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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibantriebsvorrichtung und ein invertiertes Pendel-Fahrzeug und insbesondere eine Reibantriebsvorrichtung, die als eine Antriebseinheit verwendet werden kann, und ein invertiertes Pendel-Fahrzeug, das diese verwendet.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine bekannte Antriebseinheit für ein Allrichtungsfahrzeug weist ein Hauptrad mit einem ringförmigen Element und eine Vielzahl von Antriebsrollen auf, die dem Umfang nach entlang des ringförmigen Elements angeordnet sind, so dass sie an der entsprechenden Position um seine tangentiale Axiallinie drehbar sind, ein Paar von Antriebsscheiben, die auf beiden seitlichen Seiten des Hauptrads angeordnet sind, so dass sie um die jeweiligen Mittelaxiallinien drehbar sind, und Antriebsrollen, die auf jeder Antriebsscheibe montiert sind, so dass sie um eine Axiallinie drehbar sind, die in einer schrägen Beziehung zu der Mittelaxiallinie der Antriebsscheibe steht, und an ihren Außenumfangsoberflächen an der Außenumfangsoberfläche der entsprechenden angetriebenen Rolle angreifen. Siehe zum Beispiel Patentdokument 1.
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Diese Reibantriebsvorrichtung wird als eine Antriebseinheit eines invertierten Pendel-Fahrzeug, das als ein Einrad aufgebaut ist, verwendet. Die zwei Antriebsscheiben werden durch den Rahmen des invertierten Pendel-Fahrzeugs drehbar gehalten und halten das Hauptrad durch Einschieben der angetriebenen Rollen mit den linken und rechten Sätzen von Antriebsrollen von beiden Seiten drehbar.
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In dem invertierten Pendel-Fahrzeug, in dem diese Reibantriebsvorrichtung eingebaut ist, werden die Antriebsrollen gegen die angetriebenen Rollen gedrückt, so dass die Drehung der Antriebsscheiben aufgrund des Reibeingriffs zwischen den Antriebsrollen und den angetriebenen Rollen über die Antriebsrollen auf die angetriebenen Rollen übertragen wird. Wenn die zwei Antriebsscheiben in die gleiche Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit drehend betätigt werden, dreht sich das Hauptrad um seine Mittelaxiallinie. Wenn die Antriebsscheiben in verschiedene Richtungen oder mit verschiedenen Geschwindigkeiten betätigt werden, drehen sich die angetriebenen Rollen um die jeweiligen Mittelaxiallinien (um die tangentiale Axiallinie des ringförmigen Elements), während das Hauptrad sich um seine Mittelaxiallinie dreht, oder die angetriebenen Rollen drehen sich um die jeweiligen Mittelaxiallinien, während das Hauptrad unbewegt bleibt. In jedem Fall ist das Fahrzeug fähig, nach vorn und hinten, in seitliche und schräge Richtungen zu fahren, während es seine aufrechte Stellung durch die invertierte Pendelsteuerung aufrecht erhält.
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Dokument(e) des bisherigen Stands der Technik
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Patentdokument(e)
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- Patentdokument 1: WO 2008/132779
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Kurze Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe, die von der Erfindung gelöst werden soll
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Um in der Reibantriebsvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Struktur stabile und günstige Reibungseigenschaften zu erreichen, ist es wichtig, dass die Reibungsbeziehung zwischen den Antriebsrollen der Antriebsscheiben und den angetriebenen Rollen des Hauptrads konstant gehalten wird, und es ist notwendig, dass die Antriebsrollen und die angetriebenen Rollen in einer optimalen Weise gegeneinander gedrückt werden. Wenn die Antriebsrollen und die angetriebenen Rollen mit einer übermäßigen Kraft gegeneinander gedrückt werden, ist es möglich, dass die angetriebenen Rollen nicht fähig sind, sich um ihre Axiallinien zu drehen, so dass das Fahrzeug nicht in der Lage ist, in einer geeigneten Weise seitlich oder in einer schrägen Richtung zu fahren.
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Angesichts einer solchen Aufgabe ist es in der herkömmlichen Anordnung eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung eine Reibantriebsvorrichtung bereitzustellen, welche die Positionsbeziehung zwischen den zwei Antriebsscheiben in einer optimalen Weise aufrecht erhalten kann und stabile und günstige Reibantriebseigenschaften bereitstellen kann.
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Mittel zum Lösen der Aufgabe
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Um eine derartige Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Reibantriebsvorrichtung bereit, die aufweist: ein Hauptrad, das ein ringförmiges Element und eine Vielzahl von angetriebenen Rollen, die entlang seines Umfangs angeordnet sind, umfasst, so dass sie an einem Teil von ihm, wo sich die angetriebene Rolle befindet, um eine Tangentialrichtung des ringförmigen Elements drehbar sind, ein Paar von Antriebsscheiben, die sich auf beiden Seiten des Hauptrads befinden, so dass es um seine Mittelaxiallinie drehbar ist, und eine Vielzahl von Antriebsrollen, die auf jede Antriebsscheibe montiert sind, so dass sie in einer schrägen Beziehung zu der Mittelaxiallinie der Antriebsscheibe um eine Axiallinie drehbar sind und an einer Außenumfangsoberfläche der entsprechenden angetriebenen Rolle an deren Außenumfangsoberfläche angreifen: wobei die Reibantriebsvorrichtung ferner einen Verbindungsmechanismus aufweist, der die zwei Antriebsscheiben miteinander verbindet, so dass sie gegeneinander drehbar sind, während eine radiale Verschiebung und/oder eine axiale Verschiebung zwischen den zwei Antriebsscheiben beschränkt wird/werden.
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In der Reibantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst der Verbindungsmechanismus vorzugsweise ein Kugellager, das aufgebaut ist, um eine radiale Last und/oder eine axiale Last zu halten.
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In der Reibantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst der Verbindungsmechanismus vorzugsweise ein Federelement, das die zwei Antriebsscheiben axial aufeinander zu drückt.
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Die Reibantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst ferner vorzugsweise eine Speichenanordnung, die das Hauptrad in Bezug auf eine der Antriebsscheiben drehbar hält.
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Ein Fahrzeug des invertierten Pendeltyps gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Reibantriebsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte der vorliegenden Erfindung als eine Antriebseinheit.
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Erlebnis der Erfindung
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Gemäß der Reibantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, verbindet der Verbindungsmechanismus die zwei Antriebsscheiben, um den axialen Abstand zwischen ihnen auf einem festen Wert zu halten und die Genauigkeit der Koaxialität zwischen den zwei Antriebsscheiben sicher zu stellen. Somit wird die Positionsbeziehung zwischen den zwei Antriebsscheiben in einer zuverlässigen Weise fest gehalten. Daher wird verhindert, dass sich die Reibungsbeziehung zwischen den Antriebsrollen der zwei Antriebsscheiben und den angetriebenen Rollen des Hauptrads sich ändert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Perspektivansicht eines invertierten Pendel-Fahrzeugs, das eine Reibantriebsvorrichtung eingebaut hat, die als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben ist, wenn ein Sattel und ein Trittbrett beide eingezogen sind;
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2 ist eine Perspektivansicht ähnlich zu 1, wenn der Sattel und das Trittbrett beide im Einsatz sind;
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3 ist eine vertikale Schnittansicht der Reibantriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform;
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4 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht eines Antriebseinheitsteils der Reibantriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform;
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5 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht eines wesentlichen Teils der Reibantriebsvorrichtung der ersten Ausführungsform;
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6 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht eines wesentlichen Teils einer Reibantriebsvorrichtung, die als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben ist;
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7 ist eine vertikale Schnittansicht einer Reibantriebsvorrichtung einer dritten Ausführungsform; und
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8 ist eine vergrößerte vertikale Schnittansicht eines wesentlichen Teils der Reibantriebsvorrichtung der dritten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine Reibantriebsvorrichtung und ein invertiertes Pendel-Fahrzeug die der vorliegenden Erfindung entsprechen, werden im Folgenden mit Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die Orientierung und Richtung des invertierten Pendel-Fahrzeugs und seiner Komponenten definiert, wie durch die Pfeile, welche die vertikale, Vorder- und Hinter- und seitliche Richtung angegeben, angezeigt wird.
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Bezug nehmend auf 1 und 2 wird die Gesamtstruktur des invertierten Pendel-Fahrzeugs einschließlich der Reibantriebsvorrichtung, die die vorliegende Erfindung als dessen Antriebseinheit verkörpert, im Folgenden beschrieben. Das invertierte Pendel-Fahrzeug umfasst einen unteren Rahmen 10 und einen oberen Rahmen 20, die miteinander verbunden sind.
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Der untere Rahmen 10 hält eine Antriebseinheit 40. Die Antriebseinheit 40 ist als ein Einrad aufgebaut, das aufgebaut ist, um sowohl den unteren Rahmen 10 als auch den oberen Rahmen 20 durch eine invertierte Pendelsteuerung unter Verwendung eines internen Gyroskops und eines Lastsensors (in den Zeichnungen nicht gezeigt) in einer aufrechten Haltung zu halten, und ist fähig, in den Vor- und Zurück-, seitlichen und schrägen Richtungen zu fahren.
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Ein Paar von Trittbrettern 14L und 14R ist auf beiden Seiten des unteren Rahmens 10 bereitgestellt, um nach Bedarf erhöht und eingezogen zu werden. 1 zeigt die zwei Trittbretter 14L und 14R in Trittbrettlagerabschnitten 16L und 16R aufgenommen, die jeweils auf beiden Seiten des unteren Rahmens 10 ausgebildet sind, und 2 zeigt die zwei Trittbretter 14L und 14R, die von den Trittbrettlagerabschnitten 16L und 16R in die horizontale Position erhöht sind.
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Ein Paar von Sattelteilen 30L und 30R ist auf jeder Seite des oberen Rahmens 20 in einer jeweils über gekrümmte Sattelarme 22L und 22R einziehbaren Weise bereitgestellt und bildet gemeinsam einen Sattel 30. Ein einziehbarer Handgriff 26 ist in dem oberen Rahmen 20 bereitgestellt, um einen Benutzer in die Lage zu versetzen, das Fahrzeug zu transportieren oder zu tragen.
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Jeder Sattelteil 30L, 30R ist als ein Sitz zum einzelnen Halten einer Hüfte oder eines Oberschenkels eines Fahrers ausgebildet und ist in der Draufsicht gesehen mit einer kreisförmige Form versehen. 1 zeigt den Sattel 30 (die Sattelteile 30L und 30R), der in dem Sattellagerteil 24 gelagert ist, der aus einem zylindrischen Raum, der seitlich durch den oberen Rahmen 20 geht, besteht, und 2 zeigt die Sattelteile 30L und 30R, die in der horizontalen Position eingerichtet sind, indem sie jeweils über die Sattelarme 22L und 22R von dem Sattellagerraum 24 erhöht sind.
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Die Antriebseinheit (Reibantriebseinheit) 40, die die vorliegende Erfindung verkörpert, wird nun im Folgenden mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben.
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Der untere Rahmen 10 ist mit einer linken Seitenwand 12L und einer rechten Seitenwand 12R versehen, die in einer voneinander beabstandeten Beziehung seitlich gegenüber liegen, und die Antriebseinheit 40 ist zwischen der linken Seitenwand 12L und der rechten Seitenwand 12R der unteren Rahmens 10 angeordnet.
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Die Antriebseinheit 40 ist mit einem Paar Montageelementen 42L und 42R versehen, von denen jedes eine zylindrische Form hat. Die Montageelemente 42L und 42R sind jeweils unter Verwendung von Gewindebolzen 44 fest an der Innenoberfläche der linken Seitenwand 12L und der rechten Seitenwand 12R angebracht. Die zwei Montageelemente 42L und 42R haben eine gemeinsame Mittelaxiallinie A, die sich seitlich erstreckt. Mit anderen Worten sind die zwei Montageelemente 42L und 42R in einer koaxialen Beziehung mit der Mittelaxiallinie A an dem unteren Rahmen 10 befestigt.
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Jedes Montageelement 42L, 42R hält eine ringförmige Antriebsscheibe 48L, 48R auf ihrem Außenumfang über ein Kreuzrollenlager 46L, 46R. Jedes Kreuzrollenlager 46L, 46R besteht aus einem Kugellager, das sowohl den radialen auch axialen (Schub-)Belastungen standhalten kann, und ist durch Befestigungsringe 50 und 52 die jeweils an der Außenumfangsoberfläche eines zylindrischen Abschnitts 421L, 421R des Montageelements 42L, 42R und an der Innenumfangsoberfläche eines zylindrischen Abschnitts 481L, 481R der Antriebsscheibe 48L, 48R mit Gewinden befestigt sind, axial an dem Montageelement 42L, 42R und der Antriebsscheibe 48L, 48R befestigt.
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Jede Antriebsscheibe 48L, 48R ist mit einem äußeren ringförmigen Abschnitt 482L, 482R mit einem größeren Durchmesser als der zylindrische Abschnitt 481L, 481R versehen. Eine Vielzahl von Antriebsrollen 56L, 56R wird von jeder Antriebsscheibe 48L, 48R über jeweilige Rollenwellen 54L, 54R in einer drehbaren Weise gehalten. Jede Antriebsrolle 56L, 56R kann aus hochsteifem Material, wie etwa Metall und Hartkunststoff gefertigt sein. Die Antriebsrollen 56L, 56R sind in einem regelmäßigen Winkelabstand entlang des Umfangs des entsprechenden äußeren ringförmigen Abschnitts 482L, 482R angeordnet und werden um die entsprechenden Rollenwellen 54L, 54R drehbar gehalten.
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Die zwei Sätze von Rollenwellen 54L und 54R sind zueinander symmetrisch angeordnet und erstrecken sich in einer schrägen Beziehung zu der Mittelaxiallinie A. Daher sind die von den Rollenwellen 54L und 54R gehaltenen Antriebsrollen 56L und 56R wie Zähne von Schraubenrädern angeordnet.
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Jede Antriebsscheibe 48L, 48R ist mit einer zylindrischen Erweiterung 483L, 483R versehen, sie erstrecken sich aufeinander zu. Die zwei zylindrischen Erweiterungen 483L und 483R sind durch ein Kreuzrollenlager 58 in einer relativ drehbaren Weise miteinander verbunden. Das Kreuzrollenlager 58 besteht aus einem Kugellager, das sowohl der radialen als auch axialen (Schub-)Belastung standhalten kann, und ist, wie am besten in 5 gezeigt ist, an seinem inneren Laufring 581 auf die Außenumfangsoberfläche einer der zylindrischen Erweiterungen 483L und an seinem äußeren Laufring 581 in die Innenumfangsoberfläche der anderen zylindrischen Erweiterung 483R eingepasst.
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Der innere Laufring 581 wird durch einen Befestigungsring 62, der an dem Außenumfang der zylindrischen Erweiterung 483L mit einem Gewinde befestigt ist, gegen eine Absatzoberfläche 485L der zylindrischen Erweiterungen 483L gedrückt, um axial auf den zylindrischen Erweiterungen 483L positioniert zu sein. Der äußere Laufring 582 wird durch einen Befestigungsring 60, der an dem Außenumfang der zylindrischen Erweiterung 483R mit einem Gewinde befestigt ist, gegen eine Absatzoberfläche 485R der zylindrischen Erweiterungen 483R gedrückt, um axial auf den zylindrischen Erweiterungen 483R positioniert zu sein.
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Das Kreuzrollenlager 58 bildet in einer relativ drehbaren Weise einen Hauptteil eines Verbindungsmechanismus zum Verbinden der zwei Antriebsscheiben 48L und 48R, und das Montieren des Kreuzrollenlagers 58 mit den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R bewirkt, dass sowohl die radiale als auch axiale relative Verschiebung zwischen den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R beschränkt wird. Mit anderen Worten verbindet das Kreuzrollenlager 58 die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R, so dass die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R in einer koaxialen Beziehung zueinander relativ drehbar und in der Axialrichtung relativ unbeweglich sind.
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Dabei wird die Präzision in der Koaxialität der zwei Antriebsscheiben 48L und 48R sicher gestellt, und der axiale Abstand zwischen den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R wird auf einem vorgeschriebenen Wert fest gehalten.
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Ein Elektromotor 64L, 64R ist in einem zylindrischen Raum 484L, 484R, der im Inneren des zylindrischen Abschnitts 484L, 484R jeder Antriebsscheibe 48L, 48R definiert ist, aufgenommen. Jeder Elektromotor 64L, 64R umfasst ein Außengehäuse 66L, 66R, das eine (in den Zeichnungen nicht gezeigte) Statorspule eingebaut hat und unter Verwendung von Gewindebolzen 68 fest an dem entsprechenden Montageelement 42L, 42R befestigt ist. Jeder Elektromotor 64L, 64R ist in Bezug auf die Mittelaxiallinie A koaxial angeordnet und ist mit einer Rotorwelle 70L, 70R versehen, diese erstrecken sich aufeinander zu.
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An dem freien Ende jeder Rotorwelle 70L, 70R ist ein gewellter Stecker 74L, 74 (der hier nachstehend beschrieben wird) oder eine gewellte Zahnradvorrichtung (harmonische Antriebsvorrichtung) 72L, 72R fest verbunden. Die gewellte Zahnradvorrichtung 72L, 72R ist von einem an sich bekannten Typ und weist auf: einen hochsteifen gewellten Stecker 74L, 74R mit einem elliptischen Profil, der als ein Eingangselement dient, ein gewelltes Lager 76L, 76R, das auf den Außenumfang des gewellten Steckers 74L, 74R angepasst ist, ein flexibles äußeres Zahnelement 78L, 78R, das aus einer zylindrischen Schale mit Flansch besteht, die durch die Außenumfangsoberfläche des gewellten Lagers 76L, 76R reibend eingreift und mit Außenzähnen auf seiner Außenumfangsoberfläche versehen ist, und ein hochsteifes ringförmiges inneres Zahnelement 80L, 80R mit Innenzähnen, die mit den Außenzähnen des Außenzahnelements 78L, 78R verzahnen. Das Innenzahnelement 80L, 80R dient als ein Ausgangselement und ist unter Verwendung von Gewindebolzen 82 fest an der entsprechenden Antriebsscheibe 48L, 48R befestigt.
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Folglich wird die Geschwindigkeit der Drehausgangsleistung jedes Elektromotors 64L, 64R durch die entsprechende gewellte Zahnradvorrichtung 72L, 72R verringert und wird einzeln auf die entsprechende Antriebsscheibe 48L, 48R übertragen.
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Der gewellte Stecker 74L, 74R, das gewellte Lager 76L, 76R und das innere Zahnelement 80L, 80R sind in dem Innenraum der zylindrische Erweiterung 483L und 483R der entsprechenden Antriebsscheibe 48L, 48R aufgenommen. Aufgrund dieser Tatsache zusammen mit der Tatsache, dass der Elektromotor 64L, 64R in dem Innenraum der zylindrischen Erweiterung 481L und 481R der entsprechenden Antriebsscheibe 48L, 48R aufgenommen ist, wird die axiale Abmessung der Antriebseinheit 40 minimiert.
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Ein Hauptrad 84 ist zwischen den zwei ringförmigen Sätzen von Antriebsrollen 56L und 56R eingefügt, die von den jeweiligen Antriebsscheiben 48L und 48R gehalten werden, um auf einer gleichen oder einer im Wesentlichen gleichen Mittelaxiallinie wie der Mittelaxiallinie A gehalten zu werden. Mit anderen Worten ist das Hauptrad 84 zwischen den Antriebsrollen 56L und 56R eingefügt, die ringförmig entlang des Umfangs der entsprechenden Antriebsscheiben 48L und 48R angeordnet sind, so dass es ohne eine Welle, die das Hauptrad 84 hält, um eine gleiche oder im Wesentlichen gleiche Mittelaxiallinie wie die Mittelaxiallinie A drehbar ist.
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Das Hauptrad 84 weist auf: ein endloses ringförmiges Element 86 mit einem polygonalen Querschnitt, eine Vielzahl von Innenhülsen 88, die auf das ringförmige Element 86 montiert sind, und eine Vielzahl von angetriebenen Rollen 92, die von den entsprechenden Innenhülsen 88 über ein Kugellager 90 drehbar gehalten werden. Die angetriebenen Rollen 92 sind aufgebaut, um an der Straßenoberfläche anzugreifen, und jede weist einen metallischen Zylinder 92A, der auf das entsprechende Kugellager 90 montiert ist, und einen Gummizylinder 92B auf, der auf den Außenumfang des metallischen Zylinders 92A vulkanisiert ist.
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Die angetriebenen Rollen 92 und die Innenhülsen 88 sind entlang des Umfangs des ringförmigen Elements 86 angeordnet und sind jeweils an der entsprechenden Position um die Tangentialrichtung des ringförmigen Elements 86 drehbar.
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Jede Antriebsrolle 56L, 56R greift an der Außenumfangsoberfläche des Gummizylinders 92B der entsprechenden angetriebenen Rolle 92 an, welche durch ihre Außenumfangsoberfläche die effektive Außenumfangsoberfläche des Hauptrads 84 definiert, so dass die Drehung (Antriebskraft) der entsprechenden Antriebsscheibe 48L, 48R reibend auf die angetriebene Rolle 92 übertragen wird.
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Die Beziehung (Anzahl) zwischen den angetriebenen Rollen 92 und den Antriebsrollen 56L und 56R wird in einer solchen Weise ausgewählt, dass an der angetriebenen Rolle 92, die an dem Boden oder der Straßenoberfläche angreift, immer jeweils von wenigstens einer der linken und rechten Antriebsrollen 56L und 56R angegriffen wird. Daher kann die angetriebene Rolle 92, die an der Bodenoberfläche angreift, zu jeder Zeit eine Antriebs-(Dreh-)Kraft von den Antriebsrollen 56L und 56R empfangen.
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Die Antriebsrollen 56L und 56R werden jeweils gehalten, so dass sie um eine Mittelaxiallinie drehbar sind, die weder senkrecht noch parallel zu der Mittelaxiallinie (Radmitte) des Hauptrads 84 oder der Tangentialrichtung des angetriebenen Rads 92 an dem Kontaktpunkt mit der Antriebsrolle 56L, 56R ist. Mit anderen Worten sind die Antriebsrollen 56L und 56R jeweils mit einer axialen Drehlinie versehen, die in Bezug auf die Drehrichtung des Hauptrads 84 um seine Mittelaxiallinie geneigt ist und in Bezug auf die Drehachsenlinie der Antriebsscheibe 48L, 48R geneigt ist. Daher ist jede Antriebsrolle 56L, 56R mit einer Drehebene versehen, die weder parallel noch senkrecht zu der Mittelaxiallinie der Antriebsscheibe 48L, 48R ist.
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Insbesondere kreuzt die Mittelaxiallinie jeder angetriebenen Rolle
92 die Mittelaxiallinie jeder der entsprechenden Antriebsrollen
56L und
56R an dem Kontaktpunkt. Mit anderen Worten ist die Mittelaxiallinie jeder der Antriebsrollen
56L und
56R auf der Projektionsebene senkrecht zu der Mittelaxiallinie jeder angetriebenen Rolle
92 in Bezug auf die Mittelaxiallinie der angetriebenen Rolle
92 um einen vorgeschriebenen Neigungswinkel geneigt. Die Mittelaxiallinie jeder Antriebsrolle
56L,
56R ist in Bezug auf die Radiallinie des ringförmigen Elements
86, das die Mittelaxiallinie jeder angetriebenen Rolle
92 definiert, um einen gewissen Winkel geneigt und ist auch in Bezug auf eine hypothetische Ebene tangential zu der Querschnittmittellinie des ringförmigen Elements
86 geneigt. Die Anordnung der Antriebsrollen
56L und
56R auf den Antriebsscheiben
48L und
48R ist ähnlich der der Zähne eines spiralförmigen Kegelzahnrads, das auf einer Kegeloberfläche mit einem gewissen Kegelwinkel ausgebildet ist. Für weitere Details dieses Gegenstands sollte auf
WO 2008/139740 verwiesen werden.
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Wenn in dieser Ausführungsform die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R in verschiedene Drehrichtungen und/oder mit verschiedenen Drehzahlen betätigt werden, wirkt durch passendes Steuern der Elektromotoren 64L und 64R eine Kraftkomponente, die senkrecht zu der Umfangs-(Tangential-)Kraft ist, auf die Kontaktoberfläche zwischen der Antriebsrolle 56L, 56R und der angetriebenen Rolle 92. Diese Kraftkomponente wirkt als eine Torsionskraft auf die Außenoberfläche der angetriebenen Rolle 92, so dass bewirkt wird, dass die angetriebene Rolle 92 sich um ihre Mittelaxiallinie dreht.
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Die Drehung der angetriebenen Rollen 92 wird durch die Drehzahldifferenz zwischen den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R bestimmt. Wenn die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R zum Beispiel mit der gleichen Drehzahl in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden, bleibt das Hauptrad 84 stehen, und nur die angetriebenen Räder 92 werden um ihre Mittelaxiallinie gedreht. Als ein Ergebnis erzeugt das Hauptrad 84 eine seitliche Antriebskraft, und es wird bewirkt, dass das invertierte Pendel-Fahrzeug sich seitlich bewegt.
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Wenn andererseits die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R mit einer gleichen Drehzahl in eine gleiche Richtung gedreht werden, drehen sich die Antriebsrollen 92 nicht um ihre Mittelaxiallinie, und das Hauptrad 84 dreht sich um seine Mittelaxiallinie. Als ein Ergebnis wird bewirkt, dass das invertierte Pendel-Fahrzeug sich vorwärts oder rückwärts (in die Vorne- und Hintenrichtung) bewegt.
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Durch einzelnes Steuern der Drehzahlen und Drehrichtungen der zwei Antriebsscheiben 48L und 48R unter Verwendung der Elektromotoren 64L und 64R wird das invertierte Pendel-Fahrzeug in die Lage versetzt, in jede gewünschte Richtung auf der Straßenoberfläche zu fahren.
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Gemäß der voran gehenden Struktur lässt das Kreuzrollenlager 58, das den Hauptteil des Verbindungsmechanismus bildet, zu, dass der axiale Abstand zwischen den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R auf einem festen Wert gehalten wird, und verbindet die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R in einer relativ drehbaren Weise und in einer koaxialen Beziehung miteinander, so dass die Präzision der Koaxialität zwischen den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R sichergestellt wird und die relative Position zwischen den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R ohne die Furcht, sich im Betrieb zu ändern, in einer zuverlässigen Weise fixiert werden kann.
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Dadurch wird verhindert, dass die zwei Antriebsscheiben 48L, 48R sich relativ zueinander axial bewegen oder von der gemeinsamen Axiallinie abweichen, selbst wenn das invertierte Pendel-Fahrzeug 1 der Last des Fahrers oder ähnlichem ausgesetzt ist. Daher ist der Zustand des Reibkontakts zwischen den Antriebsrollen 56L und 56R und den angetriebenen Rollen 92 frei von Schwankungen und kann jederzeit in dem optimalen Zustand gehalten werden, so dass es dem invertierten Pendel-Fahrzeug 1 erlaubt ist, jederzeit in einer geeigneten Weise unter den vorgeschriebenen Bedingungen zu funktionieren.
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Auch kann durch geeignetes Bestimmen des axialen Abstands zwischen den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R, der durch das Kreuzrollenlager 58 definiert ist, der Kontaktdruck zwischen den Antriebsrollen 56L und 56R und den angetriebenen Rollen 92 auf einen geeigneten Wert festgelegt werden. Dies erlaubt, dass der Kontaktdruck im Vergleich zu dem Fall, in dem der Kontaktdruck von einem axial äußeren Teil der Antriebsscheiben 48L und 48R eingestellt wird, mit einer hohen Genauigkeit bestimmt wird.
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Da die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R durch das Kreuzrollenlager 58 miteinander verbunden sind, können die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R, wie in 4 dargestellt, als eine einzige Anordnung gehandhabt werden. Daher kann der Arbeitswirkungsgrad beim Montieren und Zerlegen der Antriebsscheiben 48L und 48R verbessert werden.
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Der Verbindungsmechanismus ist nicht auf den einen beschränkt, der in der vorangehenden Ausführungsform verwendet wird, sondern kann auch jeder andere Mechanismus sein, solange der Mechanismus die axiale Bewegung der Antriebsrollen 56L und 56R aufeinander zu begrenzen kann, um zu vermeiden, dass die Antriebsrollen 56L und 56R übermäßig gegen die angetriebenen Rollen 92 gedrückt werden.
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6 zeigt eine andere Ausführungsform einer Reibantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In 6 sind die Teile, die den in 5 gezeigten entsprechen, mit gleichen Nummern bezeichnet, ohne die Beschreibung derartiger Teile zu wiederholen.
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In dieser Ausführungsform ist ein Axialspalt 96 zwischen dem Kreuzrollenlager 58 und der Absatzoberfläche 485L der linken Antriebsscheibe 48L definiert, und eine Druckschraubenfeder 94 ist zwischen dem Befestigungsring 62 und dem inneren Laufring 581 des Kreuzrollenlagers 58 in einem vorgespannten Zustand eingefügt.
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In dieser Ausführungsform werden die Antriebsscheiben 48L und 48R unter der Federkraft der Druckschraubenfeder 94 elastisch aufeinander zu gedrückt, so dass zugelassen wird, dass die zwei Antriebsscheiben 48L und 48R sich innerhalb eines Bereichs, der durch den Spalt 96 erlaubt ist, ohne Klappern axial aufeinander zu bewegen. Die sich ergebende Verschiebung wird abhängig von der Abnutzung des Gummiteils der angetriebenen Rollen 92 bewirkt.
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Wenn daher das Gummiteil der angetriebenen Rollen 92 verschlissen wird, kann der Zustand des Reibungseingriffs zwischen den Antriebsrollen 56L und 56R und den angetriebenen Rollen 92 auf einem optimalen Zustand gehalten werden.
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Noch eine andere Ausführungsform einer Reibantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 7 und 8 beschrieben. In 7 und 8 sind die Teile, die denen in 3 und 4 entsprechen, mit gleichen Nummern bezeichnet, ohne die Beschreibung derartiger Teile zu wiederholen.
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In dieser Ausführungsform wird eine Nabe 102 einer Speichenanordnung 100 über ein Kreuzrollenlager 110 auf dem Außenumfang des Befestigungsrings 60 gehalten, der zwischen den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R bereitgestellt ist, so dass sie um eine Axiallinie, die koaxial mit der Mittelaxiallinie A ist, drehbar ist. Eine Vielzahl von Speichenelementen 104 erstreckt sich radial von der Nabe 102. Jedes Speichenelement 104 ist an einem seiner Enden fest mit der Nabe 102 verbunden und von dem ringförmigen Element 86 wird über ein Hakenelement 106, das an seinem anderen Ende ausgebildet ist, fest in es eingegriffen. Das Hakenelement 106 greift mit einem Teil des ringförmigen Elements 86 des Hauptrads 84 ein, der sich in einem Raum zwischen den entsprechenden in Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Antriebsrollen 92 erstreckt.
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Gemäß dieser Struktur wird das Hauptrad 84 von den zwei Antriebsscheiben 48L und 48R gehalten, so dass es um die gemeinsame Mittelaxiallinie drehbar ist, so dass das Hauptrad 84 in einer stabilen Weise in der vorgeschriebenen Position gehalten werden kann und vor einer übermäßigen Last geschützt wird.
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Bezugszeichenliste
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Invertiertes Pendel-Fahrzeug
- 84
- Hauptrad
- 86
- Ringförmiges Element
- 92
- Antriebsrolle
- 94
- Druckschraubenfeder
- 100
- Speichenanordnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/132779 [0005]
- WO 2008/139740 [0048]
