DE102015014845B3 - Fußfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fußfahrzeug, insbesondere ein Paar von Fußfahrzeugen, das jeweils ein Antriebsmittel beinhaltet, bestehend aus mindestens einem Elektromotor, mindestens einem Getriebe und mindestens einer Energiespeichereinheit. Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es mittels der Fahrwerksstellung beziehungsweise Fußstellung der beiden Füße des Fahrers relativ zueinander, insbesondere in Fahrtrichtung F, die Antriebsmittel zu steuern um ein intuitiv steuerbares Fußfahrzeug anzugeben. Für die so geartete Abstandsmessung weist das Steuerungsmittel mindestens drei, vorzugsweise vier, Transpondereinheiten auf, damit über eine Signallaufzeitmessung und/oder Signalphasenverschiebung über das Prinzip der Trilateration der Abstand der Fahrwerke zueinander in Fahrtrichtung und somit die Fahrwerksstellung/Fußstellung des Fahrers ermittelt werden kann. Insbesondere ist es von Vorteil, dass die Relativbewegung der Fußfahrzeuge, durch den Fahrer auch zur Unterstützung der Vorwärtsbewegung genutzt werden kann. Die Steuerung kann zwischen dem Antrieb durch die Abstandssteuerung und der fahrerunterstützten Beschleunigung unterscheiden. Hierdurch wird weniger Energie verbraucht, da der Fahrer durch seine Bewegung die Antriebsmittel unterstützt oder das Beschleunigen zumindest überwiegend, vorzugsweise vollständig übernimmt bis zu einer eingestellten oder einstellbaren Geschwindigkeit. Umgekehrt kann beim Bremsen ein Aufladen einer Energiespeichereinheit zur weiteren Verbesserung der Energieeffizienz des Fußfahrzeugs genutzt werden.The present invention relates to a foot vehicle, in particular a pair of foot vehicles, each including a drive means, comprising at least one electric motor, at least one transmission and at least one energy storage unit. The basic idea of the present invention is to control the drive means by means of the chassis position or foot position of the two feet of the driver relative to one another, in particular in the direction of travel F, in order to specify an intuitively controllable foot vehicle. For the distance measurement of this kind, the control means has at least three, preferably four, transponder units, so that the distance of the running gear relative to one another in the direction of travel and thus the chassis position / foot position of the driver can be determined via a signal propagation time measurement and / or signal phase shift via the principle of trilateration. In particular, it is advantageous that the relative movement of the foot vehicles, by the driver can also be used to support the forward movement. The controller may distinguish between the drive by the distance control and the driver-assisted acceleration. As a result, less energy is consumed because the driver supports the drive means by its movement or accelerating at least predominantly, preferably completely takes over up to a set or adjustable speed. Conversely, during braking, charging of an energy storage unit can be used to further improve the energy efficiency of the foot vehicle.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fußfahrzeug gemäß Patentanspruch 1.The present invention relates to a foot vehicle according to
Im Stand der Technik sind einige Fußfahrzeuge offenbart, die Antriebsmittel aufweisen. Die
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein intuitiv steuerbares Fußfahrzeug anzugeben.The object of the present invention is therefore to specify an intuitively controllable foot vehicle.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmalen. Bei Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.This object is achieved with the features of
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es mittels der Fahrwerksstellung beziehungsweise Fußstellung der beiden Füße des Fahrers relativ zueinander, insbesondere in Fahrtrichtung F, die Antriebsmittel zu steuern.The basic idea of the present invention is to control the drive means by means of the chassis position or foot position of the two feet of the driver relative to one another, in particular in the direction of travel F.
Ein alternativer Erfindungsgedanke besteht darin, ein Bezugsfahrwerk für ein gegenüber den Fußfahrzeugen externes Steuerungsmittel zu definieren, das durch den Fahrer bedient oder getragen wird, wobei die Fahrgeschwindigkeit bzw. Antriebsgeschwindigkeit oder Beschleunigung oder Abbremsung durch Anordnung und Änderung der Anordnung des Steuerungsmittels relativ zu dem Bezugsfahrwerk steuerbar ist. Die Antriebsgeschwindigkeit oder Beschleunigung oder Abbremsung wird durch ein Antriebsmittel übertragen, welches auf mindestens ein Fahrwerk des Fußfahrzeugs, vorzugsweise auf beide Fahrwerke, einwirkt. Die Steuerung des Antriebsmittels erfolgt somit intuitiv durch Körperverlagerung, sodass nach kurzer Übungszeit eine sichere Steuerung des Fußfahrzeugs möglich ist.An alternative inventive concept is to define a reference undercarriage for an external control means, operated or carried by the driver, whereby the driving speed or acceleration or deceleration is controllable by arranging and changing the arrangement of the control means relative to the reference suspension is. The drive speed or acceleration or deceleration is transmitted by a drive means, which acts on at least one chassis of the foot vehicle, preferably on both trolleys. The control of the drive means is thus intuitive by body displacement, so that after a short exercise time, a secure control of the foot vehicle is possible.
Die Steuerung des Fußfahrzeugs erfolgt somit insbesondere unabhängig von einer Nickbewegung (Kippbewegung um die Fahrwerksachse), da diese besonders von spontanen Ausgleichsbewegungen zur Gleichgewichtsbildung abhängig sind und nur der Gewährleistung eines sicheren Standes dienen sollen.The control of the foot vehicle is thus in particular independent of a pitching motion (tilting movement about the suspension axle), since these are particularly dependent on spontaneous compensatory movements for equilibrium formation and are only intended to ensure a secure state.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Lenkung durch Neigung des Fußes des Fahrers um die Längsachse (in Fahrrichtung F verlaufend), insbesondere durch mittels Druckausübung durch den Fuß des Fahrers induzierte elastische Verformung mindestens einer der Plattformen. Durch die Neigung und elastische Verformung erfolgt eine winklige Anordnung der Fahrwerksachsen dieser Plattform.According to an advantageous embodiment of the invention, steering takes place by tilting the foot of the driver about the longitudinal axis (running in the direction of travel F), in particular by means of pressure exerted by the driver's foot induced elastic deformation of at least one of the platforms. Due to the inclination and elastic deformation is an angular arrangement of the chassis axles of this platform.
Das Antriebsmittel besteht insbesondere aus mindestens einem Elektromotor, mindestens einem Getriebe und mindestens einer Energiespeichereinheit, wobei vorzugsweise jedem Fahrwerk des Fußfahrzeugs ein eigenes Antriebsmittel zugeordnet ist.The drive means consists in particular of at least one electric motor, at least one transmission and at least one energy storage unit, wherein preferably each chassis of the foot vehicle is assigned its own drive means.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist für die Anordnung des Bezugsfahrwerks zum Steuerungsmittel eine Nullposition eingestellt oder einstellbar bzw. kalibrierbar, bei der das Antriebsmittel neutral gestellt wird oder von den Fahrwerken entkoppelt wird. Auf diese Weise ist ein gleitendes Fahren, auch „Segeln” genannt, ohne Antrieb möglich, sodass energiesparend gefahren werden kann, sofern dies gewünscht ist, beispielsweise bei Bergabfahrt oder bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit.According to an advantageous embodiment of the invention, a zero position is set or adjustable or calibrated for the arrangement of the reference gear to the control means, in which the drive means is neutralized or decoupled from the chassis. In this way, a sliding driving, also called "sailing", without drive possible, so that energy-saving can be driven, if desired, for example, when driving downhill or when reaching a certain speed.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Relativbewegung des Steuerungsmittels, insbesondere des weiteren Fahrwerks, durch den Fahrer zur Unterstützung der Vorwärtsbewegung genutzt werden kann. Die Steuerung erfolgt somit instinktiv auf die richtige Art und Weise und kann zwischen dem Antrieb durch die Abstandssteuerung und der fahrerunterstützten Beschleunigung unterscheiden. Die Unterscheidung der Fahrmodi erfolgt insbesondere softwaretechnisch über die Messung der Beschleunigungswerte über Beschleunigungssensoren und/oder über die Messung der Fahrgeschwindigkeit über die Drehzahl des Getriebes und/oder der Fahrachsen und/oder über das Einstellen eines entsprechenden Fahrmodus über ein Bediengerät, insbesondere ein smartphone. Insbesondere erfolgt die Steuerung in der Art, dass das Antriebsmittel erst ab dem Erreichen einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit einsetzt. Hierdurch wird weniger Energie verbraucht, da der Fahrer durch seine Bewegung die Antriebsmittel unterstützt oder das Beschleunigen zumindest überwiegend, vorzugsweise vollständig übernimmt bis zu einer eingestellten oder einstellbaren Geschwindigkeit. Umgekehrt kann beim Bremsen ein Aufladen einer Energiespeichereinheit zur weiteren Verbesserung der Energieeffizienz des Fußfahrzeugs genutzt werden.In particular, it is advantageous if the relative movement of the control means, in particular of the other running gear, can be used by the driver to support the forward movement. The control is thus instinctively in the right way and can distinguish between the drive by the distance control and the driver-assisted acceleration. The differentiation of the driving modes is effected in particular by software technology via the measurement of the acceleration values via acceleration sensors and / or via the measurement of the driving speed via the rotational speed of the transmission and / or the travel axes and / or via the setting of a corresponding driving mode via an operating device, in particular a smartphone. In particular, the control takes place in such a way that the drive means only starts when a certain driving speed has been reached. As a result, less energy is consumed because the driver by its movement, the drive means supports or accelerates at least predominantly, preferably completely takes over up to a set or adjustable speed. Conversely, during braking, charging of an energy storage unit can be used to further improve the energy efficiency of the foot vehicle.
Beim Erreichen der Geschwindigkeit Null, also beim vollständigen Stillstand, geht das Antriebsmittel vorzugsweise in einen energiesparenden Modus, der erst durch erneutes Betätigen der Räder durch fahrerunterstütztes Beschleunigen oder durch Beschleunigen über die Abstandssteuerung der zwei Fahrwerke aufgehoben wird. Dieser Ansatz entspricht der Start/Stop-Funktion im Automobilbereich.When the speed reaches zero, that is to say when the vehicle is at a complete standstill, the drive means preferably goes into an energy-saving mode, which is canceled only by renewed actuation of the wheels by driver-assisted acceleration or by acceleration via the distance control of the two running gears. This approach corresponds to the start / stop function in the automotive sector.
Des Weiteren kann durch die Überwachung des Abstandes, der Geschwindigkeiten und der Beschleunigungswerte der Fußfahrzeuge in Fahrtrichtung und einem Setzen von Obergrenzen ein mögliches „Ausrutschen” des Fahrers detektiert werden und durch einen Eingriff in die Regelung der Antriebe durch gezieltes Beschleunigen oder Abbremsen einzelner Fahrwerke eine Gegenkraft eingeleitet werden um einen Unfall zu verhindern. Dieser Ansatz kann mit den Stabilisierungsprogrammen im Automobilbereich verglichen werden.Furthermore, by monitoring the distance, the speeds and the acceleration values of the foot vehicles in the direction of travel and setting upper limits, a possible "slipping" of the driver can be detected and an intervention in the regulation of the drives by specifically accelerating or braking individual suspensions be initiated to prevent an accident. This approach can be compared with the stabilization programs in the automotive sector.
Für eine längere Stehphase oder auch ein Treppensteigen mit den Schuhen kann das Getriebe und damit die freie Bewegung der Rollen durch eine Einstellung über das externe Bediengerät oder einen Schalter am Fußfahrzeug blockiert werden.For a longer standing phase or even climbing stairs with the shoes, the gearbox and thus the free movement of the rollers can be blocked by a setting via the external operating device or a switch on the foot vehicle.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Fußfahrzeug verschiedene Fahrstufen auf, die durch den Fahrer gemäß seinem Können und seinem Sicherheitsempfinden frei wählbar sind um die Steuerungsparameter wie z. B. maximale Beschleunigung und Geschwindigkeit einzustellen Bevorzugt weist das Steuerungsmittel mindestens drei, vorzugsweise vier, Transpondereinheiten auf, damit über eine Signallaufzeitmessung und/oder Signalphasenverschiebung der Abstand der Fahrwerke zueinander in Fahrtrichtung und somit die Fahrwerksstellung/Fußstellung des Fahrers ermittelt werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, the foot vehicle on different speed levels, which are freely selectable by the driver according to his ability and his sense of security to the control parameters such. B. maximum acceleration and speed Preferably, the control means has at least three, preferably four, transponder units, so that the distance of the trolleys to each other in the direction of travel and thus the chassis position / foot position of the driver can be determined via a signal delay measurement and / or signal phase shift.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist jedes Fahrwerk eine Plattform zur, insbesondere durch eine Rastverbindung gekoppelten, Aufnahme eines Schuhs des Fahrers auf. Bei der Rastverbindung kann insbesondere auf bestehende Systeme zurückgegriffen werden, sodass eine Kopplung von vorhandenen Schuhen des Fahrers ermöglicht wird.In a further advantageous embodiment of the invention, each chassis has a platform for, in particular coupled by a latching connection, receiving a shoe of the driver. In the locking connection can be used in particular on existing systems, so that a coupling of existing shoes of the driver is made possible.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the description of preferred embodiments and from the drawings. These show in:
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, identical or equivalent components are identified by the same reference numerals.
In
Soweit nichts anderes gesagt ist, gilt für ein zweites Fahrwerk
Das Fahrwerk
Die Antriebsmittel
Weiterhin weisen die Fahrwerke
Die Transpondereinheiten
Eine Steuerungseinheit
An Hand der durch die Transpondereinheiten
Ein vorzugsweise vorgesehener vierter Transponder wird für die gleiche Abstandsmessung als redundante Information eingesetzt, um aus Sicherheitsgründen permanent die Plausibilität der Steuerungsparameter zu überwachen. Zusätzlich kann zur Redundanzbildung parallel die Logik des Bezugsfahrwerkes noch umgedreht werden.A preferably provided fourth transponder is used for the same distance measurement as redundant information to permanently monitor the plausibility of the control parameters for security reasons. In addition, the logic of the reference undercarriage can be reversed in parallel to build redundancy.
Zum Start des Fahrbetriebes werden die Fahrwerke
Das erste Fahrwerk
Wird der Abstand d verringert, wird die Beschleunigung a entsprechend reduziert, bis die Fahrwerke
Wird das zweite Fahrwerk
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Abstandskorridor, insbesondere von –10 cm < d < 10 cm, vorzugsweise –5 cm < d < 5 cm, definiert, innerhalb dessen die Antriebsmittel oder ein Getriebe entkoppelt sind.According to an advantageous embodiment, a distance corridor, in particular of -10 cm <d <10 cm, preferably -5 cm <d <5 cm, defined within which the drive means or a transmission are decoupled.
Anstelle des zweiten Fahrwerks (
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erstes Fahrwerk/Bezugsfahrwerkfirst chassis / reference chassis
- 22
- zweites Fahrwerksecond chassis
- 33
- Antriebsmitteldrive means
- 44
- Steuerungseinheitcontrol unit
- 55
- Transpondereinheitentransponder units
- 6, 76, 7
- Plattformenplatforms
- 8, 98, 9
- Rastverbindunglocking connection
- 10, 1110, 11
- SchuheShoes
- 1212
- Räderbikes
- 1313
- Antrieb mit GetriebeDrive with gearbox
- 1414
- Achsenaxes
- 1515
- EnergiespeichereinheitEnergy storage unit
- 1616
- Beschleunigungssensoraccelerometer
- dd
- Abstanddistance
- vv
- Geschwindigkeitspeed
- aa
- Beschleunigungacceleration
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