DE19512055C2 - Fernlenkball - Google Patents

Description

Es handelt sich bei der Erfindung um einen genau lenkbaren Ball mit eigenem Antrieb, der in erster Linie als Spielge­ rät gedacht ist.

Das Prinzip eines aus eigener Kraft rollenden Balles, der durch ein in seiner Ballhülle rollendes, angetriebenes Fahrgestell bewegt wird, ist bekannt.

Dabei gibt es Ausführungen mit verschiedenen Radanordnun­ gen, die nur geradeaus rollen können, oder Ausführungen, deren formuliertes Ziel es ist, mittels nur eines (z. B. ferngelenkt) steuerbaren Rades (DE 89 08 447 U1) oder durch die exzentrische Lage des Schwerpunktes des Innen­ fahrzeuges in Zusammenwirken mit dem Antrieb (DE 42 18 712 A1) unkontrollierte und unverhersehbare Bewegungen und Richtungsänderungen auszuführen.

Außerdem ist ein in einer Ballhülle rollendes Dreiradfahr­ zeug mit lenkbarem Vorderrad bekannt (FR 24 91 342 A1); dieses kann jedoch nicht exakt und gezielt gesteuert wer­ den, weil die Lenkmanöver beim Rollen immer eine Reaktions­ bewegung der Ballhülle bewirken. Diese Reaktion der stets möglichst leichten Ballhülle wirkt einer Kurvenfahrt entge­ gen und neutralisiert somit teilweise das Lenken. Gleiches gilt auch für das Anfahren aus dem Stand mit eingeschlage­ nem Vorderrad.

Weiterhin sind Bälle mit fester, waagerechter Mittelachse und daran hängendem Antriebselement bekannt (DE 36 26 750 A1 und US 29 39 246). Wegen dessen niedrigem Schwerpunkt unter der Mittenachse können diese Bälle sich durch Motor­ kraft fortbewegen, jedoch nur geradeaus oder torkelnd.

Ziel der Erfindung ist ein Ball, der genau steuerbare Roll­ bewegungen durchführen kann, wobei auch Richtungsänderun­ gen möglich sind.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1) und 2) gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme der Zeich­ nungen beschrieben.

Fig. 1 Schnitt durch den Ball gemäß Erfindung,

Fig. 1a Variante des Dämpfungselementes gemäß Fig. 1,

Fig. 2 Schnitt durch den Ball, um 90° gedreht im Vergleich zu Fig. 1,

Fig. 3 Draufsicht auf den Ball,

Fig. 4 Variante mit einem Antriebsrad,

Fig. 5 Beispielhafte Darstellung des Vorlaufes des Antriebsrades in eine Richtung.

Der Ball ist vorzugsweise hergestellt aus schlagzähen Kunststoffen, als zweiteilige, auch wasserdichte, aber leicht zu öffnende Hohlkugel - im weiteren Ballhülle (17) genannt - die in ihrem Inneren ein rollendes Fahrgestell (1) mit möglichst sehr niedrigem Schwerpunkt (ggf. durch Gewichte (7) unterstützt) als Träger der einzelnen Bauele­ mente enthält. Dieses Fahrgestell (1) besitzt ein oder meh­ rere Lenk- und Antriebselemente (2), welche auf der oder gleichmäßig um die Hochachse (16) angeordnet sind und je ein Rad (8) aufweisen (möglich sind auch zwei auf einer Achse dicht zusammen angeordnete Räder, Rollen oder Walzen an einem Lenk- und Antriebselement, evtl. mit dazwischen angeordnetem Differentialgetriebe wegen der leichteren Drehbarkeit um die senkrechte Hochachse).

Eine besonders vorteilhafte Ausführung ist in Fig. 1-3 dar­ gestellt. Dabei besitzt das Fahrgestell (1) zwei jeweils um ihre eigene Hochachse (27) uneingeschränkt drehbare Lenk- und Antriebselemente (2), die in gleichem Abstand zur mittigen Hochachse (16) des Fahrgestells angeordnet sind. (Durch geeignete Gewichtsverteilung soll in Ruhestel­ lung des Balles die Hochachse des Fahrgestells deckungs­ gleich sein mit der Hochachse der Ballhülle). Der Lenkmo­ tor (12) dreht über die Zahnräder (13) und (10) diese bei­ den Elemente für Richtungsänderungen synchron und parallel in jede gewünschte Richtung. Dabei rollen die beiden von einem Elektro-Motor (3) über die Zahnräder (4) und (5) syn­ chron angetriebenen Räder (8), deren Hochachsen jeweils deckungsgleich mit den Hochachsen (27) sind, in der Ball­ hülle immer mit gleicher Drehzahl auf Laufbahnen mit glei­ chen Radien, so daß in jeder Stellung der Lenkelemente (2) ein Geradeauslauf des Balles möglich ist. Es ergeben sich jedoch Geschwindigkeitsunterschiede für den Ball in Abhän­ gigkeit von den Radien der "Laufbahnen", auf denen die an­ getriebenen Räder (8), je nach Lenkstellung, laufen.

Gegen Kippen im Ball wird das Fahrgestell mit zwei ständig aufliegenden Rollkörpern (14) und/oder mit mehreren Gleit­ körpern (28) gestützt, die in geringem Abstand von der In­ nenfläche der Ballhülle angeordnet sind, auch oben, und aufgrund ihrer Form und ihres Materials bei einer mögli­ chen Berührung mit geringem Reibwiderstand in der Ballhül­ le gleiten.

Die bei Richtungswechseln, beim Bremsen oder Beschleunigen auftretenden, störenden Schaukelbewegungen werden durch Dämpfungselemente (29) sehr deutlich vermindert. Diese Dämpfungselemente bestehen aus mehreren unterschiedlich großen Kammern, die möglichst weit vom Kugelmittelpunkt, vorzugsweise unten, angeordnet sind. In diesen Kammern sind Stahlkugeln (30) (bei geschlossenen Kammern auch Blei­ kugeln) enthalten, die sich wegen des trichterförmigen Kam­ merbodens bei einer gleichmäßigen Bewegung des Balles (oder in Ruhestellung) in der Kammermitte sammeln. Die un­ tere Kammer kann zur Ballhülle nach unten offen (Fig. 1) oder geschlossen (Fig. 1a) sein. Die Kugeln behalten bei Richtungs- oder Geschwindigkeitsänderungen des Balles zu­ nächst ungehindert ihre vorherige Bewegung bei; erst mit kurzer Verzögerung und zu unterschiedlichen Zeitpunkten werden sie an den Kammerwänden in die neu gewählte Bewe­ gungsrichtung (auch in den oder aus dem Stillstand) gesto­ ßen. Dieses wirkt schon der ersten Rückschaukelbewegung des Balles derart entgegen, daß ein sauberes, zielgerichte­ tes Weiterrollen in neuer Richtung möglich ist. Die Größe, Form und Lage der Kammern sowie das Gewicht und die Art des Füllgutes bedürfen der genauen Abstimmung und sind ab­ hängig von Gewicht, Gewichtsverteilung und Frequenz der Schaukelbewegungen des gesamten Balles.

Die Steuerung des Balles soll bevorzugt mit einer drahtlo­ sen Fernlenkanlage geschehen. Für eine komfortable Bedie­ nung dabei soll der Ball mittig oben einen Schalter (31) besitzen, der bei Annäherung eines Magneten (Berühren der Ballhülle von außen) die Bereitschaft des Fernlenkempfän­ gers (6) möglichst deutlich hörbar ein- und ausschaltet.

In Fig. 4 und 5 ist eine zweite Ausführung dargestellt: Sie besitzt nur ein Lenk- und Antriebselement (2), welches sich zum Lenken, angetrieben vom Lenkmotor (12) über Zahn­ räder (13) und (10), uneingeschränkt um die mittige, mit der Hochachse des Fahrgestells deckungsgleiche Hochachse (16) dreht und den Antriebsmotor direkt in sich trägt. Auch hier soll ein seitliches Kippen des Fahrgestells im Ball durch Rollkörper (14) oder Gleitkörper verhindert wer­ den. Um eine Drehung des Fahrgestells (1) als Reaktion auf Lenkbewegungen zu vermeiden, dreht der Lenkmotor (12) auch ein Schwungrad (22) in der der Lenkbewegung entgegengesetz­ ten Richtung. Außerdem soll die Masse des Lenkelementes (2) gegenüber der Masse des Fahrgestells (1) möglichst klein sein. Um ein mögliches Flattern des Lenk- und An­ triebselementes (2) zu verhindern, kann durch Kippen die­ ses Elementes, hervorgerufen durch die Antriebs- oder Bremskräfte des Rades (8), unterstützt durch Magneten, oder Elektromagneten (11), in beiden Rollrichtungen ein Vorlauf (25), Fig. 5, beim angetriebenen Rad bzw. ein Nachlauf beim Bremsen erreicht werden. Um beim Stillstand des Bal­ les ein Zurückbewegen in die Neutralstellung zu ermögli­ chen, ist dieser kippbare, untere Teil des Lenk- und An­ triebselementes in Langlöchern (26), Fig. 5, gelagert und kippt nach vorne oder hinten über die Nocken (24). Dieses bewirkt ein leichtes Anheben des gesamten Fahrgestells: Da­ durch (auch unterstützt durch die Blattfeder (20), die auf­ grund ihrer Breite und Stärke ein seitliches Kippen verhin­ dert) fällt das Lenk- und Antriebselement (2) in seine Neu­ tralstellung zurück, wenn keine Antriebs- oder Bremskräfte wirken.

Weiterhin können (bei allen Varianten) auf dem Fahrgestell die Batterien (18), die Empfangsanlage (6) und evtl. auch Servos/Stellmotoren einer geeigneten Fernsteuerungsanlage untergebracht sein, alternativ dazu kann auch eine program­ mierbare Steuerung oder eine Steuerungsanlage, die im Bo­ den (z. B. Spielfeld) verlegten Bahnen automatisch folgt, vorgesehen werden. Um einen störungsfreien gleichzeitigen Betrieb mit mehreren ferngesteuerten Bällen zu ermögli­ chen, soll man bei den Fernsteuerungsanlagen mit Steckquar­ zen oder ähnlichen Vorrichtungen die Sende- und Empfangs­ frequenzen schnell und einfach ändern können.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, daß ein solcherart gebauter Ball sich zielgenau nach Wunsch "fahren" und lenken läßt, auch auf schrägen Flächen oder im Gelände. Er kann als spaßiges Fernlenkfahrzeug ge­ nutzt werden, aber er bietet darüber hinaus noch viele in­ teressante Spielmöglichkeiten; für Geschicklichkeitsspie­ le, z. B. Billard-ähnliche Spiele oder Wettrennen, auch für mehrere Personen mit mehreren ferngelenkten Bällen gleich­ zeitig, auch zusammen mit normalen, nicht ferngelenkten Bällen.

Der Ball kann überall rollen, mit geeignetem Außenprofil auch auf Schnee oder Eis und in wasserdichter Ausführung sogar im Wasser. Dazu zieht man als Antriebshilfe ein ela­ stisches Netz mit breiteren, der Wirkung eines Schaufelra­ des ähnelnden Bändern über den Ball, ähnlich den Schneeket­ ten beim Auto. Außerdem bietet sich die Möglichkeit, ver­ schiedene auswechselbare Ballhüllen zu verwenden, die durch ihre unterschiedliche Gestaltung den verschiedensten Einsatzzwecken gerecht werden können. So kann man z. B. ein Schneeprofil gestalten, ebenso ein Profil für die Fortbewe­ gung im Wasser. Auch kann man die Balloberfläche mit Nop­ pen und Erhöhungen auf der äußeren Oberfläche versehen, die die gezielte Bewegung des Balles erschweren und die Ge­ schicklichkeit des Benutzers fordern.

Unendlich viele Spielmöglichkeiten ergeben sich auch bei Fernlenkbällen mit inneren Magneten bzw. einer preiswerten Magnetleiste auf dem Fahrgestell in Höhe des Ballmittel­ punktes, im Zusammenspiel mit nicht ferngelenkten Bällen, die entweder eigene Magneten in ihrer Ballhülle besitzen oder aber aus beschichtetem Eisenblech gefertigt sind. Selbst in schwerem Gelände ist der Ball einsetzbar, wenn man ihn in einen deutlich größeren profilierten hohlen Ball einsetzt. Dadurch wird die Auflagefläche ebenso ver­ größert wie die zur Überwindung von höheren Hindernis sen maßgebliche Größe des Balles. Verwendet man eine durchsich­ tige Ballhülle, so kann der Innenkörper phantasievoll ge­ staltet werden. Bei halbdurchsichtiger Ballhülle kann mit einem Lichtstrahl die vorgewählte Laufrichtung angezeigt werden, die der Ball bei dem Fernlenkbefehl "vorwärtsrol­ len" einschlägt.

Es ergeben sich auch andere Nutzungsmöglichkeiten außer­ halb des Einsatzbereiches als Spielzeug, z. B. auf bewe­ gungstherapeutischem Gebiet.

Insgesamt eröffnet der Fernlenkball unzählige Spielmöglich­ keiten, alleine oder für mehrere Personen.

Bezugszeichenliste

1 Fahrgestell
2 Antriebs- und Lenkelement
3 Antriebsmotor
4 u. 5 Zahnräder/Getriebe zum Antrieb
6 Fernlenkempfänger
7 Gewichte
8 lenkbare Antriebsräder
10 Zahnrad für das Lenkgetriebe, kraftschlüssig mit dem Antriebs- und Lenkelement (2) verbunden
11 Magneten (Fig. 4 u. 5)
12 Lenkmotor
13 Zahnrad für das Lenkgetriebe
14 Rollkörper (Kugeln)
16 Hochachse des Fahrgestells (in Ruhestellung auch Hochachse des Balles)
17 Ballhülle
18 Batterie/Akku
20 Blattfeder (Fig. 4 u. 5)
22 Schwungrad, mit Verzahnung (Fig. 4 u. 5)
24 Nocken, als Auflager beim Kippen von (2) (Fig. 4 u. 5)
25 Vorlauf (Fig. 5)
26 Kippachse von (2) (Fig. 5)
27 Hochachse der Räder (8) in Fig. 1
28 Gleitkörper (Fig. 1 u. 2)
29 Dämpfungselemente (Fig. 1 u. 2)
30 Kugeln der Dämpfungselemente (Fig. 1 u. 2)
31 von außen mit Magneten zu bedienender Schalten für den Fernlenkempfänger (Fig. 1 u. 2)

Claims (21)

1. Fernlenkball oder -kugel mit zweiteiliger, zu öffnender, innen glatter und regelmäßiger Ballhülle (2) und der in sei­ nem Inneren ein mit Antriebsmechanismus rollendes Fahrge­ stell (1) enthält, das sich in der Ballhülle seitlich gegen Kippen und nach oben mit Kugelrollen oder Gleitkörpern ab­ stützt, und der Schwerpunkt des Fahrgestells möglichst nied­ rig liegt und durch Motoren angetrieben und gelenkt wird und durch eine Fernbedienung gesteuert wird, dadurch gekennzeich­ net, daß das innenlaufende Fahrgestell mit zwei in gleichem Abstand zu seiner senkrechten Hochachse (16) angeordneten Lenk- und Antriebselementen (2) fährt, deren Räder (8) ange­ trieben sind und die zum Lenken parallel, endlos und ungehin­ dert um ihre jeweils eigene Hochachse (27) drehen.

2. Fernlenkball oder -kugel mit zweiteiliger, zu öffnender, innen glatter und regelmäßiger Ballhülle (2) und der in sei­ nem Inneren ein mit Antriebsmechanismus rollendes Fahrge­ stell (1) enthält, das sich in der Ballhülle seitlich gegen Kippen und nach oben mit Kugelrollen oder Gleitkörpern ab­ stützt und der Schwerpunkt des Fahrgestells möglichst nied­ rig liegt und durch Motoren angetrieben und gelenkt wird und durch eine Fernbedienung gesteuert wird, dadurch gekennzeich­ net, daß sein Fahrgestell ein Antriebs- und Lenkelement (2) mit einem genau mittig auf der Hochachse (16) angeordneten Rad (8) besitzt, das von einem Antriebsmotor angetrieben wird und zum Lenken endlos und ungehindert um seine eigene Hochachse dreht, und, daß das Fahrgestell ein auf der Hoch­ achse (16), gelagertes Schwungrad (22) aufweist, welches beim Lenken des Antriebs- und Lenkelementes (2) vom Lenkmo­ tor (12) über Zahnräder, Welle oder Treibriemen in der der Lenkdrehung entgegengesetzten Richtung gedreht wird und da­ durch eine Reaktionsbewegung des Fahrgestells (1) auf das Drehen des Lenkelementes (2) verhindert.

3. Fernlenkball nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuer- und Antriebsradaufhängung in bei­ den Rollrichtungen des Rades/der Räder (8) um wenige Grad kippbar ist und die Vortriebskraft des angetriebenen Rades oder der Räder, die Geometrie der Radaufhängung derart verän­ dert, daß in beiden Laufrichtungen jeweils ein "Vorlauf" (25) des Antriebsrades/der Antriebsräder erreicht wird.

4. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Wechsel in die jeweils geforderte Stel­ lung der Antriebsradaufhängung, unterstützt wird durch die Vortriebskraft des Rades (8), durch eine Feder (20), und/oder die Magneten (11) und/oder Elektromagneten.

5. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Antriebsrad (8) zweiteilig ausgeführt ist, und der Antrieb dieser beiden Räder mittig über ein Dif­ ferential-Ausgleichsgetriebe erfolgt.

6. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sein Fahrgestell ein oder mehrere Dämp­ fungselemente (29) aufweist, die die bei Bewegungsänderungen des Balles auftretenden Schaukelbewegungen eliminieren und die aus mehreren unterschiedlich großen, mit einer jeweils geeigneten Menge Blei- oder Stahlkugeln (30) unrunden Metall­ körpern oder Schüttgut angefüllten, runden Kammern bestehen, die entweder einen flachen, trichterförmigen Boden besitzen, deren Boden auch das Füllgut bremsende Ausformungen aufwei­ sen kann, oder nach unten offen sind.

7. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sein Fahrgestell dicht an der Ballhülle ei­ nen Schalter (31), aufweist, der durch die Wirkung eines an dieser Stelle außen die Ballhülle berührenden Magneten den Fernlenk-Empfänger an- oder ausschaltet.

8. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit auswechselbaren Ballhüllen betrie­ ben wird.

9. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit über die Erstausrüstungs-Ballhülle steck- oder klemmbaren Zusatz-Ballhüllen betrieben wird.

10. Fernlenkball nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er in wasserdichter Ausführung mit einem den Auto- Schnee-Ketten ähnelndem Überzug für den Betrieb im Wasser oder auf Schnee betrieben wird.

11. Fernlenkball nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er komplett mit der ursprünglichen Ballhülle in einer zweiteiligen, deutlich größeren, in seiner äußeren Oberflä­ che auch stark profilierten Ballhülle betrieben wird.

12. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit einer außen glatten Ballhülle be­ trieben wird.

13. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit einer außen genoppten oder stark profilierten Ballhülle betrieben wird.

14. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit einer wasserdichten, außen mit Schaufeln oder ähnlichen Erhöhungen versehenen Ballhülle be­ trieben wird.

15. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit einer außen mit Spikes besetzten Ballhülle betrieben wird.

16. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit einer Ballhülle aus Eisen oder ma­ gnetisch wirksamen Legierungen betrieben wird, die für einen Empfang der Fernlenksignale auch Durchbrüche aufweisen und derart mit Kunststoff innen und außen beschichtet sein kann, daß ein störungsfreies Rollen vor allem des Innenkörpers ge­ währleistet wird.

17. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf seinem Fahrgestell in Höhe des Ballmit­ telpunktes Magneten angebracht sind.

18. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit einer Ballhülle betrieben wird, in die viele Magneten eingearbeitet sind.

19. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit einer durchsichtigen Ballhülle be­ trieben wird, so daß der Innenkörper sichtbar ist.

20. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beim Betrieb des Balles mit einer halb­ durchsichtigen Ballhülle ein von außen als Lichtpunkt sicht­ barer, von der Lenkeinheit mitgelenkter Lichtstrahl die je­ weils eingestellte Rollrichtung des Balles anzeigt.

21. Fernlenkball nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mit einer außen unrunden oder asymmetri­ schen Ballhülle betrieben wird.