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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug zur Beförderung mindestens einer Person
mit einer Fußplattform
und einem im Bereich der Fußplattform
angekoppelten, sich nach oben erstreckenden Steuerstange. Die Erfindung
betrifft insbesondere ein einachsiges Fahrzeug mit einem Motorantrieb,
wobei der Motorantrieb eine Steuerung zur dynamischen Stabilisierung
des Fahrzeugs aufweist und die Steuerstange mit der Steuerung gekoppelt
ist. Schließlich betrifft
die Erfindung auch die Steuerstange eines solchen Fahrzeugs.
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Ein
einachsiges, dynamisch stabilisiertes Fahrzeug wird von der Firma
Segway Inc., New Hampshire, USA, angeboten und ist in der WO 03/106250
A2 beschrieben. Es weist eine auf zwei Rädern stehende Fußplattform
auf. Die Räder
werden unabhängig
voneinander von einem Motor angetrieben. Die dynamische Stabilisierung
basiert auf einer aufwändigen
Steuerung, bei der mit Hilfe von Gyroskopen eine Auslenkung der
Fußplattform
um die Achse des Fahrzeugs bestimmt wird und die Räder so angetrieben
werden, dass sie einem Umkippen des Fahrzeugs entgegen wirken. Hierdurch
kann eine auf der Fußplattform
stehende Person, die ihr Gewicht nach vorn verlagert, das Fahrzeug
beschleunigen, oder bei einer Gewichtsverlagerung nach hinten das
Fahrzeug abbremsen bzw. rückwärts fahren
lassen. Bei nur geringer Gewichtsverlagerung ist die Steuerung so
ausgelegt, dass das Fahrzeug nicht beschleunigt, sondern die Fußplattform
lediglich in der Waagerechten stabilisiert wird, indem der bzw.
die Motoren auf die Räder
das zu einer Gewichtsverlagerung entsprechende Gegenmoment auf die
Achse aufbringen.
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Um
das vorbekannte Fahrzeug nach rechts oder links steuern zu können, ist
eine Steuerstange vorgesehen, die an ihrem oberen Ende einen Handgriff
oder eine quer verlaufende Steuerstange mit einem rechten und einem
linken Handgriff in der Art eines Lenkbügels für ein Fahrrad aufweist. Die
Steuerstange ist an ihrem unteren Ende fest mit einer Welle verbunden,
deren Längsachse
in Richtung der Fahrzeuglängsachse
verläuft.
Die Welle ist gegen einen Widerstand aus einer zentralen Ruheposition
heraus in beide Richtungen um ihre Längsachse drehbar. An der Welle
ist eine Sensorik zum Bestimmen des Grads der Auslenkung der Welle
aus der Ruheposition heraus vorgesehen. Wird die Welle durch ein seitliches
Verschwenken der Steuerstange ausgelenkt, werden die Räder relativ
verschieden zueinander angetrieben, wobei sich das eine Rad schneller als
das andere und/oder in entgegengesetzter Richtung dreht, so dass
sich das Fahrzeug dreht. Kippt man die Steuerstange nach rechts,
dreht bzw. fährt das
Fahrzeug nach rechts, kippt man die Stange nach links, dreht bzw.
fährt das
Fahrzeug nach links.
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Allerdings
ist die Bedienung der Steuerung des Fahrzeugs gewöhnungsbedürftig. So
besteht gerade bei ungeübten
Nutzern des Fahrzeugs der Reflex, sich an dem bzw. den Handgriffen
festhalten zu wollen, wenn das Fahrzeug kippt. Da die Steuerstange
aber nach rechts und links verschwenkt werden kann, also nicht starr
mit der Fußplattform
verbunden ist, gibt die Steuerstange nicht den gewünschten Halt.
Vielmehr wird – will
man sich an den Handgriffen zur Stabilisierung der eigenen Position
festhalten – in aller
Regel die Steuerstange in eine Richtung gekippt, so dass das Fahrzeug
in Drehung versetzt wird. Somit erreicht man durch ein Festhalten
an den Handgriffen meist keine Stabilisierung der eigenen Position,
sondern genau das Gegenteil, nämlich
eine unstabile Position und eine unkontrollierte Fahrzeugbewegung.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diesen Nachteil
zu beheben.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Fahrzeug der eingangs mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, bei einer Steuerstange mit den Merkmalen des Anspruchs
14 gelöst.
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Unter
Fahrzeug im Sinne des Anspruch 1 ist jedes Fahrzeug mit einer Fußplattform
zu verstehen, auf der ein Fahrer stehen kann. Insbesondere fallen hierunter
Fahrzeuge zu Land und zu Wasser.
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Unter
einer Steuerstange wird im Folgenden eine Stange verstanden, mit
der der Fahrer mindestens die Fahrtrichtung und gegebenenfalls auch
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflussen kann. Sie kann mit
einer Lenkung und/oder mit einer Antriebssteuerung verbunden sein
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Unter
einer Aufnahme wird hier und im Folgenden ein Funktionselement verstanden,
auf das der Fahrer mit einem Körperteil
Druck aufbringen kann, so dass sich die Steuerstange in die gewünschte Richtung
verschwenkt. Dabei ist die Aufnahme hohlförmig so ausgebildet, dass es
das Körperteil,
das zum Steuern verwendet wird, teilweise umfasst und dem Körperteil
somit eine gewisse Führung
gibt. Die Aufnahme kann an einer Steuerstange ausgeformt oder als
eigenständiges
Bauelement fest mit der Steuerstange verbunden sein.
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Zum
Betätigen
der Steuerstange lehnt sich der Fahrer mit seinem Körperteil
gegen die an der Steuerstange befestigte Aufnahme, um diese in die gewünschte Richtung
zu drücken.
Im Unterschied zum vorbekannten Stand der Technik wird die Steuerstange
somit nicht manuell über
einen Handgriff betätigt.
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Diese
Art der Steuerung bzw. Lenkung eines Fahrzeugs ist insbesondere
von Vorteil bei einem einachsigen Fahrzeug mit einem Motorantrieb,
der eine Steuerung zur dynamischen Stabilisierung des Fahrzeugs
aufweist und bei die dem Steuerstange mit der Steuerung gekoppelt
ist. So wird zum einen die gedankliche Barriere des Fahrers überwunden,
er könne
sich an der Steuerstange festhalten. Zum anderen ergibt sich durch
die andersartige Art der Betätigung
automatisch der Effekt, dass der Fahrer nicht nur das Vor- und Zurückfahren über eine
Verlagerung seines Schwerpunkts steuert, sondern auch das Ändern der
Fahrtrichtung nach rechts oder links.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Aufnahme mindestens eine erste Anlagefläche zur
Aufnahme von Kräften
in Richtung eines Freiheitsgrads der Steuerstange und eine zweite
Anlagefläche
zur Aufnahme von Kräften
in entgegengesetzter Richtung auf. Die Aufnahme kann beispielsweise
als breiter Bügel
mit einem zentralen, quer verlaufenden, breiten Steg ausgebildet
sein, dessen Enden entgegengesetzt zur Fahrtrichtung nach hinten
gebogen sind, so dass die Enden als erste (rechte) und zweite (linke)
Anlagefläche
zur Aufnahme von Kräften
dienen. Dabei kann die Aufnahme beispielsweise in Höhe der Hüfte oder
des Brustkorbs des Fahrers angeordnet sein, so dass er sich mit
der Hüfte
oder auch seinem Brustkorb in die Aufnahme hineinstellen und durch
eine Verlagerung seines Körpers
bzw. seines Gewichts nach rechts oder links Druck auf die rechte
bzw. linke Anlagefläche aufbringen
und so die Fahrtrichtung des Fahrzeugs steuern kann. Entsprechend
kann auch die Anordnung einer solchen Aufnahme in Höhe der Oberschenkel
des Fahrers von Vorteil sein.
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Insbesondere
zur Betätigung
der Steuerung über
die Oberschenkel ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung durch eine erste Aufnahme mit einer ersten Anlagefläche zur
Aufnahme von Kräften
in Richtung eines Freiheitsgrades der Steuerstange und einer zweiten
Aufnahme mit einer zweiten Anlagefläche zur Aufnahme von Kräften in entgegengesetzter
Richtung gekennzeichnet. So kann der Fahrer die Steuerstange bei
Anordnung der Aufnahmen in Höhe
der Oberschenkel zwischen die Beine klemmen, wobei dann jeder Oberschenkel
in einer Aufnahme sitzt. Verlagert der Fahrer sein Gewicht nach
rechts, kann er mit seinem linken Oberschenkel auf die linke der
beiden Aufnahmen einen nach rechts gerichteten Druck ausüben, so
dass die Steuerstange nach rechts ausgelenkt wird und das Fahrzeug
nach rechts gesteuert wird. Eine Verlagerung des Gewichts nach links
bewirkt das Aufbringen eines nach links gerichteten Drucks mit dem
rechten Oberschenkel auf die rechte Aufnahme, so dass das Fahrzeug
nach links gesteuert wird.
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Insbesondere
für eine
Betätigung
der Steuerung mit den Oberschenkeln weist die Aufnahme vorzugsweise
ein halbellipsenförmiges
Profil auf, dessen offene Seite breiter als dessen Tiefe ist. Die
halbelliptische Ausbildung der Aufnahme hat den Vorteil, dass eine
vergleichsweise breite Anlagefläche für das zum
Steuern verwendete Körperteil
besteht und das Körperteil
durch die gebogenen Profilenden in seiner Position gestützt wird.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Weite der Aufnahme
einstellbar ist, beispielsweise dadurch, dass die Aufnahme aus zwei
sich überlappenden
Profilhälften
besteht, die verschiebbar zueinander angeordnet sind und in unterschiedlichen
Positionen zueinander befestigt werden können.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass
die Steuerstange höhenverstellbar
ist. Hierfür
kann die Steuerstange beispielsweise als Teleskopstange ausgebildet
sein. Eine ebenso bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass
die Steuerstange Befestigungspunkte für die eine oder mehrere Aufnahmen
in unterschiedlichen Höhen
aufweist, so dass jede Aufnahme in geeigneter Höhe an der Steuerstange befestigt
werden kann.
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Außerdem ist
es von Vorteil, wenn die Steuerstange in einem unteren Bereich zweifach
gekröpft ist,
so dass sich der obere Teil der Steuerstange in Fahrtrichtung hinter
ihrem Lagerpunkt im Wesentlichen vertikal nach oben erstreckt. Hierdurch
ist die Standfläche
für den
Fahrer im mittleren Bereich der Fußplattform frei von der Ankopplung
der Steuerstange an die Fahrzeugsteuerung.
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Die
Steuerstange kann an ihrem unteren Ende zur Ankopplung an die Welle
der Fahrzeugsteuerung eine Schelle aufweisen, die ein Ende der Steuerwelle
umgreifen und mit diesem fest verbunden werden kann. Hierdurch ist
eine leichte und sichere Montage der Steuerstange am Fahrzeug möglich.
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Die
erfindungsgemäße Steuerstange
weist mindestens ein Befestigungselement zu ihrer Ankopplung an
die Fußplattform
auf. Insbesondere für Fahrzeuge,
bei denen eine in Längs richtung
des Fahrzeugs angeordneten Steuerwelle vorgesehen ist, ist der Einsatz
einer Steuerstange von Vorteil, bei der das Befestigungselement
Mittel zum Umgreifen der Steuerwelle aufweist, so dass die Steuerstange durch
einfaches Aufschieben der Mittel zum Umgreifen auf die Welle mit
dieser gekoppelt werden kann.
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Die
Befestigungsmittel können
auch Klemmbolzen umfassen, mit denen die Steuerstange an oder auf
einem Aufnehmer für
das von der Stange übertragene
Drehmoment bzw. die hierdurch bewirkte Auslenkung befestigt werden
kann.
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Des
weiteren ist es von Vorteil, wenn die Aufnahmen am oberen Ende der
Steuerstange angeordnet sind, da so bereits optisch verhindert wird,
dass das obere Ende der Steuerstange als Griff wahrgenommen und
verwendet wird.
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Im
Ergebnis wird mit der vorliegenden Erfindung eine Steuerung des
Fahrzeugs allein über
eine Gewichtsverlagerung des Fahrers ermöglicht, die intuitiv und auf
Anhieb zu erlernen ist und bei dem die Hände frei für andere Tätigkeiten sind.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, in denen bevorzugte
Ausführungsformen der
Erfindung dargestellt sind, näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Steuerstange;
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2 eine
Frontansicht der in 1 dargestellten Steuerstange;
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3 eine
Seitenansicht der in 1 dargestellten Steuerstange;
und
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4 eine
auf einen Personentransporter montierte Steuerstange.
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Die
in den 1 bis 3 dargestellte Steuerstange 1 weist
im Wesentlichen eine Teleskopstange mit einem oberen Stangenteil 2 und
einem unteren Stangenteil 3 sowie einer Arretierungsschraube 4 zu
ihrer Höheneinstellung,
zwei am oberen Ende des oberen Stangenteils 2 angeordneten
Aufnahmen 6, 7 und am unteren Ende des unteren
Stangenteils 3 angeordneten Mitteln 8 zum Koppeln
der Steuerstange 1 an einen Aufnehmer einer Antriebssteuerung
eines Fahrzeugs, der ein von der Steuerstange bewirktes Drehmoment
bzw. eine von ihr bewirkte Auslenkung aufnimmt.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
bestehen die Aufnahmen 6, 7 aus zwei an der Steuerstange 1 einander
gegenüber
angeordneten, halbellipsenförmigen
Profilen aus einem Blech konstanter Höhe, deren konkave Seiten der
Steuerstange 1 abgewandt sind. Die Profile sind über kurze
Stege 8, 9 mit der Steuerstange 1 verbunden
und verlaufen parallel zum oberen Teil der Steuerstange 1.
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Die
Mittel zum Koppeln der Steuerstange 1 an einen Aufnehmer
bestehen im dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem Hohlrohrabschnitt 11, dessen Symmetrieachse senkrecht
zum unteren Teil des unteren Stangenteils 3 verläuft. An
der hinteren Oberseite ist eine quer zur Symmetrieachse des Hohlrohrabschnitts 11 verlaufende
Ausnehmung vorgesehen, in die eine rohrartiges Führung 12 eingesetzt
ist. Von beiden Seiten können
in die Führung 12 Klemmbacken
eingesetzt und über
eine Schraube zusammengezogen werden, um eine in den Hohlrohrabschnitt 11 eingesetzte
Welle darin festzuklemmen.
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Der
untere Stangenteil 3 verläuft in seinem dem Hohlrohrabschnitt 11 zugewandten
Teil zunächst
gerade und ist dann kurz hintereinander in der Ebene, die durch
die Symmetrieachse des Hohlrohrabschnitts 11 und der Teleskopstange
definiert ist, in entgegengesetzte Richtungen gekröpft, wobei
das Maß der
zweiten Kröpfung
geringer ist als das Maß der
ersten Kröpfung,
so dass die gesamte Teleskopstange oberhalb der oberen Kröpfung gegenüber dem
dem Hohlrohrabschnitt 11 zugewandten Teil des unteren Stangenteils 3 um
einen Winkel von etwa 5° geneigt
ist.
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4 zeigt
einen einachsigen Personentransporter 21 mit einer Fußplattform 22 über einer Antriebseinheit 23,
die einen Antrieb für
die Räder 24, 25 sowie
eine Steuerungseinheit umfasst, mit der eine dynamische Stabilisierung
der Antriebseinheit 23 samt Fußplattform 22 ermöglicht.
Die Steuerungseinheit weist im vorderen Bereich der Fußplattform 22 eine
auf dieser senkrecht zu den Räderachsen
angeordnete, horizontale Welle 26 auf. Auf das vordere Ende
der Welle 26 ist eine Steuerstange 27 aufgesetzt,
die der in den 1 bis 3 gezeigten
entspricht.
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Die
Welle 26 ist mit nicht dargestellten Aufnehmern verbunden,
die ein von der Steuerstange 27 auf die Welle 26 wirkendes
Drehmoment oder eine hierdurch erfolgte Auslenkung der Welle 26 aus
einer zentralen Ruhelage heraus aufnehmen und daraus einen Steuerimpuls
erzeugen, mit Hilfe dessen die Räder 24, 25 so
angetrieben werden, dass das der Personentransporter 21 eine
Drehbewegung ausführt.
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Der
einachsige Personentransporter weist darüber hinaus ein Funktionsgestänge 28 auf,
das fest mit der Fußplattform
verbunden ist und den durch die Fußplattform 22 definierten
Standbereich für
den Fahrer horizontal vorn und an den Seiten in etwa auf Kniehöhe einrahmt.
Auf der in Fahrtrichtung linken vorderen Ecke dieses Funktionsgestänges sitzt
eine nach oben ragende Stange 29. Das horizontale Funktionsgestänge einschließlich der
vertikalen Stange 29 kann verwendet werden, um je nach Einsatzbereich
des Personentransporters nicht fahrzeugspezifische funktionale Elemente
wie beispielsweise Beleuchtungseinrichtungen oder Filmausrüstungen
für den
Einsatz bei einer Filmproduktion, Golftaschen für den Einsatz als Caddy, etc.
befestigt werden.