WO1989006117A1 - Process for stabilizing a single-axle wheeled vehicle and vehicle so stabilized - Google Patents

Process for stabilizing a single-axle wheeled vehicle and vehicle so stabilized Download PDF

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WO1989006117A1
WO1989006117A1 PCT/EP1989/000018 EP8900018W WO8906117A1 WO 1989006117 A1 WO1989006117 A1 WO 1989006117A1 EP 8900018 W EP8900018 W EP 8900018W WO 8906117 A1 WO8906117 A1 WO 8906117A1
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Rudolf Rix
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Anschütz & Co. Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for stabilizing a uniaxial vehicle according to the preamble of claim 1 and vehicles which are stabilized by this method.
  • Vehicles are usually equipped with at least three wheels arranged on two axles that form a stable footprint on the floor. These vehicles are stable to drive in normal operation, but they have poor maneuverability in a confined space and the off-road capability leaves something to be desired due to small wheel diameters and limited ground clearance between the axles.
  • a special case is the so-called two-wheeled vehicle, in which two axles are arranged one behind the other in the longitudinal direction (bicycle, motorcycle). Such vehicles can only be driven stably by people who form a control loop with the vehicle.
  • Wheelchairs capable of climbing stairs are also known from the literature. This is how AU-OS 20473/83 describes such a wheelchair that moves by means of caterpillars that are guided over several vertically movable pairs of rollers.
  • the wheelchair contains a sensor that triggers a shift of the battery to the raised side when the wheelchair is tilted. This ensures a stable center of gravity, which prevents the wheelchair from tipping over.
  • US Pat. No. 4,432,425 also describes a wheelchair capable of climbing stairs, which has two pairs of wheels, one of which is vertically movable.
  • the axles of the wheel pairs drive a chain, which pulls the wheelchair up stairs via elements attached to it.
  • the wheelchair is equipped with a sensor that measures the angle of inclination.
  • the sensor signal uses a piston to operate a lever that keeps the seat of the wheelchair horizontal, regardless of the inclined position of the chassis.
  • the present invention is based on the knowledge that vehicles with only one wheel or with two wheels arranged on one axle with regard to maneuverability, off-road capability and compact Construction offer significant advantages.
  • the invention has for its object to stabilize such vehicles in a preselectable operating position relative to the horizontal plane, so that they are stable to drive.
  • every tilting movement of the vehicle is sensed and the additional forces to be applied are controlled in such a way that they trigger a torque about the respective tilting axis which exactly reverses the tilting movement.
  • All sensor and compensation elements form a closed control loop, so that the operating position of the vehicle is stabilized, regardless of uneven floors or shifts in the center of gravity.
  • the operating position of the vehicle can be set by appropriate treatment of the sensor signals in the control loop.
  • the additional forces can be applied by a relative displacement between the center of gravity of the vehicle and the wheel axle, for example by moving the wheel suspension or the axle.
  • a particularly advantageous way of applying the additional forces for pitch stabilization is according to claim 3 to change the driving forces.
  • the vehicle is either accelerated or decelerated and the corresponding vector forms a resultant with the vector of gravity, which passes through the position of a wheel or the connecting line between the points of contact of two wheels on the plane of motion.
  • the drive motors of the vehicle work actively, they are part of the control loop. As a result, for example, a uniaxial vehicle lifts over an obstacle without requiring any special precautions.
  • Claims 7-9 relate to vehicles with two wheels arranged on an axle, which stabilize the vehicle about its longitudinal axis. Such vehicles are designed with a particularly great advantage as disabled lifts.
  • auxiliary wheels In the case of a single-wheel vehicle, two pairs of auxiliary wheels are to be provided in the longitudinal direction in front of and behind the vehicle wheel; in the case of a single-axle vehicle with two wheels, one auxiliary wheel in front of and behind the axle is sufficient.
  • the auxiliary wheels can be designed so that they are raised as long as the stabilization is active and that they automatically lower quickly after this effect ceases. It is also possible to move the axis of the vehicle accordingly vertically and to arrange the auxiliary wheels firmly. Instead of the auxiliary wheels, supports could also be provided.
  • the sensor signals are to be converted into control variables for the motors in order to apply the additional forces. Since complex processes have to be mastered, it is advantageous Use microcomputers in the control loop. Furthermore, it is advantageous to effect the regulation on the basis of a state model updated continuously by the computer (regulation in the state space).
  • Figure 1 is a schematic diagram of a single-wheel vehicle in Se tenansicht.
  • Fig. 2 shows the embodiment of Figure 1 in a view from above.
  • FIG. 3 shows a basic illustration of a uniaxial vehicle which is stabilized about a longitudinal axis by two wheels arranged on the axle, in a side view;
  • Fig. 4 shows the embodiment of Figure 3 in a view from above.
  • F g. 5a the conditions when approaching an obstacle to 5c nit by the vehicle of FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 1 schematically denotes (1) a vehicle which stands on the plane of movement (3) with only one wheel (2).
  • the illustration of suspension and damping elements has been omitted to simplify the illustration.
  • the axle (4) of the wheel (2) is mounted in a bearing block (5), which at the same time comprises a drive motor seated on the axle (4).
  • the bearing block (5) is displaceable in one in the direction of the longitudinal axis (x)
  • Component (6) mounted, a hydraulic or electric servomotor (7) being used for longitudinal displacement.
  • the component (6) is mounted rotatably about an axis (8) and can be pivoted in the direction of the transverse axis (y) by means of a servomotor (9).
  • Other means for displacing the bearing block (5) can also be provided.
  • the vehicle (1) is equipped with two pairs of auxiliary wheels (10) and C11), which do not stand up on level (3) during normal driving.
  • a sensor (12) is arranged in the vehicle (1) and can be configured, for example, as a gyro platform, accelerometer, rotational speed gyroscope, position gyroscope or rotational accelerometer.
  • the sensor (12) measures the pitch angle, i.e. the tilt angle about the transverse axis (y) and gives a corresponding signal to an electronic controller (13).
  • This manipulated variable signal is amplified in the amplifier (14) and actuates the servomotor (7), which shifts the bearing block (5) and thus the wheel axle (4) in the longitudinal direction (x).
  • a signal is generated by the sensor (12) which actuates the servomotor (9) via the adjustable controller (15) and the amplifier (1 ch). This moves the vehicle (2) and bearing block (5) relative to each other in direction (y) until a stable position is reached.
  • the elements (12, 15, 16, 9) form a closed control loop with the other vehicle components for stabilizing the vehicle (1) to the set roll angle.
  • the elements (13, 14, 15, 16) of simplicity are shown outside the vehicle (1). In reality, these elements are accommodated in the vehicle itself.
  • the vehicle (1) is steered by a combined control of wheel drive and roll angle in a manner not shown here.
  • FIG. 3 schematically shows a vehicle (21) which stands on the plane of movement (3) with two wheels (22, 23) which are arranged on an axis (24).
  • the vehicle (21) is stabilized about its longitudinal axis (x) by these wheels.
  • the two auxiliary wheels (25) and (26) serve to support the vehicle (21) in the rest position; they are not on level (3) during normal driving.
  • the wheels (22, 23) are driven by separately controllable electric motors (27, 28).
  • the vehicle (21) is steered by controlling these motors accordingly.
  • the vehicle pivot point can be placed, for example, on the left or right wheel or in the center of the vehicle.
  • Sensors (29) and (30) are connected to the wheels (22, 23), which measure the respective rotational speed and feed the corresponding signals to the controller (31), which is expediently designed as a computer.
  • a sensor (32) is connected to the vehicle (21), which measures the angle of rotation about the transverse axis Cy), the rotational acceleration and / or the speed of rotation and supplies the corresponding signal to the controller (31).
  • the controller (31) controls the power drive motors (27, 28) via power amplifiers (34) and (35) so that the resulting vector acting on the center of gravity (S), which is composed of the acceleration due to gravity (g) and the acceleration due to acceleration or braking , always intersects the connecting line of the contact points (36) of the wheels (22, 23). The pitch position is thus stabilized.
  • the elements (27, 28, 29, 30, 31, 32, 34, 35) form a closed control loop which quickly stabilizes the vehicle (21) with respect to its pitch position, ie the rotational position about the transverse axis (y).
  • the vehicle (21) can advantageously be designed as an elevator for the disabled. Such an elevator is able to overcome small obstacles, such as a curb. In addition, its maneuverability is very high.
  • 5a to 5c show the conditions when approaching an obstacle, for example a threshold (40) by the vehicle of FIGS. 3 and 4.
  • the vehicle (21) thus rises above the threshold (40) without the operator having to take any special measures. From the above explanations it can be seen that the vehicle according to the invention is also able to drive up stairs with a corresponding design of the wheel diameter, the tires and the wheel drive. If the vehicle is designed as a wheelchair, the stairs are approached backwards. The wheelchair then moves upstairs while constantly tilting backwards and straightening up, each step being overcome as shown in FIGS. 5a to 5c.
  • sensors can be used to detect obstacles and uneven floors, which trigger suitable control processes for overcoming or circumventing the obstacles or for stopping the vehicle.

Description

Verfah reπ zum Stabi lisieren eines einachsigen
Radfah rzeugs und Fah rzeug das nach diesem Ver ahren stabi lisert i st
Die vorliegende Erfindung bet ifft ein Verfahren zum Stabi lisieren eines einachsigen Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Fahrzeuge, die nach diesem Verfahren stabilisiert sind.
Fahrzeuge sind üblicherweise mit mindestens drei, auf zwei Achsen angeordneten Rädern ausgerüstet die eine stabi le Standfläche auf dem Boden bilden. Diese Fahrzeuge sind im normalen Betrieb stabil zu fahren, sie weisen jedoch eine schlechte Manövrierfähigkeit auf engem Raum auf und die Geländegängigkeit läßt, bedingt durch kleine Raddurchmesser und begrenzte Bodenfreihei zwischen den Achsen Wünsche offen.
Einen Sonderfall bi lden die sog. Zweirad-Fahrzeuge, bei denen zwei Achsen mit e einem Rad in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind (Fahrrad, Motorrad). Solche Fahrzeuge sind nur durch Menschen, die mit dem Fahrzeug einen Regelkreis bilden stabil zu fahren.
Aus der Literatur sind eine Reihe von Veröffentlichun¬ gen bekannt, die sich m t der Stabilisierung des Chassis von Zwei -Achs-Fahrzeugen bei der Fahrt über kleinere Hindernisse befassen.
So ist es aus der DE-OS 23 51 841 bekannt mit dem Chassis eines Fahrzeugs mit abgefedertem Vierrad- Fahrgestell eine schnell umlaufende Masse fest zu verbinden, welche die Lage des Chassis bei der Fahrt über Boden-Unebenheiten stabilisiert. Aus der EP-OS 90 971 ist es bekannt bei einem Vierrad- Fahrzeug einen Sensor für Neigungswinkel und Beschleu¬ nigung vorzusehen und die von diesem Sensor erzeugten Signale dazu zu verwenden eine Masse um die zu stabilisierende Achse n d e eweils sensierte R ch¬ tung zu bewegen. Auch hier soll die Lage des Chassis bei der Fahrt über Boden-Unebenhe ten stabilisiert werden.
Auch t reppenstei gfähige Rollstühle sind aus der Lite¬ ratur bekannt. So beschreibt die AU-OS 20473/83 einen solchen Rollstuhl, der sich m ttels Raupen bewegt, die über mehrere vertikal bewegliche Rollenpaare geführt sind. Der Rollstuhl enthält einen Sensor, der bei Schrägstellung des Rollstuhls eine Verschiebung der Batterie zu der angehobenen Seite hin auslöst. Dadurch wird eine stab le Schwerpunktlage erre cht, die verhindert, daß der Rollstuhl nach hinten kippt.
Die US-PS 4 432 425 beschreibt ebenfalls einen treppensteigfähigen Rollstuhl, der zwei Radpaare aufweist, von denen eines vertikal beweglich ist. Die Achsen der Radpaare treiben eweils eine Kette an, die über daran befestigte Elemente den Rollstuhl über Treppenstufen hochzieht. Der Rollstuhl ist mit einem Sensor ausgerüstet, der Neigungswinkel mißt. Das Sensor-Signal betätigt über einen Kolben einen Hebel, der die Sitzfläche des Rollstuhls horizontal hält, unabhängig von der Schräglage des Fahrgestells. Alle diese Veröffen lichungen beschäftigen sich mit der Stabi lis erung von mehrachsigen Fahrzeugen.
Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß Fahrzeuge mit nur einem Rad oder mit zwei, auf einer Achse angeordneten Rädern hinsichtlich Manövrierf higkeit, Geländegängigkeit und kompaktem Aufbau wesentliche Vorteile bieten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde solche Fahrzeuge in einer vorwählbaren Betriebslage relativ zur Horizontalebene zu stabilisieren, so daß sie stabil zu fahren sind.
Diese Aufgabe ird durch das Verfahren nach dem Kenn¬ zeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Nach diesem Verfahren ird jede Kippbewegung des Fahr¬ zeugs sensiert und die aufzubringenden Zusatzkräfte werden so gesteuert, daß sie ein Drehmoment um die jeweilige Kippachse auslösen, das die Kippbewegung exakt wieder rückgängig macht. Alle Sensor- und Kompensationselemente bilden einen geschlossenen Regelkreis, so daß die Betriebslage des Fahrzeugs stabilisiert wird und zwar unabhängig von Boden- Unebenheiten oder von Versc iebungen des Schwerpunkts.
Die Betriebslage des Fahrzeugs ist durch eine entspre¬ chende Behandlung der Sensor-Signale im Regelkreis einstel Ibar .
Die Zusatzkräfte lassen sich nach dem Merkmal des Anspruchs 2 durch Relativverschiebung zwischen Fahr¬ zeugschwerpunkt und Radachse aufbringen, beispiels¬ weise durch Verschieben der Radaufhängung oder der Achse .
Eine besonders vorteilhafte Art die Zusatzkräfte für die Nickstabilisierung aufzubringen besteht nach Anspruch 3 darin die Antriebskräfte zu verändern. Dabei wird das Fahrzeug entweder beschleunigt oder verzögert und der entsprechende Vektor bi ldet mit dem Vektor der Schwerkraft eine Resultierende, welche durch den AufStandspunkt eines Rades, bzw. durch die Verbindungslinie der Aufstandspunkte zweier Räder auf der Bewegungsebene geht. Bei dieser Art die Zusatzkräfte aufzubringen, arbeiten die Antriebsmotoren des Fahrzeugs aktiv mit, sie sind Bestandteil des Regelkreises. Dadurch hebt sich bei¬ spielsweise ein einachsiges Fahrzeug über ein Hindernis, ohne daß es dazu besonderer Vorkehrungen bedarf.
Einrädrige Fahrzeuge, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren stabilisert sind, sind Gegenstand der Ansprüche 4-6. Die Ansprüche 7-9 beziehen sich auf Fahrzeuge mit zwei auf einer Achse angeordneten Rädern, die das Fahrzeug um seine Längsachse stabili¬ sieren. Solche Fahrzeuge sind mit besonders großem Vorteil als Behindertenfahrstühle ausgebi ldet.
Die Fahrzeuge nach den Ansprüchen 4-9 würden ohne besondere Vorkehrungen kippen, wenn die Stabilisierung ausgeschaltet wird oder ausfällt. Deshalb ist es notwendig entsprechend Anspruch 10 Hilfsräder vorzu¬ sehen. Bei einem einrädrigen Fahrzeug sind zwei Hilfs- radpaare in Längsr chtung vor und hinter dem Fahrzeug¬ rad vorzusehen, bei einem einachsigen Fahrzeug mit zwei Rädern genügt je ein Hilfsrad vor und hinter der Achse. Die Hilfsräder können so ausgebildet sein, daß sie hochgefahren werden, solange die Stabilisierung wirkt und daß sie nach Aufhören dieser Wirkung automatisch schnell abgesenkt werden. Es ist auch möglich die Fa rzeugachse entsprechend vertikal zu verschieben und die Hilfsräder fest anzuordnen. Anstelle der Hi lfsräder könnten auch Stützen vorge¬ sehen se n.
Im Regelkreis für die Stabilisierung sind die Sensoi— signale n Steuergrößen für die Motoren zur Aufbrin¬ gung der Zusatzkräfte umzuwandeln. Da dabei komplexe Prozeße zu bewältigen sind, ist es vorteilhaft Mikrorechner im Regelkreis zu verwen en. Ferner st es vorteilhaft die Regelung auf der Basis eines vom Rechner laufend aktualisierten Zustandsmodells zu bewirken (Regelung im Zustands räum) .
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Fig. 1-5 der beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausfüh¬ rungsbeispiele für Fahrzeuge nach der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:-
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines einrädrigen Fahrzeuges in Se tenansicht;
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in der Ansicht von oben;
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines einachsigen Fahrzeuges, das durch zwei auf der Achse angeordnete Räder um eine Längsachse stabi li¬ siert ist, in Seitenansicht;
Fig. 4 das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 in der Ansicht von oben;
F g. 5a die Verhältnisse beim Anfahren eines Hinder- bis 5c nisses durch das Fahrzeug der Fig. 3 und 4.
In Fig. 1 ist mit (1) schematisch ein Fahrzeug bezeich¬ net, das mit nur einem Rad (2) auf der Bewegungsebene (3) aufsteht. Auf die Darstellung von Federungs- und Dämpfungselementen ist zur Vereinfachung der Darstellung verzichtet.
Die Achse (4) des Rades (2) ist in einem Lagerbock (5) gelagert, welcher zugleich einen auf der Achse (4) sitzenden Antriebsmotor umfaßt. Der Lagerbock (5) ist in Richtung der Längsachse (x) verschiebbar in einem Bauelement (6) gelagert, wobei zur Längsverschiebung ein hydraulischer oder elektrischer Stellmotor (7) dient. Das Bauelement (6) ist um eine Achse (8) dreh¬ bar gelagert und mittels eines Stellmotors (9) in Richtung der Querachse (y) schwenkbar. Es können auch andere Mittel zur Verschiebung des Lagerbocks (5) vorgesehen sein.
Das Fahrzeug (1) ist mit zwei Paar Hilfsrädern (10) und C11) ausgerüstet, die im normalen Fahrbetrieb nicht auf der Ebene (3) aufstehen.
Im Fahrzeug (1) ist ein Sensor (12) angeordnet, der beispielsweise als Kreiselplattform, Beschleunigungs¬ messer, Drehgeschwindigkeitskreisel, Lagekreisel oder Drehbeschleunigungsmesser ausgeb ldet sein kann. Der Sensor (12) mißt den Nickwinkel, d.h. den Kippwinkel um die Querachse (y) und gibt ein entsprechendes Signal zu einem elektronischen Regler (13). Dieser bildet eine Stellgröße, deren Größe von der am Regler (13) einstellbaren stationären Betriebs Lage, d.h. von dem gewünschten Nickwinkel und der vom Sensor (12) gemessenen Abweichung von diesem Sollwert abhängt. Dieses Stellgrößen-Signal wird im Verstärker (14) verstärkt und betätigt den Stellmotor (7), der den Lagerbock (5) und damit die Radachse (4) in Längsrich¬ tung (x) verschiebt.
Verlagert sich beispielsweise der Schwerpunkt (S) des Fahrzeugs (1) nach vorne in Richtung (x), so entsteht ein Drehmoment, das eine Kippung des Fahrzeugs (1) um die Achse (y) verursacht. Diese Kippung, bzw. die zugeordnete Drehbeschleunigung oder Drehgeschwindi g- keit löst ein Signal des Sensors (12) aus, das über den Regler (13) und den Verstärker (14) den Stellmotor (7) betätigt. Dieser bewegt den Lagerbock (5) in Rich¬ tung (x) nach vorne und zwar solange bis ein Dreh- moment entsteht, welches das Fahrzeug (1) um die Quer¬ achse (y) nach hinten kippt und zwar solange bis die eingestellte stationäre Betriebslage wieder erreicht ist. Da die Elemente (12, 13, 14, 7) mit den übrigen Fahrzeugkomponentεn einen geschlossenen Regelkreis bilden stellt sich die Betriebslage bezüglich der Querachse (y) schnell und stabi l ein.
Bei einer Kippung um die Längsachse (x), d.h. bei einem sog. Rollen des Fahrzeugs (1) wird vom Sensor (12) ein Signal erzeugt, das über den einstellbaren Regler (15) und den na chgeordneten Verstärker (1ό) den Stellmotor (9) betätigt. Dieser bewegt Fahrzeug (2) und Lagerbock (5) relativ zueinander in Richtung (y) solange bis eine stabile Lage erreicht ist. Die Elemente (12, 15, 16, 9) bilden mit den übrigen Fahr¬ zeugkomponenten einen geschlossenen Regelkreis zur Stabilisierung des Fahrzeugs (1) auf den eingestellten Rollwinkel.
In den Fig. 1 und 2 sind die Elemente (13, 14, 15, 16) der Einfachheit außerhalb des Fahrzeugs (1) darge¬ stellt. In Wirklichkeit sind diese Elemente im Fahr¬ zeug selbst untergebracht.
Die Lenkung des Fahrzeugs (1) erfolgt durch eine kombinierte Steuerung von Radantrieb und Rollwinkel in einer hier nicht näher dargestellten Weise.
In Fig. 3 ist ein Fahrzeug (21) schematisch darge¬ stellt, das mit zwei Rädern (22, 23), die auf einer Achse (24) angeordnet sind auf der Bewegungsebene (3) aufsteht. Durch diese Räder ist das Fahrzeug (21) um seine Längsachse (x) stabilisiert. Die beiden Hilfsräder (25) und (26) dienen zur Abstützung des Fahrzeugs (21) in Ruhelage; sie stehen im normalen Fahrbetrieb nicht auf der Ebene (3) auf. Der Antrieb der Räder (22, 23) erfolgt über getrennt ansteuerbare Elektromotore (27, 28). Durch entspre¬ chende Ansteuerung dieser Motoren erfolgt die Lenkung des Fahrzeugs (21). Dabei kann der Fa rzeugdrehpunkt z.B. auf das linke oder rechte Rad oder in die Fahr¬ zeugmitte gelegt werden.
Mit den Rädern (22, 23) sind Sensoren (29) und (30) verbunden, welche die jeweilige Drehgeschwindigkeit messen und die entsprechenden Signale dem Regler (31) zuführen, der zweckmäßig als Rechner ausgebildet ist.
Mit dem Fahrzeug (21) ist ein Sensor (32) verbunden, der den Drehwinkel um die Querachse Cy), die Drehbe- schleuπigung und/oder die Drehgeschwindigkeit mißt und das entsprechende Signal dem Regler (31) zuführt.
Mit (33) ist ein Kommandogeber für Vortriebsgeschwin¬ digkeit und Lenkung bezeichnet, der entsprechende Signale ebenfalls dem Regler (31) zuführt.
Der Regler (31) steuert über Leistungsverstärker (34) und (35) die Radantriebsmotoren (27, 28) so, daß der am Schwerpunkt (S) angreifende resultierende Vektor, der sich aus der Erdbeschleunigung (g) und der Vortriebs- oder Bremsbeschleunigung zusammensetzt, stets die Verbindungslin e der Aufstandspunkte (36) der Räder (22, 23) schneidet. Damit ist eine Stabili¬ sierung der Nicklage erreicht.
Die Elemente (27, 28, 29, 30, 31, 32, 34, 35) bilden einen geschlossenen Regelkreis der eine schnelle Stabilisierung des Fahrzeugs (21) bezüglich seiner Nicklage, d.h. der Drehlage um die Querachse (y) errei cht. Das Fahrzeug (21) kann vortei lhaft als Fahrstuhl für Behinderte ausgebi ldet sein. Ein solcher Fahrstuhl ist in der Lage kleinere Hindernisse, z.B. einen Bordstein zu überwinden. Zudem ist seine Manövrierfähigkei sehr hoch .
Die Fig. 5a bis 5c zeigen die Verhältnisse beim Anfahren eines Hindernisses, beispielsweise einer Bordschwelle (40) durch das Fahrzeug der Fig. 3 und 4.
Sobald die Räder (22, 23) die Schwelle (40) berühren, existieren, wie Fig. 5a zeigt, zwei Aufstandslinien (36) und (41). Die in diesem Moment vom Kommandogeber (33) vorgegebene Antriebs raft reicht nicht aus die Räder (22, 23) weiterhin in Drehung zu halten, so daß die Sensoren (29, 30) ein Signal an den Regler (31) geben. Der Regler (31) löst dann über die Leistungs¬ verstärker (34, 35) und die Antriebsmotoren (27, 28), ein Drehmoment aus, welches das Fahrzeug (21) nach vorne neigt, und zwar solange bis der Schwerpunkt (S) über der AufStands l i ni e (41) liegt (Fig. 5b).
In dieser Position wird zusätzlich zu dem vom Komman¬ dogeber (33) gesteuerten Drehmoment an den Rädern (22, 23) ein Drehmoment (P.a) ausgeübt, wobei (P) das am Schwerpunkt (S) angreifende Gewicht des Fahrzeugs (21) und (a) der aus Fig. 5b ersichtlichte Abstand ist. Unter der Wirkung dieses Gesamt-Drehmoments hebt sich das Fahrzeug (21) auf die Stufe (40) . Dabei wird die Neigung des Fahrzeugs nach vorne laufend vermindert, d.h. das Fahrzeug richtet sich auf, bis es in der Position der Fig. 5c wieder seine, der Fig. 5a entsprechende stationäre Lage erreicht hat.
Das Fahrzeug (21) hebt sich also über die Schwelle (40), ohne daß die Bedienungsperson spezielle Maßnah¬ men ergreifen muß. Aus den vorstehenden Erläuterungen läßt sich erkennen, daß das Fahrzeug nach der Erfindung bei entsprechender Auslegung der Rad-Durchmesser, der Bereifung und des Radtriebes auch in der Lage ist Treppen aufwärts zu befahren. Bei Ausbildung des Fahrzeugs als Rollstuhl wird dazu die Treppe rückwärts angefahren. Unter stän¬ dig wechselndem Neigen nach hinten und Aufrichten bewegt sich der Rollstuhl dann treppauf, obe jede Stufe so überwunden wird, wie dies die Fig. 5a bis 5c zeigen.
Es ist klar, daß auch das Ξinradfahrzeug der Fig. 1 und 2 bezüglich seiner Nicklage durch entsprechende Ansteuerung des Antr ebsmotors im Block (5) nach dem beschriebenen Wirkungsmechanismus stabilisiert werden kann.
Es kann auch vorteilhaft sein, eine Stabilisierung der Nicklage durch eine Kombination der im Zusammenhang mit den Fig. 1, 2 und 3, 4 beschriebenen Maßnahmen zu erreichen, wobei größere Verlagerungen des Schwer¬ punkts zweckmäßig durch Längsverschiebung der Radauf¬ hängung kompensiert werden.
Anstelle der in Fig. 1 und 2 dargestellten Verschie¬ bung der Radaufhängung in den Richtungen (x) und (y) können auch Zusatzmassen im Fahrzeug in diese Richtun¬ gen verschoben werden um eine Stabilisierung zu erreichen.
Zur weiteren Unterstützung des Fahrbetriebs können Sensoren zur Erkennung von Hindernissen und Bodenun¬ ebenheiten herangezogen werden, die geeignete Steue¬ rungsabläufe zur Überwindung oder Umgehung der Hinder¬ nisse oder zum Fahrzeugstop auslösen.

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zum Stabi lisieren eines einachsigen Radfahrzeuges mit einem oder mit zwei auf dieser Achse angeordneten Rädern in einer vorwählbaren Betriebslage relativ zur Ho izontalebene, bei dem ein der Ist-Lage entsprechendes Signal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Signal in einem geschlossenen Regelkreis die Richtung und Größe von auf das Fahrzeug ausgeübten Zusatzkräf¬ ten so regelt, daß die Resultierende aller am Fahrzeugschwerpunkt angreifenden Kräfte immer durch den Aufstandspunkt eines Rades bzw. durch die Verbindungslinie der Aufstandspunkte zweier Räder auf der Bewegungsebene geht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkräfte durch Relativverschiebung zwischen Fahrzeugschwerpunkt und Radachse aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der Nicklage die Zusatz¬ kräfte durch Verändern der Antriebskräfte aufge¬ bracht werden.
4. Einrädriges Fahrzeug, das nach dem Verfahren des Anspruchs 1 in einer vorwählbaren Betriebslage relativ zur Horizontalebene stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Motoren (7, 9) zur Erzeugung von in Längs- und Querrichtung (x, y) des Fahrzeugs (1) irksamen Zusatzkräften, Sen¬ soren (12) zur Erzeugung von dem Nick- und dem Rollwinkel des Fahrzeugs (1) entsprechenden Signa¬ len und eine Scha It-Anordnung (13, 14, 15, 16) zur Umwandlung der Sensor-Signale in Stellgrößen zur Betätigung der Motoren (7, 9) einen geschlos- senen Regelkreis bilden.
5. Einrädriges Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängung (5) in Längs- und Querrichtung verschiebbar ist, und daß die Motoren (7, 9) zur Verschiebung der Radauf¬ hängung dienen.
ό. Einrädriges Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radaufhängung (5) in Quer¬ richtung (y) verschiebbar und ein auf de r Radachse sitzender Motor (5) zum Antrieb des Fahrzeugs (1) vorgesehen ist, und daß die Scha It-Anordnung (13, 14, 15, 16) Stellgrößen zur Que'rverschi ebung der Radaufhängung und zur Steuerung des Radantriebes erzeugt .
7. Einachsiges Fahrzeug mit zwei auf dieser Achse angeordneten Rädern, welche das Fahrzeug um seine Längsachse stabilisieren und das um seine Quer¬ achse nach dem Verfahren des Anspruchs 1 in einer vorwählbaren Betriebslage relativ zur Horizontal¬ ebene stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Motoren (27, 28) zur Erzeugung von in Längs¬ richtung des Fahrzeugs (21) wirksamen Zusatzkräf¬ ten, Sensoren (29, 30, 32) zur Erzeugung von der Fahrgeschwindigkeit, der Nickwinkelgeschwindigkeit und dem Nickwinkel des Fahrzeugs entsprechenden Signalen und eine SchaIt-Anordnung (31) zur Umwandlung der Sensoi—Signale in Stellgrößen zur Betätigung der Motoren (27, 28) einen geschlosse¬ nen Regelkreis bilden.
8. Einachsiges Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radauf ängung in Längs- richtung des Fahrzeugs verschiebbar ist, und daß die Motoren zur Verschiebung der Radaufhängung di enen .
9. Einachsiges Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Räder (22, 23) mit einem auf der Achse sitzenden Antriebsmotor (27, 28) versehen ist, und daß die Scha It-Anordnung (31) Stellgrößen zur Steuerung des Radantriebs erzeugt .
10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsräder (10, 11, 25, 26) vorgesehen sind, die nur im nicht stabi lisierten Zustand des Fahrzeugs (1, 21) auf der Bewegungs¬ ebene (3) aufliegen und damit ein Umkippen des Fahrzeugs verhindern.
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