MXPA02002217A - Sistema estabilizador de vehiculo que tiene soporte en pivote. - Google Patents

Sistema estabilizador de vehiculo que tiene soporte en pivote.

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Abstract

Un vehiculo de equilibrio que soporta un conductor sobre un soporte tal como un asiento a manera de permitir que la posicion del centro de gravedad del vehiculo varie a traves de movimiento del soporte; el movimiento del soporte provee adicionalmente control de un impulsor que impulsa el .vehiculo en respuesta en la posicion del centro de gravedad; de esta forma, el vehiculo es capaz de control por inclinacion de un conductor sentado.

Description

SISTEMA ESTABILIZADOR DE VEHÍCULO QUE TIENE SOPORTE EN PIVOTE CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un vehículo personal de equilibrio que tiene un soporte para un sujeto humano, el soporte siendo pivotable con el fin de permitir que el sujeto sea soportado en un ángulo deseado con respecto a elementos del vehículo que hacen contacto con el piso.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los vehículos personales pueden ser autoimpulsados y pueden ser guiados por el usuario, y además, pueden causar estabilización en uno o ambos de los planos longitudinal o de izquierda a derecha, como cuando no más de dos ruedas están en contacto con el piso al mismo tiempo. Los vehículos de esta clase pueden ser operados en un modo en el cual el movimiento del vehículo, incluyendo aceleración (tanto lineal como de giro), es controlado parcial o completamente mediante inclinación del vehículo como es ocasionado por un sujeto que va sobre el vehículo. Varios de estos vehículos se describen en la patente de E.U.A. No. 5,971 ,091 la cual se incorpora a la presente como referencia.
Dichos vehículos de equilibrio pueden carecer de estabilidad estática. Haciendo referencia por ejemplo a la figura 1A, en donde se muestra un transportador personal de la técnica anterior y se designa generalmente con el número 18, un sujeto 10 se para sobre una plataforma de soporte 12 y sostiene un mango 14 sobre un manubrio 16 unido a la plataforma 12, de modo que el vehículo 18 de esta modalidad puede ser operado en una manera análoga a una patineta. Se puede proveer un bucle de servocontrol para que la inclinación del sujeto dé como resultado la aplicación de par de torsión a la rueda 20 alrededor de eje 22, ocasionando así una aceleración del vehículo. Sin embargo, el vehículo 18, es estáticamente inestable, y con la operación ausente del bucle de servocontrol para mantener estabilidad dinámica, el sujeto 10 ya no podrá ser soportado en una posición vertical y se caerá de la plataforma 12. En la figura 1B, se muestra otro vehículo de equilibrio de la técnica anterior y se designa generalmente con el número 24. El vehículo personal 24 comparte las características del vehículo 12 de la figura 1A, es decir, una plataforma de soporte 12 para soportar al sujeto 10 y mango 14 sobre el manubrio 16 unido a la plataforma 12, de modo que el vehículo 18 de esta modalidad también puede ser operado de una manera análoga a una patineta. La figura 2 muestra que mientras el vehículo 24 puede tener agrupaciones 26 cada una teniendo una pluralidad de ruedas 28, el vehículo 24 permanece estáticamente inestable, y con la operación ausente de un bucle de servocontrol para mantener la estabilidad dinámica, el sujeto 10 ya no podrá ser soportado en una posición vertical y puede caer de la plataforma 12.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, se provee uri dispositivo para transportar a un sujeto humano sobre una superficie. El dispositivo tiene una plataforma que define un plano longitudinal que soporta una carga incluyendo el sujeto humano. El dispositivo también tiene un módulo que hace contacto con el piso que incluye un elemento que hace contacto con el piso acoplado de manera móvil a la plataforma. La plataforma y módulo que hace contacto con el piso son componentes de un ensamble, y la posición del centro de gravedad del ensamble está definida con respecto al elemento que hace contacto con el piso. El dispositivo también tiene un soporte para sostener al sujeto, en donde el soporte está acoplado a la plataforma de tal manera que permite variación en el plano longitudinal de la posición del centro de gravedad. Además, el dispositivo tiene un impulsor, acoplado con el módulo que hace contacto con el piso, para suministrar energía al módulo que hace contacto con el piso en respuesta a la posición del centro de gravedad. De acuerdo con modalidades alternas de la presente invención, el soporte incluye un asiento. El soporte puede estar acoplado a la plataforma en un pivote orientado para permitir movimiento del soporte alrededor de un eje sustancialmente transversal al plano longitudinal. El dispositivo puede tener un manubrio, unido a la plataforma, que tiene un mango aproximadamente a la altura de la cintura del sujeto, de modo que el dispositivo puede ser operado en una manera análoga a una patineta. El módulo que hace contacto con el piso puede estar caracterizado por una región de contacto con el piso y el soporte puede tener un elemento articulado, desviado para soportar una porción del peso del sujeto, y el soporte puede tener una región de estabilidad local sustancialmente encima de la región de contacto con el piso del módulo que hace contacto con el piso. De acuerdo con una modalidad adicional de la invención, se provee un dispositivo para cargar a un usuario, en donde el dispositivo tiene una plataforma y un soporte de usuario que tiene una posición definida con respecto a la plataforma y acoplado a la plataforma de tal manera que el usuario puede variar la posición del soporte con respecto a la plataforma durante operación normal del dispositivo. El dispositivo también un impulsor motorizado que impulsa la plataforma sobre una superficie subyacente a través de movimiento de por lo menos un elemento que hace contacto con el piso y un controlador, acoplado al impulsor motorizado, para regular la operación del impulsor motorizado por lo menos en respuesta a la posición del soporte de usuario. De acuerdo con otra modalidad adicional de la invención, se provee un dispositivo para transportar a un usuario sentado. El dispositivo tiene una plataforma para soportar una carga que incluye el usuario sentado, un módulo que hace contacto con el piso montado en la plataforma que impulsa la plataforma con respecto a una superficie subyacente, y un impulsor, acoplado al módulo que hace contacto con el piso, para suministrar energía al módulo que hace contacto con el piso de una manera controlada solamente por inclinación del usuario.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se entenderá más fácilmente con referencia a la siguiente descripción, tomada junto con los dibujos anexos, en los cuales: La figura 1A es una vista lateral de un vehículo dinámicamente equilibrado de ia técnica anterior del tipo en el cual se puede emplear de manera conveniente una modalidad de la invención; la figura 1 B es una vista lateral de otro vehículo dinámicamente equilibrado de la técnica anterior del tipo en el cual se puede emplear de manera conveniente una modalidad de la invención; la figura 2 es una vista lateral de un vehículo dinámicamente equilibrado que tiene un soporte pivotable articulado de acuerdo con una modalidad de la invención; la figura 3 es una vista lateral del vehículo dinámicamente equilibrado de la figura 2 que muestra el soporte pivotable articulado en una configuración parcialmente plegada; y la figura 4A es una vista lateral de un vehículo dinámicamente equilibrado que muestra un soporte pivotable articulado en una modalidad adicional de la presente invención; la figura 4B es otra vista lateral de la modalidad de la figura 4A que muestra dos posiciones del soporte pivotable; la figura 5A es una vista lateral de un soporte pivotable que tiene una posición de equilibrio central de acuerdo con una modalidad adicional de presente invención; la figura 5B es otra vista lateral de la modalidad de la figura 5A que muestra detalle de una disposición de una leva seguidora.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES PREFERIDAS Haciendo referencia a la figura 1A, el vehículo 18 de equilibrio de la técnica anterior no provee un asiento para el sujeto 10 que utiliza el vehículo. El sujeto se para sobre una plataforma 12 y sostiene un mango 14 sobre el manubrio 16 unido a la plataforma 12, de modo que el vehículo de esta modalidad se puede operar de una manera análoga a una patineta. El avance del vehículo se puede detectar y compensar en el bucle de servocontrol, de modo de que si el sujeto se inclina hacia delante, el vehículo se moverá hacia delante, e igualmente, la inclinación en otras direcciones puede ocasionar movimiento correspondiente del vehículo. En consecuencia, una inclinación hacia delante ocasionará movimiento hacia delante; una feciinación hacia atrás ocasionará movimiento hacia atrás. Se pueden proveer transductores de fuerza adecuados para detectar la inclinación hacia la izquierda y hacia la derecha y controles relacionados provistos para ocasionar giro a la izquierda y derecha como resultado de la inclinación detectada. La inclinación también se puede detectar utilizando sensores de proximidad. Asimismo, el vehículo de esta modalidad puede estar equipado con un interruptor accionado con el pie (o con fuerza) para activar el vehículo, de tal manera que el interruptor está cerrado para encender el vehículo automáticamente cuando el sujeto se para sobre la plataforma 12. Haciendo referencia ahora a la figura 2, se muestra un vehículo personal 30 del tipo en el cual el avance del vehículo se puede detectar y compensar mediante aplicación de par de torsión a una o más ruedas 32 (u otros elementos que hacen contacto con el piso) mediante operación de un bucle de servocontrol (no mostrado) y accionador de rueda (no mostrado), de modo que si el sujeto 10 se inclina hacia delante, se ocasiona que el vehículo se mueva hacia delante. Se entenderá que ia plataforma 12 no está necesariamente acoplada de manera directa a la rueda 32. La inclinación del vehículo no se cancela necesariamente durante operación ordinaria del vehículo, de modo que se puede conseguir movimiento y aceleración sostenidos. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, se provee un asiento 34 para soportar una porción del peso del sujeto 10. El sujeto 10 puede incluso variar la posición de su centro de gravedad, y la posición del centro de gravedad 36 de la combinación del vehículo 30 y sujeto mientras que el asiento 34 continúa soportando una porción del peso del sujeto en virtud de la capacidad de pivote del asiento 34 con respecto a la plataforma 12. Se entenderá que dentro del alcance de la presente invención, como aquí se describe y como se reclama en las reivindicaciones anexas, la rueda 32 puede girar alrededor de un solo eje, o de manera alternativa, alrededor de un eje que puede variar en orientación, en la manera de una bola unitaria. < El asiento 34 puede estar acoplado a la plataforma 12 a través de una variedad de mecanismos. De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, el asiento 34 está acoplado a la plataforma 12 a través del enlace 38, acoplado el mismo en pivote a la plataforma 12, y acoplado al asiento 34 en articulación de rodilla 40. El soporte articulado que comprende el asiento 34 y enlace 38, puede estar desviado por una disposición de resorte (no mostrada) o su equivalente a manera de contrarrestar el peso del sujeto. La figura 13 muestra el asiento 34 deprimido en articulación de rodilla 40 con respecto al enlace 38. Además, el pivote 42 se muestra acoplando el enlace 38 a la plataforma de soporte 12 en una manera tal para restringir el enlace 38 de movimiento longitudinal alrededor de un eje sustancialmente transversal al plano longitudinal. La disposición de resorte (no mostrada) puede incluir cualquier medio, tal como un resorte en espiral o un resorte de gas, conocido por desviar el mecanismo de soporte para soportar alguna fracción del peso del sujeto. Además, los mecanismos conocidos en la técnica para proveer ? lación del asiento 34 en una dirección longitudinal para trasladar el peso del sujeto 10 con respecto al elemento que hace contacto con el piso 32, están dentro del alcance de la presente invención. Una alternativa al asiento plegable de articulación de la modalidad de la figura 3, se describe con referencia a la figura 4A. Se muestra un vehículo personal de equilibrio 44 en el cual el asiento 34 puede estar en pivote con respecto a la plataforma de soporte 12 por medio de un mecanismo de soporte de asiento designado generalmente con el número 46. El soporte del asiento 46 tiene dos elementos substancialmente lineales 48, los cuales giran en pivote alrededor del pivote 50 a través de los cuales los elementos lineales 48 están acoplados a la plataforma 12. Los elementos lineales 48 están acoplados al asiento 34 en los pivotes 52. Un sujeto sentado en el asiento 34 puede trasladar su peso, y por lo tanto el centro de gravedad de la combinación de vehículo y sujeto, al mover el asiento 34 en una dirección longitudinal. La figura 4B muestra el asiento plegable de articulación de la figura 4A en dos posiciones: la posición designada 54 coloca el centro de gravedad del vehículo, incluyendo el conductor, substancialmente encima de la región de contacto del elemento que hace contacto con el piso 20 (mostrada en la figura 4A) con el piso. El asiento 34 también puede ser plegado hacia arriba en dirección al manubrio 16 como en la posición designada con el número 56. En la modalidad mostrada en las figuras 4A y 4B, el asiento 34 está más alto, y de esta forma posee la mayor energía potencial, en la posición central 54.
Haciendo referencia a la figura 5A, de acuerdo con otras modalidades de la presente invención, se provee estabilidad al asegurar que la posición central del usuario sentado, substancialmente encima del eje 22, es una posición estable, es decir, una posición caracterizada con un mínimo local de energía potencial. De esta forma, con respecto a la posición central designada con el número 54, el asiento 34 se desplaza de la plataforma 12, y de esta manera más alto sobre el nivel del piso, a medida que el asiento 34 es movido en virtud del conductor que se mueve ya sea en la dirección delantera 60 o en una dirección a popa 62. De acuerdo con la modalidad ilustrada en la figura 5A, el asiento 34 está soportado por una disposición sustancialmente trilateral 64 de enlaces. El brazo 66 gira en pivote alrededor de un punto de pivote 68 fijo con respecto a la plataforma 12, mientras que el enlace 70 acopla el brazo 66 con el asiento 34. El enlace 72, sustancialmente paralelo al enlace 70, soporta el asiento 34 en una orientación sustancialmente horizontal en su posición central 54. El tercer lado de la disposición trilateral 64 está formado por el enlace 74. El enlace 74, como se muestra con más detalle en la figura 5B, puede ser un elemento rígido o un elemento de suspensión, como se muestra, que contiene un resorte de gas 76 el cual sirve para amortiguar el asiento 34 con respecto a vibración transmitida desde la superficie de carretera a través de la plataforma 12. El enlace 74 está acoplado al seguidor de leva 78 el cual conduce la superficie de leva 80 a manera de proveer una cavidad 82 de estabilidad en el centro de movimiento del asiento 34. Si el asiento 34 se mueve de manera longitudinal, el seguidor de leva 78 es accionado hacía arriba de la leva 80, incrementando así la altura del asiento 34 con relación a la plataforma 12 y con relación a su posición de estabilidad en el centro. Esto reduce el esfuerzo requerido del conductor para mantener una posición del cuerpo centrada, permitiendo así de manera conveniente que el conductor mantenga una posición más relajada y que momentáneamente remueva sus manos de la guía. Se entenderá que otras configuraciones mecánicas que proveen que el asiento 34 se eleve, a medida que el asiento 34 se mueva ya sea hacia delante o hacia atrás de su posición central 54 en donde el centro de gravedad del vehículo y conductor está sustancialmente sobre la región de contacto del vehículo con el piso, están dentro del alcance la presente invención como se reclama en las reivindicaciones anexas. Las modalidades descritas de la invención pretenden ser simplemente ejemplos y serán evidentes numerosas variaciones y modificaciones para los expertos en la técnica. Todas esas variaciones y modificaciones pretenden estar dentro del alcance de la presente invención como se define en la reivindicaciones anexas.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES
1.- Un dispositivo para transportar a un sujeto humano sobre una superficie, el dispositivo comprende: a. una plataforma que define un plano longitudinal, la plataforma soportando una carga que incluye el sujeto humano; b. un módulo que hace contacto con el piso, que incluye un elemento que hace contacto con el piso acoplado de manera móvil a la plataforma, la plataforma y el módulo que hace contacto con el piso siendo componentes de un ensamble que tiene un centro de gravedad, el centro de gravedad teniendo una posición definida con respecto al elemento que hace contacto con el piso; c. un soporte para soportar al sujeto, el sujeto acoplado a la plataforma de tal manera que permite variación de la posición del centro de gravedad en el plano longitudinal a través de movimiento del soporte; y d. un impulsor, acoplado al módulo que hace contacto con el piso, para suministrar energía al módulo que hace contacto con el piso en respuesta a la posición del centro de gravedad.
2.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el soporte incluye un asiento.
3.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el soporte está acoplado a la plataforma en un pivote orientado para permitir movimiento del soporte alrededor de un eje sustancialmente transversal al plano longitudinal.
4.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente un manubrio, fijo a la plataforma, que tiene un mango aproximadamente a la altura de la cintura del sujeto, de modo que el dispositivo puede ser operado en una manera análoga a una patineta
5.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el soporte incluye un elemento articulado, desviado para soportar una porción del peso del sujeto.
6.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el módulo que hace contacto con el piso está caracterizado con una región de contacto con el piso, y en donde el soporte tiene una posición de estabilidad local sustancialmente encima de la región de contacto con el piso del módulo que hace contacto con el piso.
7.- Un dispositivo para cargar a un usuario, el dispositivo comprende: a. una plataforma; b. un soporte de usuario que tiene una posición definida con respecto a la plataforma y acoplada a la plataforma de tal manera que el usuario puede variar la posición del soporte con respecto a la plataforma durante la operación normal del dispositivo; o un impulsor motorizado que impulsa la plataforma sobre una superficie subyacente a través de movimiento de por lo menos un elemento que hace contacto con el piso; y d. un controlador, acoplado al impulsor motorizado, para regular la operación del impulsor motorizado, por lo menos en respuesta a la posición de soporte del usuario.
8.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque la posición del soporte con respecto a la plataforma se puede variar mediante inclinación del usuario.
9.- Un dispositivo para transportar a un usuario sentado, el dispositivo comprende: a. una plataforma para soportar una carga que incluye al usuario sentado; b. un módulo que hace contacto con el piso montado en la plataforma que impulsa la plataforma con respecto a una superficie subyacente; o un impulsor, acoplado al módulo que hace contacto con el piso, para suministrar energía al módulo que hace contacto con el piso en una manera controlada solamente por inclinación del usuario.
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