JP2021511251A - 電気駆動ユニットを備えた運搬装置、特にベビーカー - Google Patents

Abstract

運搬装置（１００）、特にベビーカーであって、シャーシ（１０２）およびユーザ用のハンドル（１１０）を備えており、前記シャーシ（１０２）に、電気駆動ユニット（１４０，１４２）を介して駆動可能な少なくとも１つの駆動輪（１３２，１３４）が、当該運搬装置（１００）の、ユーザによる手動での押し動作または引き動作を少なくとも部分的にアシストするために配置されており、前記電気駆動ユニット（１４０，１４２）は、当該運搬装置（１００）に対応して配置された制御装置（２００）により制御可能である、運搬装置（１００）において、前記制御装置（２００）は、当該運搬装置（１００）に対応して配置された少なくとも１つの加速度センサ（１５０）により検出されるセンサ信号（１５２）を評価することにより、当該運搬装置（１００）が移動するその時々の路床（１１４）の状態を識別し、前記制御装置（２００）による前記電気駆動ユニット（１４０，１４２）の相応する電子制御の改良を可能にするように形成されている。

Description

背景技術
本発明は、運搬装置、特にベビーカーであって、シャーシおよびユーザ用のハンドルを備えており、シャーシに、電気駆動ユニットを介して駆動可能な少なくとも１つの駆動輪が、運搬装置の、ユーザによる手動での押し動作または引き動作を少なくとも部分的にアシストするために配置されており、電気駆動ユニットは、運搬装置に対応して配置された制御装置により制御可能である、運搬装置に関する。さらに本発明は、運搬装置が移動する路床の、その時々の状態を検出する方法に関する。

従来技術から、とりわけベビーカーとして形成され、ユーザの押し動作を能動的にアシストするための電気駆動装置を有する運搬装置が周知である。このようなベビーカーの電気駆動装置の相応する電子制御を最適化するためには、ベビーカーが移動する路床の状態をその都度、可能な限り正確に検出することが望ましい。このためには様々な光学カメラ系を使用し、それらの画像を、画像評価アルゴリズムを用いて好適にはリアルタイムで評価して、様々な路床を識別する。

発明の開示
本発明が提供する運搬装置、特にベビーカーは、シャーシおよびユーザ用のハンドルを備えており、シャーシに、電気駆動ユニットを介して駆動可能な少なくとも１つの駆動輪が、運搬装置の、ユーザによる手動での押し動作または引き動作を少なくとも部分的にアシストするために配置されており、電気駆動ユニットは、運搬装置に対応して配置された制御装置により制御可能である。制御装置は、運搬装置に対応して配置された少なくとも１つの加速度センサにより検出されるセンサ信号を評価することにより、運搬装置が移動するその時々の路床の状態を識別し、制御装置による電気駆動ユニットの相応する電子制御の改良を可能にするように形成されている。

路床の状態の検出手段が丈夫であることにより、電気駆動ユニットの制御を改良もしくは最適化することができ、結果として、ユーザにとって高い操作快適性が生じる。

好適には、電気駆動ユニットは、少なくとも１つの駆動可能な駆動輪に組み込まれている。したがって、特にコンパクトな駆動ユニットの構成と同時に、所要の機械コンポーネントの減少が可能である。

１つの好適な構成では、シャーシのフロントアクスルおよび／またはリヤアクスルにそれぞれ対応して配置された少なくとも２つの駆動輪が、それぞれに対応して配置された電気駆動ユニットにより、互いに独立して駆動可能である。これにより、電気駆動装置は、運搬装置において対称もしくは両側に作用する。

好適には、少なくとも１つの加速度センサにより検出されたセンサ信号を制御装置により数値評価することで少なくとも、その状態がアスファルト、砂利、舗装路、たたき、緑地、砂、氷および／または雪の状態に少なくとも類似した複数の路床を互いに区別することが可能である。これにより、当該運搬装置は事実上、全ての既存の路床において快適性を損なうこと無く使用可能である。

１つの別の構成では、少なくとも１つの加速度センサにより検出されるセンサ信号は、少なくとも実質的に、路床に対して垂直な加速度値の、時間（ｔ）にわたる測定を可能にする。したがって、路床の状態を十分確実に検出することが可能である。

１つの別の構成では、少なくとも１つの加速度センサは、空間の３つの方向における加速度値を検出する３Ｄ加速度センサである。これにより、少なくとも１つの加速度センサを用いて、ベビーカーの、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に沿った線形加速度の他に、ベビーカーの、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を中心とした回転加速度も検出することができる。

さらに本発明は、運搬装置、特にベビーカー、特に上述したような運搬装置が移動する路床のその時々の状態を検出する方法も対象とする。本発明による方法には、
ａ）運搬装置に対応して配置された少なくとも１つの加速度センサにより、路床に対して少なくとも実質的に垂直な加速度値を検出するステップと、
ｂ）加速度値を不連続な個別周波数に分解するステップと、
ｃ）少なくともｎ個の個別周波数から合計振幅を算出するステップと、
ｄ）ステップｃ）で算出した合計振幅を、予め経験に基づき求めた、様々な路床の異なる摩擦力の、数値的に最も近い基準合計振幅に割当てて、ベビーカーが目下移動する路床を検出するステップと、
が設けられている。

したがって、実際の一連の試験により予め求められた、様々な路床における運搬装置の摩擦力に対する、計算により求められた合計振幅の簡単かつ迅速な割当てが、制御装置に記憶された、情報技術から周知のいわゆる「ルックアップ」表を用いて可能である。この表にはさらに、関係式Ｆ_ｇ＝Ｆ_Ｎ＝ｍ・ｇ（α＝０°の場合）またはＦ_Ｎ＝ｍ・ｇ・ｃｏｓ（α）（０°＜α≦９０°の場合）に基づき場合により水平方向に対する路床の傾斜角度αに関連する、運搬装置の、運搬すべき対象、例えば子供無しで通常一定の質量ｍが含まれる。

１つの技術的に有意な改良では、加速度値の、不連続な個別周波数への分解は、フーリエ変換により行われる。これにより、今日では比較的迅速に数値評価可能な計算モデルが提供されることになる。

１つの別の構成では、加速度値の合計振幅は、複数の個別周波数のｎ個の個別振幅のｎ乗を合計し、次いで数ｎで割ることにより算出される。これにより、各路床の特徴的な合計振幅値が得られる。

当該方法の１つの改良では、少なくとも経験に基づき求められた、様々な路床の異なる摩擦力の基準合計振幅が、ルックアップ表に記憶されている。これにより、路床の状態の特に迅速で精密な検出が可能である。制御装置に記憶されたルックアップ表は、好適には情報技術から十分周知の数値表である。

１つの別の技術的に有利な構成では、少なくとも、３つの空間方向における加速度値が検出される。これにより、ベビーカーの動きを時間にわたり実質的に完全に検出することが可能である。

本発明を、図示の実施例に基づき以下の説明においてより詳細に説明する。
運搬装置が移動する路床の状態を識別する手段を備えた、ベビーカーとして形成された運搬装置の側面図である。 運搬装置が移動する路床の状態を検出する、本発明による方法の流れを大幅に簡略化して示すブロック図である。

実施例の説明
図１に示す運搬装置１００は、説明および例示用にベビーカー１００として形成されており、以下「ベビーカー１００」と言う。ベビーカー１００は、好適には例えばはさみ状に折畳み可能なシャーシ１０２を有しており、シャーシ１０２には、寝台またはシート１０４が例示的に配置されている。シャーシ１０２には一般にハンドル１１０が配置されており、ハンドル１１０は、好適には高さ調節可能なＵ字形のフレームとしてもしくはユーザ（図示せず）による路床１１４上での二重矢印１１２の方向へのベビーカー１００の押し動作または引き動作用のグリップバーとして形成されている。ベビーカー１００の引き動作は、二重矢印１１２の破線部分により例示的に表されているのに対し、対応するベビーカー１００の押し動作は、二重矢印１１２の実線で示す部分により表されている。

好適には、ベビーカー１００は少なくとも３つの車輪１２０，１２２，１２４，１２６を有している。この場合、好適には、２つの車輪はリヤアクスル１３０に配置されていて、１つの車輪はフロントアクスル１２８に配置されているが、２つの車輪がフロントアクスル１２８に配置されていて、１つの車輪がリヤアクスル１３０に配置されていてもよい。シャーシ１０２には、ここでは単に例示的にのみ４つの車輪１２０，１２２，１２４，１２６が設けられており、この場合、単に見えているに過ぎない、図平面に対して手前に位置する車輪１２０，１２４が、図平面に対して奥に位置する２つの車輪１２２，１２６をそれぞれ覆い隠している。車輪１２０，１２２は、好適にはベビーカー１００のシャーシ１０２のフロントアクスル１２８の両側に取り付けられており、車輪１２４，１２６は、リヤアクスル１３０の両側に取り付けられている。少なくとも３つの車輪１２０，１２２，１２４，１２６のうち、好適には少なくとも１つの車輪は、駆動輪１３２，１３４として形成されている。少なくとも１つの駆動輪１３２，１３４は、好適には少なくとも１つの電気駆動ユニット１４０，１４２により電動モータ式に駆動可能である。この場合、少なくとも１つの駆動輪１３２，１３４は、フロントアクスル１２８および／またはリヤアクスル１３０に配置されていてもよい。好適には、少なくとも２つの車輪が駆動輪１３２，１３４として形成されている。リヤアクスル１３０に対応して配置された２つの車輪１２４，１２６は、好適にはそれぞれ駆動輪１３２，１３４として形成されており、駆動輪１３２，１３４は、好適にはユーザによるベビーカー１００の手動での押し動作または引き動作を少なくとも部分的にアシストするために用いられる。駆動輪１３２，１３４は、それぞれ好適には互いに独立して電気駆動ユニット１４０，１４２により直接に、または伝動装置（図示せず）を介して間接的に駆動可能であり、例示的にリヤアクスル１３０の領域に配置された制御装置２００もしくは調整装置により精密に調整可能である。

ここに単に例示的にのみ示す典型的なベビーカー１００の実施形態とは異なり、ベビーカー１００はスポーツカートもしくはバギーとして、または双子用ベビーカーもしくはタンデムベビーカーとして、または２シートバギーとして形成されていてもよい。それぞれに加速度ａ_ｘ，ａ_ｙ，ａ_ｚが割り当てられたｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を有する直角座標系１９９が、空間内の全ての成分の位置を具体的に示している。乗車していない空のベビーカーは一定の質量ｍを有しており、路床１１４の傾斜角度αが実質的に０°である水平な路床１１４の場合には、質量ｍからＦ_ｇ＝ｍ・ｇの最大有効重力が生じる。

フレーム１１０にユーザの力Ｆ_Ｕが作用したときに生じるベビーカー１００の運動方向とは反対の方向に作用する摩擦力Ｆ_Ｒは−二重矢印１１２の実線で示すように−水平に延在する路床１１４の場合には、重力Ｆ_ｇもしくはこの状況において同じ大きさの垂直力Ｆ_Ｎと、路床１１４の摩擦係数μとの積に等しい。結果として、摩擦力は大部分が、制御装置２００と少なくとも１つの加速度センサ１５０とにより検出され得る路床１１４の状態に左右される。

ここでは単に点線で示されているに過ぎない、僅かに傾斜した路床１１４の傾斜角度αは、ここでは約７°である。ただしこの状態では低下する有効摩擦力Ｆ_Ｒも、やはり路床１１４の摩擦係数μと、数式Ｆ_Ｎ＝ｍ・ｇ・ｃｏｓ（α）から求められ垂直力Ｆ_Ｎとの積に等しい。傾斜角度αの検出には、例えば電子傾斜センサ（図示せず）が使用されてもよく、電子傾斜センサの測定信号も、場合により引き続き評価しかつ路床１１４の状態を検出する際に考慮するために、同様に制御装置２００に送られてもよい。

ベビーカー１００は、路床１１４の状態を検出するために、好適には少なくとも１つの加速度センサ１５０を有しており、加速度センサ１５０は少なくとも、座標系１９９のｚ軸に沿って加速度値ａ_ｚを検出するように形成されている。さらに加速度センサ１５０は、それぞれが座標系１９９のｘ軸、ｙ軸ならびにｚ軸に沿った加速度値ａ_ｘ，ａ_ｙ，ａ_ｚの検出および場合により追加的に座標系１９９のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を中心とした回転加速度の測定をも可能にし、これにより電動モータ式にアシストされる押し動作および引き動作中の、空間内でのベビーカー１００の移動の完全な検出が可能になる、３Ｄ加速度センサにより実現されていてもよい。

少なくとも１つの加速度センサ１５０の電気測定信号１５２は、制御装置２００に供給され、路床１１４の状態特定の枠内で引き続き評価される。リヤアクスル１３０の一方の駆動輪１３２の領域における加速度センサ１５０の、ここでは単に例示的に示すに過ぎない位置とは異なり、加速度センサ１５０は、シャーシ１０２、寝台またはシート１０４またはベビーカー１００の別の任意の位置に配置されていてもよい。

ベビーカー１００が移動する路床１１４は、例えばアスファルト、砂利、任意の構成の舗装路、たたき、緑地、耕作地、砂、干潟、氷および／または雪であってもよい。路床１１４はさらに、任意の表面トポグラフィを有していてもよい、すなわち、例えば平坦であるか、波形であるか、部分的に傾斜しているか、凸凹であるか、または溝付けされていてもよい。

このように異なる路床１１４の状態は全て、例えば天候やユーザ等の外的な影響とは関係無く、少なくとも１つの加速度センサ１５０から供給される、少なくとも検出された、座標系１９９のｚ軸に沿った加速度値ａ_ｚの形態の測定信号が制御装置２００により当該方法に基づき評価されるだけで、確実に特定され得る。これにより、ベビーカー１００の電気的にアシストされる押し動作および引き動作において、路床１１４のその時々の目下の状態に応じて電気駆動ユニット１４０，１４２を制御もしくは調整することができ、その結果、ベビーカー１００に収容された子供およびユーザにとって可能な限り最良の走行体験もしくは可能な限り高い操作快適性が生じることになる。

指摘しておくと、運搬装置１００のベビーカーとしての構成は、単に例示的な特徴を有するものであるに過ぎず、本発明の限定を意味するものではない。よって運搬装置１００は、本発明による路床算出手段を有する任意の別の運搬装置の形式、例えば手押し車、一輪車、ごみ箱の形式で形成されていてもよい。

図２には、運搬装置、特にベビーカーが移動する路床の状態を算出する、本発明による方法の流れの簡略的なブロック図が示されている。測定曲線１７０は、第１の方法ステップａ）の手段に基づき好適には加速度センサ（図１、符号１５０参照）を用いて算出した、ベビーカーの、座標系（図１、符号１００，１９９参照）のｚ軸に沿った鉛直方向の加速度ａ_ｚの、時間ｔにわたる推移を示すものである。第２の方法ステップｂ）では、測定曲線１７０の形態の加速度値ａ_ｚの時間的な推移を、好適には高速フーリエ変換１７２（いわゆる“Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ”＝“ＦＦＴ”）を用いて、時間ｔにわたるｎ個の不連続な個別調和周波数ａ_ｋ１,...,_ｎに分解し、ここでは単に例示的にｎ＝５を選択する。個別周波数Ａ_Ｋ１,...,_５を足して重畳すると、再び測定曲線Ａ_ｚが形成されることになる。

好適には、ｎ≧２であり、ｎの最大値は、ベビーカーの制御装置に供与された計算能力により限定されているだけに過ぎない。一般に、５〜１００のｎ値だと、ベビーカーが移動する路床の状態に関して既に十分正確な結果が得られる。

第３の方法ステップｃ）では、符号１７４で示す合計数式

に基づき、高速フーリエ変換１７２の過程において測定曲線１７０の加速度値ａ_ｚから算出された、ここでは単に例示的に５つであるに過ぎない個別周波数ａ_ｋ１,...,_５から、合計振幅Ａ_Ｓの計算を行う。最後の方法ステップｄ）では、数値計算した合計振幅Ａ_Ｓに、最も近い基準振幅Ａ_Ｒ１,...,_４を割り当てる。路床の基準振幅Ａ_Ｒ１,...,_４は、広範にわたる試験に基づく経験から適宜に求められ、好適には制御装置２００内の数値表１８０もしくは「ルックアップ表」に、やはり測定技術により求められ、基準振幅Ａ_Ｒ１,...,_４に行毎に割り当てられた摩擦力Ｆ_Ｒ１,...,_４と共に記憶されている。さらに数値表１８０には、一般に一定でありかつ空のベビーカーに関係する、ベビーカーの質量ｍ_ｗが含まれている。

ここでは単に例示的に４つであるに過ぎないＡ_Ｒと、それぞれに割り当てられた、算出された摩擦力Ｆ_Ｒ１,...,_４とは、例えば状態が異なる複数の路床においてベビーカーを用いた広範にわたる走行試験に基づく経験から求めることができる。値Ｆ_Ｒ１が、例えば砂利を表すのに対し、Ｆ_Ｒ２は、例えばアスファルトもしくはタールを表しており、値Ｆ_Ｒ３が、例えば舗装された路床と見なされるのに対し、値Ｆ_Ｒ４は、実質的に平滑な、特にたたき状の路床を例示するものである。様々な路床の、実際に生じるあらゆる別の状態に対しても、相応する手法がとられる。

ここに示した実施例では、数学的な関係式１７４を用いて数値計算された合計振幅Ａ_Ｓと、表１８０の、経験に基づき決定された基準振幅Ａ_Ｒ２との間に、単に例示的であるに過ぎない一義的な最大の一致が生じ、このことから、制御装置の適切なプログラムアルゴリズムを用いて、この場合にベビーカーがアスファルトの状態の路床を移動するのかもしくはタールの状態の路床を移動するのか、ということを導出することができる。ベビーカーが最大限に電気的にアシストされた押し動作または引き動作で移動する路床の状態が一義的に特定されていると、これらの状態に適合されて改良された、ベビーカーの駆動輪の電気駆動ユニットの、好適には最適な制御もしくは調整を制御装置により行うことができ（図１、符号１００，１３２，１３４，１４０，１４２，２００参照）、その結果、ベビーカー内の子供およびユーザにとって最適な操作快適性が生ぜしめられる。

合計振幅Ａ_Ｓの計算およびベビーカーが移動する、その時々の目下の路床の検出は、好適にはリアルタイムで行われ、その結果、電気駆動ユニット１４０，１４２が媒介するベビーカーの走行特性が適切に適合されることにより、制御装置２００による電気駆動ユニット１４０，１４２の調整は、時間的に急変する路床の状態にも反応することができる。

Claims (11)

1. 運搬装置（１００）、特にベビーカーであって、シャーシ（１０２）およびユーザ用のハンドル（１１０）を備えており、前記シャーシ（１０２）に、電気駆動ユニット（１４０，１４２）を介して駆動可能な少なくとも１つの駆動輪（１３２，１３４）が、当該運搬装置（１００）の、ユーザによる手動での押し動作または引き動作を少なくとも部分的にアシストするために配置されており、前記電気駆動ユニット（１４０，１４２）は、当該運搬装置（１００）に対応して配置された制御装置（２００）により制御可能である、運搬装置（１００）において、
   前記制御装置（２００）は、当該運搬装置（１００）に対応して配置された少なくとも１つの加速度センサ（１５０）により検出されるセンサ信号（１５２）を評価することにより、当該運搬装置（１００）が移動するその時々の路床（１１４）の状態を識別し、前記制御装置（２００）による前記電気駆動ユニット（１４０，１４２）の相応する電子制御の改良を可能にするように形成されていることを特徴とする、運搬装置（１００）。
2. 前記電気駆動ユニット（１４０，１４２）は、前記少なくとも１つの駆動可能な駆動輪（１３２，１３４）に組み込まれている、請求項１記載の運搬装置。
3. 前記シャーシ（１０２）のフロントアクスル（１２８）および／またはリヤアクスル（１３０）にそれぞれ対応して配置された少なくとも２つの駆動輪（１３２，１３４）が、それぞれに対応して配置された電気駆動ユニット（１４０，１４２）により、互いに独立して駆動可能である、請求項１または２記載の運搬装置。
4. 前記少なくとも１つの加速度センサ（１５０）により検出されたセンサ信号（ａ_ｚ）を前記制御装置（２００）により数値評価することで少なくとも、その状態がアスファルト、砂利、舗装路、たたき、緑地、砂、氷および／または雪の状態に少なくとも類似した複数の路床（１１４）を互いに区別することが可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の運搬装置。
5. 前記少なくとも１つの加速度センサ（１５０）により検出される前記センサ信号（ａ_ｚ）は、少なくとも実質的に、前記路床（１１４）に対して垂直な加速度値（ａ_ｚ）の、時間（ｔ）にわたる測定を可能にする、請求項１から４までのいずれか１項記載の運搬装置。
6. 前記少なくとも１つの加速度センサ（１５０）は、空間の３つの方向における加速度値（ａ_ｘ，ａ_ｙ，ａ_ｚ）を検出する３Ｄ加速度センサである、請求項１から５までのいずれか１項記載の運搬装置。
7. 特に請求項１から６までのいずれか１項記載の運搬装置（１００）、特にベビーカーが移動する路床（１１４）のその時々の状態を検出する方法において、
   ａ）前記運搬装置（１００）に対応して配置された少なくとも１つの加速度センサ（１５０）により、前記路床（１１４）に対して少なくとも実質的に垂直な加速度値（ａ_ｚ）を検出するステップと、
   ｂ）前記加速度値（ａ_ｚ）を不連続な個別周波数（ａ_ｋ１,...,_ｎ）に分解するステップ、
   ｃ）少なくともｎ個の個別周波数（ａ_ｋ１,...,_ｎ）から合計振幅（Ａ_Ｓ）を算出するステップと、
   ｄ）ステップｃ）で算出した前記合計振幅（Ａ_Ｓ）を、予め経験に基づき求めた、様々な路床（１１４）の異なる摩擦力（Ｆ_Ｒ）の、数値的に最も近い基準合計振幅（Ａ_Ｒ）に割当てて、前記運搬装置（１００）が目下移動する路床（１１４）を検出するステップと、
   を特徴とする、方法。
8. 前記加速度値（ａ_ｚ）の、不連続な個別周波数（ａ_ｋ１,...,_ｎ）への前記分解は、フーリエ変換（１７２）により行われる、請求項７記載の方法。
9. 前記加速度値（ａ_ｚ）の前記合計振幅（Ａ_Ｓ）は、複数の前記個別周波数（ａ_ｋ１,...,_ｎ）のｎ個の個別振幅（ａ_ｋ）のｎ乗を合計し、次いで数ｎで割ることにより算出される、請求項８記載の方法。
10. 少なくとも経験に基づき求められた、様々な路床（１１４）の異なる摩擦力（Ｆ_Ｒ）の前記基準合計振幅（Ａ_Ｒ）は、ルックアップ表（１８０）に記憶されている、請求項９記載の方法。
11. 少なくとも、３つの空間方向における加速度値（ａｘ，ａｙ，ａｚ）が検出されかつ評価される、請求項７から１０までのいずれか１項記載の方法。

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