergehenden Ausführungsformen
der Fall war.
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In
einer möglichen alternativen Anordnung ist ein Bremsschuh 38R, 38L auf
jedem Trittbrett 32R, 32L in einer vertikal beweglichen
Weise angeordnet, und die Lenkstange 34 ist mit einem Paar
von Greifhebeln versehen, die jeweils über Bowdenzüge oder ähnliches
mit den entsprechenden Bremsschuhen 38R, 38L verbunden
sind, um den Bremsschuh 38R, 38L einzeln auf die
Sekundärräder 38R, 38L abzusenken,
so dass das angegriffene Sekundärrad gebremst werden kann.
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Das
Antriebslaufrad 2 war in den dargestellten Ausführungsformen
freiliegend, kann aber auch von einem Abdeckelement bedeckt sein.
In diesem Fall können die Trittbretter 32R und 32L fest
and einem derartigen Abdeckelement angebracht sein.
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In
dem Fahrzeug 1, das auf einem gewissen Aspekt der vorliegenden
Erfindung basiert, sind Mehrachsenlastsensoren in der Lenkstange 34 bereitgestellt,
und ein Längsrichtungs- und Seitenneigungswinkelsensor
sind auf dem Fahrzeugkörper bereitgestellt. Drehzahlsensoren
sind auf den Drehelementen 4R und 4L oder den
Seitenplatten 142 und 143 bereitgestellt. Die
Ausgangssignale dieser Sensoren werden an eine elektronische Steuereinheit weitergeleitet,
so dass die Haltungssteuerung des Fahrzeugkörpers durchgeführt
werden kann. Zum Beispiel kann der Fahrzeugkörper in einer
aufrechten Position gehalten werden, und der Neigungswinkel des
Fahrzeugkörpers kann innerhalb einer vorgeschriebenen Grenze
gesteuert werden, indem die Drehrichtungen und Drehzahlen der Drehelemente 4R und 4L oder
der Seitenplatten 142 und 143 gesteuert werden
und eine Vorwärts-, Rückwärts-, Links-
oder Rechtsantriebskraft auf das Antriebslaufrad 2 angewendet
wird.
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Auch
kann es derart eingerichtet werden, dass die Bewegungsbetriebsart
durch die Absicht des Fahrers entsprechend der Art, wie das Gewicht des
Fahrers auf die rechten und linken Trittbretter 32R und 32L verteilt
wird und der Fahrer eine Kraft auf die Lenkstange anwendet, nach
Bestimmung durch ein Computerprogramm entschieden wird.
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Auf
diese Weise ist das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung fähig,
kleine Drehungen zu machen, indem eine Reibungskraft an dem Bodenkontaktpunkt
des Sekundärrads 35, 35R, 35L erzeugt wird
und dadurch eine Gierbewegung um eine Gierachse erzeugt wird, die
an dem Bodenkontaktpunkt des Antriebslaufrads 2 definiert
ist.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Form ihrer bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es für Fachleute der Technik offensichtlich, dass
vielfältige Änderungen und Modifikationen möglich
sind, ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung, der in den beigefügten
Patentansprüchen dargelegt ist, abzuweichen. Die Inhalte
der originalen japanischen Patentanmeldung, auf welche für
die vorliegende Anmeldung der Prioritätsanspruch der Pariser
Konvention erhoben wird, sind in diese Anmeldung per Referenz eingebunden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte unvollständige Perspektivansicht
der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine unvollständige Vorderansicht der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine vergrößerte unvollständige Perspektivansicht
des Antriebslaufrads der ersten Ausführungsform;
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5 ist
eine Perspektivansicht des Antriebslaufrads der ersten Ausführungsform;
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6 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Hauptrad und freien
Rollen aus der Richtung der Symmetrieachse gesehen zeigt;
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7 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Hauptrad und freien
Rollen aus der Richtung radial aus der Mitte des Hauptrads zeigt;
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8 ist
ein Diagramm, welches das Arbeitsprinzip der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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9 ist
eine Perspektivansicht einer modifizierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10A ist eine unvollständige Perspektivansicht,
die eine andere modifizierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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10B ist eine Querschnittansicht der anderen
modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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11 ist
eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs
der vorliegenden Erfindung;
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12 ist
eine Querschnittansicht, welche das Antriebslaufrad der anderen
Ausführungsform zeigt;
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13 ist
eine Vorderansicht noch einer anderen Ausführungsform des
Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung; und
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14A und 14B sind
Diagramme, welche die Betriebsart der noch anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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[AUFGABE]
-
Es
wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das enge Kurven nehmen kann, ohne
eine Haltung eines Fahrers erheblich zu ändern, und das
an engen Orten äußerst praktisch ist.
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[LÖSUNG]
-
Ein
Einrad-Allrichtungsfahrzeug weist einen Fahrzeugkörper
(7) und ein Sekundärrad (35) auf, das
aufgebaut ist, um eine Bodenoberfläche an einem Punkt zu
kontaktieren, der gegen einen Kontaktpunkt des Antriebslaufrads
(2) verschoben ist.
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- 1
- Fahrzeug
- 7
- Fahrzeugkörper
- 2
- Antriebslaufrad
- 5R,
5L
- Elektromotor
- 35,
35R, 35L
- Sekundärrad
- 36,
36R, 36L
- Arm
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
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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
-
- - JP 2004-129435 [0002]
- - JP 2006-008013 [0002]