IT201800009654A1 - Veicolo elettrico mobile su sfere motorizzate direzionabili - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:
“Veicolo elettrico mobile su sfere motorizzate direzionabili”
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione ha per oggetto un veicolo elettrico mobile su sfere motorizzate direzionabili.
L'invenzione è applicabile a qualsiasi tipo di veicolo, ma è preferibilmente diretta ad un veicolo utilizzabile a guisa di sedia a motore, come modo di trasporto alternativo rispetto alle soluzioni convenzionali, e preferibilmente adatto anche ad essere facilmente trasportato o ad esempio riposto nel bagagliaio di un autoveicolo, così da poter essere utilizzato anche, se lo si desidera, come veicolo “tender” o di appoggio, dopo che l’autoveicolo è stato parcheggiato.
Secondo la sua caratteristica principale, l'invenzione ha per oggetto un veicolo elettrico, includente una struttura montata su sfere predisposte per rotolare sul terreno,
in cui ciascuna sfera è supportata da un organo portasfera in modo liberamente girevole intorno ad un qualsiasi asse passante per il centro della sfera,
in cui a ciascuna sfera è associato un rullo di azionamento che è in contatto di attrito al di sopra della sfera e che è supportato in modo girevole intorno ad un suo asse da una struttura porta-rullo,
in cui detta struttura porta-rullo è a sua volta montata girevole intorno ad un asse sostanzialmente verticale entro una struttura principale di supporto connessa rigidamente a detto organo porta-sfera,
in cui detta struttura principale di supporto porta un primo motore elettrico, per comandare la rotazione di detta struttura porta-rullo intorno a detto asse sostanzialmente verticale, e
in cui detta struttura porta-rullo porta un secondo motore elettrico per comandare la rotazione del rullo intorno al suo asse,
in modo tale per cui quando il secondo motore elettrico è azionato detto rullo provoca per attrito la rotazione della sfera intorno ad un asse passante per il suo centro e parallelo all'asse del rullo,
mentre quando detto primo motore elettrico viene azionato, detto rullo è orientato intorno a detto asse verticale, così da variare la direzione di rotolamento della sfera.
Come si vede, nel veicolo secondo l’invenzione il suddetto secondo motore elettrico associato a ciascuna sfera serve per azionare il rotolamento della sfera sul terreno, mentre il primo motore elettrico associato alla stessa sfera controlla la direzione di rotolamento della sfera.
In una forma preferita di attuazione, il veicolo elettrico secondo l’invenzione comprende una struttura provvista di una pluralità (preferibilmente tre) gambe articolate aventi ciascuna un'estremità inferiore cui è associata una rispettiva sfera. In un esempio, la struttura principale di supporto associata a ciascuna sfera è portata in modo articolato intorno ad un asse orizzontale dall'estremità inferiore della rispettiva gamba articolata.
Sempre nel caso della suddetta forma preferita di attuazione, la struttura del veicolo porta un unico sedile ed è provvista di almeno un organo di comando che è collegato operativamente ad un controllore elettronico situato a bordo del veicolo, detto controllore elettronico essendo programmato per comandare i primi motori elettrici e i secondi motori elettrici di tutte le sfere del veicolo in funzione della posizione e del movimento impresso al suddetto almeno un organo di comando.
In un esempio di attuazione, è previsto un primo organo di comando in forma di leva articolata intorno ad un asse trasversale anteriormente al sedile. La leva di comando è associata ad un sistema di rilevamento di qualsiasi tipo noto, collegato operativamente al controllore elettronico in modo tale per cui, nell'impiego, la posizione, la direzione di movimento e/o la velocità di movimento e/o l’accelerazione del movimento della leva di comando determinano l’accelerazione o la decelerazione o la frenata del veicolo, in avanti (ad esempio se la leva è spinta in avanti) o all’indietro (nel caso del suddetto esempio, se la leva è tirata all’indietro) rispetto all’orientamento del sedile. In tale esempio di attuazione il sedile è montato sulla struttura del veicolo in modo da essere libero di compiere limitate oscillazioni laterali che vengono rilevate da un sistema di rilevamento dell'assetto del sedile (ad esempio costituito da una piattaforma inerziale) per consentire al controllore elettronico di comandare una sterzatura del veicolo, mediante orientamento dei rulli di azionamento delle sfere, in funzione dell’inclinazione laterale impressa dall’utilizzatore al sedile.
In una variante, è previsto un unico organo di comando in forma di joy-stick per controllare sia il movimento in avanti o all’indietro, sia la sterzatura del veicolo.
Nulla esclude comunque la possibilità di usare organi di comando di qualsiasi altro tipo.
Sempre nel caso dell'esempio preferito di attuazione, le gambe articolate del veicolo sono utilizzate anche per ospitare le batterie elettriche di alimentazione dei motori elettrici (che possono inoltre essere ospitata anche nella struttura portante del veicolo).
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:
- la figura 1 è una vista prospettica di un esempio preferito di attuazione del veicolo secondo l'invenzione, con la parte superiore del sedile rimossa per chiarezza, - la figura 2 è una vista prospettica del veicolo della figura 1, in cui è stata rimossa anche la struttura di supporto del sedile,
- la figura 3 è una vista prospettica di una gamba articolata del veicolo della figura 1,
- la figura 4 è una vista prospettica in scala ampliata del gruppo includente l'organo porta-sfera e la struttura principale di supporto ad esso associata,
- la figura 5 mostra la struttura porta-rullo, con il relativo motore elettrico per l'azionamento della rotazione del rullo, e l'ulteriore motore elettrico per orientare il suddetto rullo intorno all'asse verticale,
- la figura 6 mostra schematicamente l'insieme di una sfera e del relativo rullo di azionamento.
Nei disegni, il riferimento 1 indica nel suo insieme un veicolo elettrico mobile su sfere motorizzate direzionabili, supportate e controllate nel modo che verrà descritto in dettaglio nel seguito.
La forma di attuazione qui illustrata si riferisce all'applicazione dell'invenzione al caso di un veicolo utilizzabile a guisa di sedia a motore, con un unico sedile 2, la cui struttura superiore non è illustrata nella figura 1.
Il sedile 2 è montato, in un modo che verrà descritto in dettaglio nel seguito, sopra una struttura principale di supporto 3, che nell'esempio illustrato è in forma di corpo cilindrico anulare dotato di tre orecchie 4, fra loro angolarmente equi distanziate, sporgenti radialmente dal corpo cilindrico, sulle quali sono montate in modo articolato intorno a rispettivi assi 5 le estremità superiori di tre gambe articolate 6.
Sempre con riferimento all'esempio illustrato, ciascuna gamba articolata 6 ha un'estremità inferiore 7 conformata a forcella, collegata in modo articolato intorno ad un asse 8 ad una struttura principale di supporto 9 connessa rigidamente ad un organo porta-sfera 10.
Nell'esempio illustrato, ciascun organo porta-sfera 10 comprende una terna di flange incurvate 11 che definiscono una sede per una rispettiva sfera 12. Le estremità delle tre flange 11 terminano al di sotto del piano equatoriale della sfera 12 e portano ciascuna un elemento di impegno 13, ad esempio in forma di sferetta liberamente girevole o di piedino di forma arrotondata, per il contatto volvente o strisciante con la sfera 12.
Sempre secondo un esempio di attuazione, ciascuna sfera 12 può avere un nucleo di materiale metallico 120 (ad esempio acciaio) o di materiale composito rinforzato con fibra (ad esempio fibra di carbonio) ed uno strato esterno di gomma 121 (di tipo analogo a quello usato per i pneumatici di autoveicolo) vulcanizzato sopra il nucleo (vedere figura 4).
Con riferimento in particolare alle figure 5, 6, al di sopra di ciascuna sfera 12 è in impegno un rullo di azionamento 14 che è supportato in modo girevole intorno ad un asse orizzontale 15 da una struttura porta-rullo 16. La struttura porta-rullo 16 include una coppia di flange 17 situate alle due estremità opposte del rullo 14, per supportare in rotazione l'albero 18 del rullo. La rotazione del rullo 14 è comandata tramite una trasmissione 19 da un motore elettrico 20.
Nell'esempio illustrato, il corpo del motore elettrico 20 si erge al di sopra della struttura porta-rullo 11 ed è orientata secondo un asse verticale 21.
La trasmissione 19, nel caso dell'esempio illustrato, include una coppia di ingranaggi conici (non illustrati) di cui è visibile la scatola 22, che consente la trasmissione dall'albero (non illustrato) del motore elettrico 20 ad una puleggia 23. La puleggia 23 è ad esempio una puleggia dentata in impegno con una cinghia dentata 24 che trasmette la rotazione della puleggia 23 ad un’ulteriore puleggia 25 montata sull'albero 18 del rullo 17.
Naturalmente, la trasmissione sopra descritta è qui menzionata solo a titolo di esempio. La trasmissione 19 potrebbe infatti essere realizzata in qualunque altro modo noto, ad esempio mediante una coppia di ingranaggi.
L'intero gruppo della struttura porta-rullo 16, con la trasmissione 19, il motore elettrico 20, ed il rullo 14, è montato girevole intorno all'asse verticale 21 entro un corpo tubolare della struttura principale di supporto 9. Inoltre, la struttura principale di supporto 9 porta un motore elettrico 26 che comanda la rotazione della struttura porta-rullo 16 intorno all'asse verticale 21, ad esempio mediante l'impegno di un pignone 27 montato sull'albero del motore elettrico 26 con una corona dentata 28 montata coassialmente sulla struttura porta-rullo 16. Nell'esempio illustrato, la corona dentata 28 ha un corpo con una feritoia attraverso la quale si estende la cinghia 24 della trasmissione 19.
Con riferimento alla figura 6, il rullo 14 viene comandato in rotazione dal motore elettrico 20 per provocare il rotolamento della sfera 12 sul terreno per effetto del contatto di attrito fra il rullo 14 e la sfera 12.
Come si vede, nell'esempio preferito di attuazione, il rullo 14 presenta un corpo rastremato dalle estremità verso il centro, in modo da definire un profilo circolare concavo verso l’esterno, corrispondente al profilo della sfera 12. Sempre nel caso dell'esempio preferito di attuazione, il rullo 14 è ad esempio costituito da un nucleo di materiale metallico (ad esempio acciaio) o di materiale composito (ad esempio fibra di carbonio) rivestito con uno strato di gomma.
Da quanto sopra indicato, risulta evidente che l'attivazione del motore elettrico 20 provoca la rotazione del rullo 14 e il conseguente rotolamento della sfera 12 sul terreno. Nello stesso tempo, un'attivazione del motore elettrico 26 provoca un orientamento del rullo 14 intorno all'asse verticale 21 che determina di conseguenza la direzione di rotolamento della sfera 12, dal momento che, in linea di principio, in ogni condizione la sfera 12 rotola ruotando intorno ad un asse orizzontale parallelo all'asse 15 del rullo 14.
Un controllo dell'attivazione dei motori elettrici 20, 26 associati alle tre sfere 12 consente pertanto di controllare la direzione di movimento, la velocità di movimento e l'accelerazione o decelerazione del veicolo 1. Controllando i motori elettrici 20 che comandano i rulli di azionamento 14 delle tre sfere 12 è possibile in particolare controllare anche una decelerazione e/o una frenata del veicolo.
Nella forma preferita di attuazione, a bordo del veicolo è previsto almeno un controllore elettronico che comanda i motori elettrici 20, 26 per ottenere un movimento ed una direzione di movimento del veicolo che sono funzione dei comandi impartiti dall'utilizzatore.
A tal fine, nell'esempio preferito qui illustrato, il veicolo comprende un primo organo di comando 29 costituito da una leva di comando articolata alla parte anteriore del sedile 2 intorno ad un asse trasversale 30. La leva 29 è connessa operativamente ad un qualsiasi dispositivo atto a rilevare il movimento (direzione e/o velocità e/o accelerazione) della leva 29 e a inviare un segnale al controllore elettronico. Quest'ultimo è programmato in modo tale da provocare un movimento in avanti o all'indietro, con una accelerazione o una decelerazione o anche una frenata in funzione della posizione della leva 29, della sua direzione di movimento e/o della sua velocità di movimento e/o della sua accelerazione o decelerazione.
Sempre nel caso dell'esempio preferito di attuazione la struttura del sedile 2 è montata sulla struttura di supporto 3 mediante un qualsiasi tipo di sospensione elastica che consente alla struttura 2 di inclinarsi lateralmente su a destra o a sinistra. Anche in questo caso, la struttura del sedile 2 è operativamente associata ad un qualsiasi dispositivo di tipo noto (ad esempio una piattaforma inerziale) atto a rilevare l'assetto della struttura 2 e a controllare conseguentemente la sterzatura del veicolo mediante azionamento dei motori elettrici 26 che orientano i rulli di azionamento delle sfere 12 intorno ai rispettivi assi verticali 21.
Pertanto, l'utilizzatore può controllare in modo facile ed intuitivo il veicolo agendo sulla leva di comando 29 e spostando il corpo lateralmente per inclinare da un lato o dall'altro il sedile, in funzione della direzione di movimento desiderata.
Naturalmente è possibile utilizzare un qualsiasi altro tipo di organo di comando, ad esempio un unico organo di comando in forma di joy-stick per controllare sia il movimento in avanti o all’indietro, sia la sterzatura del veicolo.
Le batterie elettriche di alimentazione dei motori elettrici sono predisposte all'interno delle gambe articolate 6 e della struttura del veicolo.
Beninteso, il principio che è alla base della presente invenzione è quello di prevedere una pluralità di sfere di rotolamento, che vengono poste in rotazione da rispettivi rulli di azionamento posti al di sopra di esse, con i rulli di azionamento che possono essere orientati ciascuno intorno ad un rispettivo asse verticale incrociante l’asse del rullo, per variare la direzione di rotolamento della rispettiva sfera. Tale principio di base può naturalmente essere applicato a qualsiasi configurazione di veicolo, anche molto diversa da quella qui illustrata a puro titolo di esempio.
La configurazione di veicolo qui descritta si presta ad essere utilizzata a guisa di sedia a motore, come mezzo di trasporto alternativo a quelli tradizionali, da persone normodotate e da disabili.
Nel caso dell’esempio illustrato, le gambe articolate 6 possono essere ruotate intorno agli assi 5 in una condizione raggruppata di ridotto ingombro, nella quale il veicolo può essere facilmente trasportato o riposto nel bagagliaio di un autoveicolo.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Veicolo elettrico, includente una struttura (3) montata su sfere (12) predisposte per rotolare sul terreno, in cui ciascuna sfera (12) è supportata da un organo porta-sfera (10) in modo liberamente girevole intorno ad un qualsiasi asse passante per il centro della sfera, in cui a ciascuna sfera (12) è associato un rullo di azionamento (14) che è in contatto di attrito al di sopra della sfera (12) e che è supportato in modo girevole intorno al suo asse (15) da una struttura porta-rullo (16), in cui detta struttura porta-rullo (16) è a sua volta montata girevole intorno ad un asse sostanzialmente verticale (21) entro una struttura principale di supporto (9) connessa rigidamente a detto organo porta-sfera (10), in cui detta struttura principale di supporto (9) porta un primo motore elettrico (26) per comandare la rotazione di detta struttura porta-rullo (16) intorno a detto asse sostanzialmente verticale (21), e in cui detta struttura porta-rullo (16) porta un secondo motore elettrico (20) per comandare la rotazione del rullo (14) intorno al suo asse (15), in modo tale per cui quando il secondo motore elettrico (20) è azionato, detto rullo (14) provoca per attrito la rotazione della sfera (12) intorno ad un asse passante per il suo centro e parallelo all'asse (15) del rullo (14), mentre quando detto primo motore elettrico (26) viene azionato, detto rullo (14) è orientato intorno a detto asse verticale (21), così da variare la direzione di rotolamento della sfera (12).
  2. 2. Veicolo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una struttura (3) provvista di una pluralità di gambe articolate (6) aventi ciascuna una estremità inferiore (7) cui è associata una rispettiva sfera (12).
  3. 3. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la suddetta struttura principale di supporto (9) è associata a ciascuna sfera (12) e portata in modo articolato intorno ad un asse orizzontale (8) dall'estremità inferiore della rispettiva gamba articolata (6).
  4. 4. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta struttura (3) del veicolo porta almeno un sedile (2).
  5. 5. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che presenta almeno un organo di comando (29, 2) che è collegato operativamente ad un controllore elettronico situato a bordo del veicolo, detto controllore elettronico essendo programmato per comandare i primi motori elettrici (20) e i secondi motori elettrici (26) di tutte le sfere (12) del veicolo, in funzione della posizione e/o del movimento impresso al suddetto almeno un organo di comando (29, 2).
  6. 6. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che comprende un primo organo di comando (29) in forma di leva montata articolata sulla struttura del veicolo intorno ad un asse trasversale, anteriormente al sedile, detta leva di comando (29) essendo associata ad un sistema di rilevamento del movimento della leva di comando (29) collegato operativamente al controllore elettronico in modo tale per cui, nell'impiego, la posizione, la direzione di movimento e/o la velocità di movimento e/o l’accelerazione o decelerazione del movimento della leva di comando determinano il movimento in avanti o all’indietro del veicolo e la velocità e/o l’accelerazione o decelerazione o la frenata del veicolo.
  7. 7. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il sedile (2) è montato sulla struttura del veicolo in modo da essere libero di compiere limitate oscillazioni laterali, così da essere atto a fungere da secondo organo di comando, e dal fatto che detto veicolo comprende un sistema di rilevamento dell'assetto del sedile (2) collegato operativamente al controllore elettronico in modo tale per cui, nell'impiego, un’inclinazione del sedile a destra o a sinistra impressa dall’utilizzatore determina una corrispondente sterzatura del veicolo a destra o sinistra.
  8. 8. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che è previsto un unico organo di comando in forma di joy-stick per controllare sia il movimento in avanti o all’indietro, sia la sterzatura del veicolo.
  9. 9. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che entro dette gambe articolate (6) sono alloggiate batterie elettriche di alimentazione dei suddetti motori elettrici (20, 26).
  10. 10. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuna sfera (12) comprende un nucleo, ad esempio costituito di materiale metallico o di materiale composito, rivestito con uno strato di gomma.
  11. 11. Veicolo elettrico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto organo porta-sfera comprende una pluralità di flange curve (11) definenti una sede per la sfera (12) e sporgenti inferiormente dalla suddetta struttura principale di supporto (9), dette flange curve (11) avendo estremità inferiori portanti elementi di impegno (13) atti a impegnare la sfera (12) al di sotto di un piano orizzontale equatoriale della sfera.
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