(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操縦者（２）の移動のための車両（１）であって、  地表面（８）を転動する要素と、  前記転動する要素に不安定に支持される運搬要素（３）と、  前記運搬要素（３）によって支持され前記転動する要素を駆動する駆動装置（５）と、    前記駆動装置（５）を前記運搬要素（３）の傾き及び前記運搬要素（３）の傾斜方向に依存して所望の進行方向へ操縦する制御装置（１６）と、を備え、  前記運搬要素（３）は、前記車両（１）の運転中に前記操縦者（２）が前記運搬要素（３）上に自由にバランスをとって立てるように設計されており、  前記地表面（８）を転動する要素は、ボール（４）であり、  前記駆動装置（５）の制御により車両は所望の進行方向へと移動可能であり、  前記操縦者（２）は自身の足元のみが前記車両（１）と接触するか、場合によっては更に自身の下肢が前記車両（１）と接触し、  開口部（３ｂ）が前記運搬要素（３）に設けられ、前記ボール（４）が前記運搬要素（３）の前記開口部（３ｂ）より突き出ることを特徴とする  車両。
【請求項２】
前記車両（１）が前記操縦者（２）のための保持グリップを具備しないことを特徴とする  請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記運搬要素（３）が環状ディスク（３ａ）状に設計され、前記運搬要素（３）が円形、楕円形若しくは長方形の外縁（３ｃ）又はこれらの組み合わせであることを特徴とする  請求項１又は請求項２に記載の車両。
【請求項４】
前記運搬要素（３）の前記環状ディスク（３ａ）が前記ボール（４）の水平赤道（４ａ）の高さの領域に配置されることを特徴とする  請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記運搬要素（３）が前記車両（１）の前進行方向からみて台形シート状であることを特徴とする  請求項１又は請求項２に記載の車両。
【請求項６】
前記操縦者（２）の複数の起立面（７）が前記運搬要素（３）上に設けられ、前記複数の起立面（７）が前記ボール（４）を挟んで反対側に配置されていることを特徴とする  請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両。
【請求項７】
前記操縦者（２）のための前記起立面（７）は、前記ボール（４）の水平赤道（４ａ）の高さの領域に設けられることを特徴とする  請求項６に記載の車両。
【請求項８】
前記駆動装置（５）が前記運搬要素（３）に取り付けられており、前記駆動装置（５）が前記ボール（４）に駆動力を伝達するための回転軸心（９ｄ、９ｅ、９ｆ）を有する少なくとも２つのオムニホイール（９ａ、９ｂ、９ｃ）を含むことを特徴とする 請求項１から請求項７のいずれかに記載の車両。
【請求項９】
３つの前記オムニホイール（９ａ、９ｂ、９ｃ）が前記運搬要素（３）上に配置され、前記ボール（４）の周囲に均一に分布することを特徴とする  請求項８に記載の車両。
【請求項１０】
前記回転軸心（９ｄ、９ｅ、９ｆ）が前記運搬要素（３）と平行に配向されていることを特徴とする  請求項８に記載の車両。
【請求項１１】
前記駆動装置（５）が回転軸心（１０ｃ、１０ｄ）をもつ少なくとも１つのオムニホイール（１０ａ、１０ｂ）を含み、  前記運搬要素（３）が水平に配向され、少なくとも１つの前記オムニホイール（１０ａ、１０ｂ）が前記ボール（４）の水平赤道（４ａ）の高さで作動しているときに、前記回転軸心（１０ｃ、１０ｄ）が前記ボール（４）の垂直軸（ｚ）に平行となることを特徴とする  請求項１から請求項１０のいずれかに記載の車両。
【請求項１２】
前記駆動装置（５）が、前記ボール（４）を挟んでの前記運搬要素（３）上の反対側に配置される第４オムニホイール（１０ａ）及び第５オムニホイール（１０ｂ）を含むことを特徴とする  請求項１１に記載の車両。
【請求項１３】
前進行方向（Ｖ）における前記車両（１）の移動中に、前記第４オムニホイール（１０ａ）及び前記第５オムニホイール（１０ｂ）が回転軸の領域で前記ボール（４）に作用することを特徴とする  請求項１２に記載の車両。
【請求項１４】
少なくとも一つの前記回転軸心（９ｄ、９ｅ、９ｆ）が垂直方向から傾斜していることを特徴とする  請求項８又は請求項９に記載の車両。
【請求項１５】
各オムニホイール（９ａ、９ｂ、９ｃ、１０）が変速機（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）及び電導モーター（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）によって駆動され、各電導モーター（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が前記運搬要素（３）に取り付けられていることを特徴とする  請求項７から請求項１４のいずれかに記載の車両。
【請求項１６】
ジャイロコープ（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が、前記運搬要素（３）上に配置され、前記運搬要素（３）の傾き及び傾斜方向を測定し、前記測定した傾き及び斜傾方向を前記制御装置（１６）へと送信することを特徴とする  請求項１から請求項１５のいずれかに記載の車両。
【請求項１７】
前記制御装置（１６）が空間の水平位置において前記運搬要素（３）上でバランスをとる前記操縦者（２）を補助するバランス制御モジュールを含むことを特徴とする  請求項１から請求項１６のいずれかに記載の車両。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操縦者の移動のための車両であって、地表面を転動する要素と、転動する要素に不安定に支持される運搬要素と、運搬要素によって支持され転動する要素を駆動する駆動装置と、駆動装置を運搬要素の傾き及び運搬要素の傾斜方向に依存して所望の進行方向へ操縦する制御装置とを備え、運搬要素を有する車両は、車両の運転中に操縦者が運搬要素上にて自由に起立しバランスをとるように設計されている。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許ＥＰ１１８１１８７Ｂ１は、モバイルワーキングプラットフォーム、レクリエーション車両、ゴルフカー、又は配達車両として用いることができる人輸送機を既に公開している。この輸送機は、実質的には、操縦者が起立するプラットフォームと、このプラットフォームの中央に配置されるコントロールレバー型のグリップから構成される。輸送機の操作要素は、グリップに配置することができる。プラットフォームは、一又は複数の車輪によって地表面上を移動することができ、この車輪に対して不安定に搭載されている。この場合、車輪は、操縦者の両脚の間、脚元、又は脚の横に配置されている。車輪は、制御ユニットと協働する複数の電気モーターによって駆動されるものであり、電気モーターの一方は車輪に関与してプラットフォームのバランスをとり、電気モーターの他方は対応する傾斜方向に車輪を駆動するための操縦者からのコマンドに応じてプラットフォームの傾斜運動に変換する。斜傾運動の程度は、加速度の測定値として評価することもできる。一実施形態において、一又は複数の車輪の代わりに、ｘ及びｙ方向への移動を可能にする一つのボールが使用された。図１１〜１３ａに示すような一つの車輪により構成される更なる実施形態では、コントロールレバー型のグリップは不要であり、操縦者はスケートボードのようにプラットフォーム上に自由に起立するこの場合、車輪の回転方向に見られるように、操縦者の足は左右の車輪の左右又は車輪の前後に位置している。操縦者の足が車輪の前後に配置されるとき、一実施形態では、足の前部で回転方向を指示し、他の実施形態ではそれらは回転方向に対して垂直方向を指示する。
【０００３】
さらに、オランダ公開公報ＮＬ１０３３６７６は、起立している操縦者の移動のためのボールローラーを開示している。このボールローラーも、実質的には、ホイールとして機能するボール、ドライバーのためのプラットフォーム、及びコントロールレバー型のグリップによりにより構成されている。ボールは６つのオムニホイールによって駆動される。
【０００４】
さらに、スイス公開公報ＣＨ５１１０３４Ａは、使用者の起立面として機能する円周リングが取り付けられた弾力性ボールを備えたトレーニング又はレクリエーション装置を開示している。また、ボールの領域は、２つの対向するストラップを備えており、ユーザーはその下で自分の足をスライドさせることができる。このトレーニング又はレクリエーション装置は、ホッピングによって使用者の移動を可能とするために提供される。イギリス公開公報ＧＢ２４００７７８０Ａにおいて、中央に地表面を転がるボールを含むサーフボード又はバランスボードが開示されている。ボードを使用するときにドライバーを支援するために、更なるローラーが前端及び後端に配置されている。静止時には、このボードはいわゆるバランスボードとしても使用することができる。そして、ボードの裏は地表面に配置された運搬リングに係る半球が設置されている。このボードは操縦できない。アメリカ公開公報ＵＳ３６０４７２６Ａも、上記と同等の起立面が円形のディスクで設計されたトレーニング又はレクリエーション装置を開示している。日本及び国際公開公報ＪＰ２００１−１６３２７７Ａ及びＷＯ９８／３１５８３Ａ１は、ボールの操縦に関する文献である。アメリカ公開公報ＵＳ８４１８７０５Ｂ２は、歩行用の杖に関するものであり、杖の傾斜に応答して駆動される車輪が下端部に取り付けられた移動用の杖を開示している。アメリカ公開公報ＵＳ７４６７６８１Ｂ２は、さらに駆動されるボードを示している。しかしながら、本文献では、中央に配置された車輪が駆動のために使用される。ドイツ特許ＤＥ２６５７１８７Ｂ２は、例えばコーナーリング時のモーター車両の旋回軸運動を補償し、クレーンのカウンターウェイトとして使用できる回転部を含むジャイロスコープシステムを開示する。アメリカ公開公報ＵＳ２００５／０１３４１０６Ａ１は、オムニホイールに関する。日本公開公報ＪＰ２００４１２９４３５は、操縦者のためのスケートボードのようなプラットフォームを有する更なる駆動車両を開示している。プラットフォームは、中央に配置されたボールによって地面を転動する。この目的のために、ボールは、プラットフォームの下方に配置されたハウジング内に設けられている。ボールは、ハウジング内に突き出している。操縦者の為のプラットフォーム及び操縦者の足元のための起立面はボール上に位置している。
【０００５】
ここから出発し、本発明の目的は、地表面上を転動する要素を備え、操縦者の移動のための特に単純な乗り物を提供することにある。
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を含む、地表面上を転動する要素を備えた操縦者の移動のための車両によって達成される。本発明の有利な実施形態は請求項２−１７に記載されている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明に従い、操縦者の移動のための特に簡単な車両は、地表面を転動する要素を備え、この転動する要素に不安定に支持される運搬要素と、この運搬要素によって支持されて転動する要素を駆動する駆動装置と、これら駆動装置を運搬要素の傾き及び運搬要素の傾斜方向に依存して所望の進行方向へ操縦する制御装置とを備え、地表面を転動する要素はボールであり、駆動装置の制御により車両は所望の進行方向へと移動可能であり、操縦者は自身の足元が車両に排他的に接触するか、場合によっては更に自身の下肢が車両と接触し、開口部が運搬要素に設けられ、ボールが運搬要素の開孔部より突き出る。本発明に関連して、足元及び下肢という用語は、足の裏からヒザ下の領域又は足首間接を含む足の前方部位であると理解される。好ましくは足元との接触に加えて、片方又は両方の脹脛との更に接触していることが望ましい。車両は特に単純な構造であることを特徴としている。さらに、車両は、バランスの取れた状態、好ましくは運搬要素の水平状態から、運搬要素の傾きの度合い及び傾斜方向を変化させて、バランスをとっている操縦者の体重移動によって簡単に操縦することができる。操縦者の体重移動が結果として傾斜をもたらす間、車両はその方向へ移動する。このように、操縦者は自身の体重を移動させることによって車両を操縦する。さらに、ボールを採用することで、システム全体（人間−車両）のバランスとの共同により、車両が所望の全方向へ地表面上を移動することができるという利点がある。この車両は、特にスポーツ装置、レクリエーション装置、又は娯楽用の装置として適している。この点において、「所望の進行方向へと移動可能できる」というフレーズは、車両の進行方向が操縦者の視線方向と区別されること、つまり視線方向を規定する場合では、操縦者はそれに対して全ての進行方向へ移動することができるということを意味すると理解される。さらに、本発明に係る車両は、操縦者が運搬要素上に起立し自由にバランスをとるものであるため、スケートボードのように操作される。操縦者は、例えばハンドルレバー、支持目的やバランス補助のための座席又は支えのような補助手段を持たなくてもよい。操縦者は、起立面の領域の運搬要素上に単純に起立することが望ましい。操縦者から運搬要素へより簡単に傾斜の力を伝達し、操縦者の運搬要素上の立ち位置を改善するために、操縦者の足元をストラップ、突起部、凹部又は類似の手段を用いて側方へ誘導することができる。これらの誘導要素は、下肢、好ましくは脹脛の領域へ上向きに延長することもできる。操縦者は、車両に脹脛の横側及び／又は後側を追加的に接触させることにより、車両を機敏に操縦することができる。これらの補助手段の全ては、一方向に開口していることが好ましく、これにより必要な場合に操縦者はそれらから簡単に離脱することができるようになる。ボール上への搬送要素の不安定な懸架又は支持は、ボールを搬送要素の開口部から突き出させることによって、特に有利に達成できる。
【０００８】
特に有利な形態では、車両が操縦者のための保持グリップを具備しないようにすることもできる。これにより、操縦者は、手を使って支持具やハンドルを掴んだり、運搬要素上に用意されたサドルや座席に座ることなく、車両の運搬要素上で自由にバランスを取ることができる。この点において、保持グリップとは、運搬要上でバランスをとる操縦者が走行中に片手又は両手でそれに掴まることのできるものを意味すると理解されるべきである。従って、車両を運搬するための運搬要素上の運搬グリップは、起立した操縦者では届かないため保持グリップにはならない。
【０００９】
有利な形態では、運搬要素は環状ディスクとして設計され、運搬要素は円形、楕円形若しくは長方形の外縁又はこれらの組み合わせである。運搬要素の環状形状は、ディスクが水平に配向されて地表面が水平であるとき、地表面からの距離が各斜傾方向で同じであるため、車両の乗り降りを簡単にする。
【００１０】
難易度に関する車両のバランサビリティーの平均的なレベルは、運搬要素の環状ディスクをボールの水平赤道の高さの領域に配置することによって達成される。
【００１１】
代替の実施形態においては、運搬要素は、車両の前進行方向から見て台形のシート状である。この場合に、運搬要素の環状の形状は、足元のための起立面が縮小され、よりコンパクトでより簡単に輸送可能になる。起立面の縮小によって、起立面同士はボール上に延びるウェブによって接続される。
【００１２】
さらに、操縦者のための複数の起立面が運搬要素上に配置され、複数の起立面がボールを挟んで反対側に配置される。その結果、ボールが自由に起立する操縦者の足元の間に配置されるため、車両のバランサビリティーが良好なレベルになる。
特に有利な形態において、操縦者のための起立面は、ボールの水平赤道の高さの領域に設けられることが好ましい。
【００１３】
構造上の観点では、駆動装置は運搬要素に装着され、駆動装置はボールに駆動力を伝達するための回転軸心を有する少なくとも２つのオムニホイールを含むことが特に好ましい。この場合、回転軸心は運搬要素と平行に配向される。
【００１４】
３つのオムニホイールが運搬要素上に配置され、ボールの周囲に均一に分布している場合に、駆動力はボールに対して特に効率的に伝達される。
【００１５】
運搬要素は、ボールに対して安定化することができ、運搬要素は、駆動装置が回転軸心を有する少なくとも一つのオムニホイールを含むことによってボールに対して回転可能であり、運搬要素が水平に配向されたときに、駆動装置の回転軸心はボールの垂直軸に平行であり、少なくとも一つのオムニホイールが水平赤道の高さでボールに作用する。
【００１６】
好ましい実施形態では、駆動装置は、運搬要素が水平に配向されたときにボールの垂直軸と平行な回転軸をそれぞれ有する第４オムニホイール及び第５オムニホイールを含み、これらのオムニホイールはボールを挟んで反対側に運搬要素に配置される。
【００１７】
代替の実施形態では、少なくとも一つの回転軸心が、ボールの方向における垂直位置から傾斜している。その結果、Ｚ軸へ運搬要素を動かすためのオムニホイールを省略することができるという利点がある。
【００１８】
特に有利な形態では、車両が前走行方向へ移動するときに、第４オムニホイール及び第５オムニホイールがロール軸の領域でボールに対して作用する。
【００１９】
空間における運搬要素の位置を特定するために、運搬要素は、その上に配置されたジャイロスコープを有し、運搬要素の傾斜の度合い及び傾斜方向を測定することができ、測定された傾斜及び傾斜方向は制御ユニットへ送信される。
【００２０】
有利な形態では、制御装置は、空間の水平位置の運搬要素のバランスを取るときに操縦者を補助するバランス制御モジュールを含む。バランスの取れた姿勢において運搬要素のバランスを取る行為は、第１、第２及び第３オムニホイールの駆動に対応することによって影響される。補助の度合いは変更することができ、操縦者が運搬要素上でバランス取ることが比較的簡単となるようなレベルに調整することができる。一方で、ここでの補助は、操縦者が体重移動によって傾斜方向へ車両の加速させるためのアクセルペダルの姿勢をとるときに、操作者の体重移動を妨げるほどには大きくない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明は図面によって図示される実施形態において、以下により詳細に記述される。
【００２２】
【図１】図１は、本発明に係るドライバーの移動のための車両の第１の実施形態の概略斜視図を示す。
【図２】図２は、ドライバー無しでの図１に記載の車両の平面図を示す。
【図３】図３は、図２に記載の車両の下方からの図を示す。
【図４】図４は、車両の制御装置の単純化された回路図を示す。
【図５】図５は、本発明に係るドライバーの移動のための車両の第２の実施形態の概略斜視図を示す。
【図６】図６は、ドライバー無しでの図５に記載の車両の平面図を示す。
【図７】図７は、図６に記載の車両の下方からの図を示す。
【図８】図８は、車両の制御装置の単純化された回路図を示す。
【図９】図９は、本発明に係るドライバーの移動のための車両の第３の実施形態の概略斜視図を示す。
【図１０】図１０は、ドライバー無しでの図９に記載の車両の平面図を示す。
【図１１】図１１は、本発明に従うドライバーの移動のための車両の第４の実施形態の概略斜視図を示す。
【図１２】図１２は、ドライバー無しでの図１１に記載の車両の平面図を示す。
【図１３】図１３は、本発明に従うドライバーの移動のための車両の第５の実施形態の概略斜視図を示す。
【図１４】図１４は、ドライバー無しでの図１３に記載の車両の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明に係る操縦者２の移動のための車両１の第１の実施形態の概略斜視図である。車両１は、実質的に、運搬要素３、地表面８上を転がるボール４で形成された要素、及び駆動装置５より構成される。駆動装置５の３つのオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、概略図にのみ示される。第４オムニホイール１０はボール４で隠れているが、図２に示されている。運搬要素３は、中央円形開口部３ｂ及び外側円形縁部３ｃを有する環状ディスク３ａとして設計される。更に、運搬要素３は、プレート又は金属シートとして設計され、運搬要素３の水平方向の高さは、ボール４の高さの部分（a fraction）に等しく設計される。基本的に、運搬要素３は、円形の縁部３ｃだけでなく、楕円形、長方形、若しくは多角形の縁部３ｃ、又はそれらの組み合わせとすることも可能である。同じことが開口部３ｂにも適用される。ただし、全体として、運搬要素３の円形の形状には、移動終了時に操縦者２が運搬要素３の縁部３ｃ上の任意の位置に運搬要素３を傾けて駐車することができるという利点を有する。同じことが反対に運搬要素３に乗車し、その後走行する際にも適用される。ボール４は、開口部３ｂに下から挿入されるか、又は運搬要素３の開口部３ｂがボール４上に位置する。この場合には、運搬要素３は、駆動装置５によってボール４上に支持されている。駆動装置５は、開口部３ｂの外縁を画定するディスク３ａ内の開口部３ｂの内縁３ｄ（図２参照）と、ボール４との間にある隙間６（図２参照）に位置するように配置されている。隙間６は、運搬要素３に対するボール４の自由な空間機動性を確保する。駆動装置５によって、ボール４は運搬要素３に対して移動することができ、これにより地表面８を転動することができる。駆動装置５は、操縦者２の体重移動と、それによる運搬要素３の傾斜によって所望の進行方向、特にボールの進行方向に作動する。これにより、操縦者２は、車両１の支援により、地表面８上の所望する全方向へ移動できる。
【００２４】
スケートボードの事例では既に知られているように、図１は、車両１で移動するときにコントロールレバーの様なグリップを利用せずに運搬要素３に起立した操縦者２を示している。ニーボード又は座席も運搬要素３上に提供されない。ただし、グリップを運搬要素３上に設けることもできるし、簡便に車両１を運ぶことができるようにするためにグリップ用の開口部を運搬要素３に設けることができる。操縦者２のために、車両１は、操縦者２の足元２ａ用の２つの起立面７を運搬要素３上に備えている。これらの起立面７には、運搬要素３上の空き領域に対応して足元のサイズの単にマーキングすることもできるし、保持ストラップ７ａを含むこともできるし、若しくは保持ストラップ７ａや走行中に運搬要素３のより安全な足場を操縦者２に提供する同様の構成の有無にかかわらず靴又はサンダルの形状とすることもできる。起立面７の領域では、保持ストラップ無しで結合しているスノーボードの方法のように、上部及び前進行方向Ｖ側が開いているガイドを提供することが、特に有利であると証明されている。従って、操縦者２は大きく前方にステップをすることによりいつでも降車でき、移動の間にガイドに寄りかかる自身の脹脛を使って車両１を誘導することができる。脹脛及び足元はさらにこのオープンガイドシェルによって横方向に誘導され、脹脛も後方に誘導される。ガイドは、操縦者２が前方にステップして車両から降りることができるように弾性的に形成されるが、車両に乗った際に弾性領域においてアクセス開口部が拡大してガイドは外側に移動するように、初期状態ではアクセス開口部を狭くすることができる。いずれにしても、ガイドは上部及び前進行方向Ｖでは開いたままである。ガイドの種類は、車両に自由に起立することと、同時に運搬要素３へのガイド力の伝達を行うこととの間で妥当な解決策を提供する。
【００２５】
また、起立面７は、体重移動によって車両を操縦するために操縦者が快適かつ安全に運搬要素３に起立できるものでなくてはならないため、間接的に運搬要素３のサイズや幅を決定する。起立面７に関して、起立面がボール４を挟んで運搬要素３上の反対側に配置されることも示される。車両１を前進行方向Ｖから見ると、起立面７はボール４の左右両隣に配置される。この場合において、前進行方向Ｖとは、操縦者は直線視線方向（すなわち胸の向きの方向）へと移動するものであるから、操縦者２に関連しているといえる。
【００２６】
さらに、図１に示されているように、運搬要素３は、ボール４の垂直軸Ｚに対して、赤道４ａの高さで水平に配向された位置に設けられていることが好ましい。運搬要素３は、高度な操縦者のためにはより高い位置に、初心者のためにはより低い位置に配置することも可能である。その結果、バランスをとることや、車両の乗り降り、車両の操縦をより簡単に又は難しくするために、ボール４に対する運搬要素３の傾斜角をより大きくしたり小さくしたりすることもできる。運搬要素３がオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃのみによってボール４上に不安定に懸架又は支持されているので、ボール４の赤道４ａに対する運搬要素３の位置に関わらず、オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、運搬要素３が水平方向に配向されているときに、ボール４の赤道４ａの上方に支持される。
【００２７】
図２は、操縦者２無しの車両１の平面図を示す。この平面図は、特に明確に駆動装置５の構成を示す。駆動装置５は、実質的に、それぞれ第１回転軸心９ａ、第２回転軸心９ｂ及び第３回転軸心９ｃで回転できるように取り付けられた第１オムニホイール９ａ、第２オムニホイール９ｂ及び第３オムニホイール９ｃと、は、第４回転軸心１０ａで回転できるように取り付けられた第４オムニホイール１０とから構成されている。オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ及び１０は、オムニダイレクションホイールとして定義され一般に知られ用いられている。これらオムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ、１０の場合、オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ及び１０の滑走面は円周にそって配置された多数のローラーで構成され、多数のローラーは、その回転軸心が各オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ及び１０の回転軸心９ｄ、９ｅ、９ｆ及び１０ａに対して直交し、オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ及び１０の円周に対して接線方向に延びる。オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ及び１０を使用することで、ボール４は、各オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ及び１０の駆動方向だけでなく、他の全方向に低摩擦で回転できるようになる。
【００２８】
以下では、更に詳しく車両１の進行方向と動作態様について説明を行うために、デカルト座標系の原点（ゼロ点）をボール４の中心点に設定する。従って、座標系の縦軸ｘは前進行方向Ｖ及び後進行方向Ｈを示し、横軸ｙは右進行方向Ｒ及び左進行方向Ｌを示し、垂直軸ｚは垂直方向を示すこの場合に、水平に配向した地表面８に対して、縦軸ｘ及び横軸ｙは平行に延び、垂直軸ｚは直角に延びる。
【００２９】
オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃによって、車両１は全ての方向Ｖ、Ｈ、Ｒ、及びＬとそれらの中間の方向に移動することができる。この場合に、回転軸心９ｄ、９ｅ及び９ｆは、運搬要素３の上面３ｅと平行に間隔を空けて配置され、ボール４の表面４ｂに対して接線方向に配置される。従って、水平な地表面９と運搬要素３の上面３ｅが互いに平行になった場合では、回転軸心９ｄ、９ｅ、９ｆは、地表面９と平行に配向される。さらに、第１、第２及び第３オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、ボール４の周囲に均一に配置される。座標系の原点及びｘ−ｙ平面に関して見られるように、オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、それぞれ互いに１２０度の角度で離れている。第２オムニホイール９ｂは、その回転軸心９ｅが縦軸ｘに対して直角に配向され、横軸ｘと整列している。前進行方向Ｖ又は後進行方向Ｈへの車両１の移動は、例えば第２オムニホイール９ｂが一方向に駆動し、他の２つのオムニホイール９ａ、９ｃが逆方向に駆動することによって成される。オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃの均一な配置に対応して、第１及び第３オムニホイール９ａ、９ｃは、縦軸ｘと横軸ｙの間であり、かつ横軸ｙを挟んで第２オムニホイール９ｂの反対側に設けられる。このように、第１及び第３オムニホイール９ａ、９ｃの回転軸心９ｄ、９ｆは、縦軸ｘに対して斜めに配向され、さらに横軸ｙに対しても斜めに配向される。オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃは、駆動輪としての機能だけでなく、常に同時にそれぞれ逆のオムニホイール９ｃ、９ｂ、９ａのための補助輪の機能を提供する必要がある。このように、オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃの協調動作は、前進行方向Ｖ及び右進行方向Ｒ、若しくは後進行方向Ｈ及び左進行方向Ｌ、又はそれら全ての所望の進行方向への車両１の移動をもたらす。
【００３０】
第４オムニホイール１０により、車両１は、ボール４又は垂直軸ｚに対する運搬要素３の回転に関して安定することができる。これは例えば、前進行方向Ｖ又は後進行方向Ｈの車両１の移動のために必要とされる。第４オムニホイール１０は、操縦者２が自身の胸をそれぞれの走行方向に向けた状態を維持することができるように、ボール４に対して運搬要素３を回転させるために使用することもできる。第４オムニホイール１０は、その回転軸心１０ａ周りに回転でき、かつボール４の赤道４ａの高さでボール４の表面４ｂに係合するように、運搬要素３に取り付けられている。この場合において、運搬要素３が水平に配向されるときには、回転軸心１０ａは垂直軸ｚと平行に配向される。例示的な実施形態における運搬要素３は、ボール４の赤道４ａの高さに設けられているため、第４オムニホイール１０は運搬要素３に組み込まれていることとなる。運搬要素３は、赤道４ａに対してより高く又はより低く配置されるべきものであり、第４オムニホイール１０の位置はそれに応じて適合され、赤道４ａの領域内でボール４との係合を継続する。
【００３１】
図２にも示されているように、３つのオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、上流に接続された変速機１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを有する電動モーター１１ａ、１１ｂ及び１１ｃによってそれぞれ駆動される。モーター１１ａ、１１ｂ及び１１ｃは、運搬要素３に取り付けられ、制御装置１３によって作動される。第４オムニホイール１０も対応する駆動回路を有するが、図２には示されていない。２４Ｖ直流モーターは、モーター部１１ａ、１１ｂ及び１１ｃに使用され、３５０ワットから８００ワットの範囲での出力を有する。
【００３２】
３つのオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃの代わりとして、４つのオムニホイールを使用することもできるし、少なくとも２つが駆動されればよい。残りの反対のオムニホイールは、サポートホイールとしての機能を担う。有利な方法では、４つのオムニホイールはボール４の周りに均一に分布され、隣接するオムニホイールはそれぞれ互いに９０度間隔で配置される。ｚ軸に関して第４オムニホイール１０が省略される駆動構成の変形例も実現可能である。
【００３３】
図２は、円周上の隔たり６がボール４の表面４ｂと運搬要素３の内縁３ｄの間に残り、ボール４が運搬要素３に対して自由に回転できる状態を示している。車両１への懸架は、弾性ボールによってホイール９ａ、９ｂ、９ｃ、１０の関節領域に提供することもできる。運搬要素３は、オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ、１０によって排他的にボール上に支持される。更なる支持要素又は接続要素は必要とされてない。ボール４は、デュロプラスチック（Duroplastic）合成素材から製造される。例えば、ボーリングのボールが適している。
【００３４】
図３は、図２に記載の車両の下方からの図を示す。図３に示されるように、複数の充電式バッテリー１４が下側から運搬要素３に取り付けられている。バッテリー１４は、運搬要素３の傾動を阻害せず、運搬要素３のバランスを取ることを容易にするために、ボール４の可能な限り近い位置に配置される。バランスをとることの容易化に関して、複数のバッテリー１４も運搬要素３とボール４にそって分布して設置されている。本質的には、バッテリー１４を運搬要素３上に配置することもできるし、又はバッテリー１４を一つだけの使用することも可能である。
【００３５】
図４は、車両１の制御装置１３の基本的な回路図を示す。制御装置１３は、運搬要素３上に配置されている。組み合わせによる制御装置１３は、運搬要素３の平衡位置を始点とした操縦者２の体重移動や、それによる運搬要素３の傾斜を検出するための多数の構成要素である。傾斜の度合いと傾斜方向の程度は、ピッチジャイロスコープ１５ａ、ロールジャイロスコープ１５ｂ、及びヨージャイロスコープ１５ｃによって検出される。ジャイロスコープ１５ａ、１５ｂ及び１５ｃは、加速度及び角度データを提供する。ピッチジャイロスコープ１５ａは、横軸ｙに対する旋回運動を検出し、ロールジャイロスコープ１５ｂは、縦軸ｘに対する旋回運動を検出し、ヨージャイロスコープ１５ｃは、垂直軸ｚに対する旋回運動を検出する。検出された傾きの度合い及び傾斜方向の検出に依存し、評価制御装置１６において、駆動されるモーター１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄは、所望の走行運動を生成するために、特にレギュレーターによって、それぞれのケースで必要とされる回転方向及び必要とされる回転速度で駆動される。同時に、評価制御装置１６内のバランス制御モジュールにより、運搬要素３の平衡位置（好ましくは水平である）は、モーター１１ａ、１１ｂ及び１１ｃの駆動に対応する手段によって並列的に達成される。評価制御装置１６は、プログラム可能なマイクロコンピューターによって設計されている。体重の第１の移動によって操縦者２により以前に生成された走行運動は、操縦者２がその運搬要素３の傾斜を維持する限り保持され、操縦者が反対の方向に自身の体重を移動した場合にキャンセルされる。第４オムニホイール１０は、ボール４に対して運搬要素３を安定させるものであり、それは直線進行運動の場合において有用である。例えばボール４に対しての運搬要素３の回転のような、望まれない制御状態を解決することができる。評価制御装置１６内の操縦制御モジュールに関して、ボール４に対する運搬要素３の回転は標的化の方法で誘導することができ、これにより操縦者２は常に進行方向へ自身の胸を向け続けたり、操縦運動の終了後に進行方向へ自身の胸を向けることができる。
【００３６】
更に、図４の基本的な回路図からは、制御要素１８が、車両１のオン及びオフを切り替えることができる手動遠隔操作の形式で提供されることがわかる。制御要素１８はデッドマンスイッチを備えており、車両１は操縦者２によって制御要素１８上の対応するボタンが押された場合にのみオンに切り替わる。異なる移動プログラムを選択するためにさらなるボタンを提供することもできる。これらの移動プログラムは様々な状況に応じて適用することができる。初心者と経験豊かなユーザーとの間の難易度の異なるレベル及び異なる重量クラスは、モーター１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、及び１１ｄの異なる加速度、最大速度、及びジャイロスコープや駆動信号の感度のレベルを含んで設定することができる。ボール４に対する運搬要素３の移動を制御する第４モーター１２ｄは、異なる方法で作動させることもできる。ヨージャイロスコープ１５ｃの測定シグナルを介した第４モーター１２ｄの駆動は、実質的に運搬要素３の安定化をもたらし、垂直軸ｚに対する運搬要素３の不必要な回転を防止する。サイクリングで知られているように、曲がり具合を調整するために、制御要素１８及びその中に存在するジョイスティックの組み合わせにより第４モーター１２ｄの駆動機構を評価制御装置１６に搭載することも可能であり、運搬要素３は、ボール３又はそのｚ軸周りを回転し、操縦者２は、自身の胸の前方へ向けて移動し続ける。基本的に、全ての進行方向Ｖ、Ｈ、Ｒ及びＬの走行運動は、互いに独立しており、運搬要素３を回転させないようにすることができる。より自然な走行感覚は、制御要素１８による垂直軸ｚを介した回転運動との組み合わせによって与えられる。低速走行プログラム及び高速走行プログラムを提供することもできる。
【００３７】
上述のピッチジャイロスコープ１５ａ、ロールジャイロスコープ１５ｂ及びヨージャイロスコープ１５ｃは、縦軸ｘ、横軸ｙ及び垂直軸ｚに対する角度位置及び角度方向を決定するために使用することができる任意のタイプの測定装置であると理解される。典型的に、それらは圧電センサーで動作する電子回路である。ピッチジャイロスコープ１５ａ、ロールジャイロスコープ１５ｂ及びヨージャイロスコープ１５ｃは、それぞれ互いに直交して配置されているため、これらによって空間における運搬要素３の位置を決定することができる。
【００３８】
本発明の第２の実施形態は、以下に図５〜８を参照して説明され、第１の実施形態に実質的に対応している。符号については、図１〜４に関連して上述の説明が参照される。以下では、相違点についてのみ説明を行う。
【００３９】
図５は、本発明に係る車両１の第２の実施形態の概略斜視図を示している。第４オムニホイール１０ａ及び第５オムニホイール１０ｂは、操縦者２の足元２ａの領域、及び足元２ａとボール４の間に設けられていることがわかる。第４オムニホイール１０ａ及び第５オムニホイール１０ｂは、運搬要素３中に平面的に配置され、不図示の回転軸心１０ｃ、１０ｄに対して回転可能にそれぞれ取り付けられている。第４及び第５回転軸心１０ｃ、１０ｄは、運搬要素３が水平に配向されたときに、垂直に配向される。第４オムニホイール１０ａ及び第５オムニホイール１０ｂは、ボール４を挟んで、互いに１８０度反対の位置に配置され、互いに対向することが明らかである。前進行方向Ｖに対して、第４オムニホイール１０ａ及び第５オムニホイール１０ｂは、軸方向に対称的に配置される。従って、車両１の前進行方向Ｖでは、第４オムニホイール１０ａ及び第５オムニホイール１０ｂは、ロール軸の領域においてボール４に対して作用する。第４オムニホイール１０ａ及び第５オムニホイール１０ｂは、第４モーター及び第５モーター１１ｄ及び１１ｅ（図６では運搬要素３に隠れているため図８の概略図にのみに示されている）により、他の３つのオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃと正確に同じ方法で駆動される。すなわち、第４及び第５電動モーター１１ｄ、１１ｅは、上流に接続された変速機と共に運搬要素３の下面側に配置される。また、運搬要素３の上面側に、上流に接続された変速機と共に第４及び第５電動モーター１１ｄ、１１ｅを配置することも可能であるが、下面側が好ましい。
【００４０】
図３とは対照的に、バッテリー１４は運搬要素３の上面側に配置されるため、図７には示されていない（図６参照）。現在の単一のバッテリー１４の位置は、運搬要素３がその上に配置された他の構成要素に対してバランスを取ることができるように選択される。
【００４１】
図８は、車両１の制御装置の基本回路図を示し、第４及び第５オムニホイール１０ｂの２つの電気モーター１１ｄ及び１１ｅを示している。
【００４２】
図９は、本発明に係る操縦者２の移動のための車両１の第３の実施形態の概略斜視図を示す。この実施形態は、前述の実施形態と実質的に一致しており、そのため、共通点に関しては前述の説明を参照する。同様の参照符号も同様の部分を示すために使用される。本実施形態において、オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃ、１０ａ及び１０ｂの配置は、３つのオムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃを備えた第２の実施形態に対応しており、互いに１２０度の角度間隔で配置され、駆動ホイール及びサポートホイールとして使用され、赤道に作用して垂直軸ｚに対しての動作を制御する２つのオムニホイール１０ａ、１０ｂを更に含む。最初の２つの実施例においてリングとして設計された運搬要素３は、第３の実施形態において、前進行方向Ｖから見て断面が台形の屋根に似た形状となる運搬要素３に置き換えられている。すなわち、運搬要素３は、上からみると、水平且つ平面な横材３ｆと、各々が横材の左右の端に隣接され下方に延びるサイドウェブ３ｇ、３ｈとによって構成される。このように、横材３ｆは、ボール４の上方に配置されており、２つのサイドウェブ３ｇ、３ｈは、横材３ｆから始まり、垂直又はボール４の赤道４ａの高さまで外側に向かって斜めに延びる。サイドウェブ３ｇ、３ｈの下端は、水平且つ外側を向く側脚３ｉ、３ｊに隣接しており、この側脚は、左右の起立面７に適応する十分な幅と長さを有し、従って赤道４ａの高さでボール４の両側に位置している。左右の側脚３ｉ、３ｊは、車両１を更にコンパクトにして搬送を容易にするために、上向きに折り畳めるように設計することもできる。赤道４ａに対する起立面７の位置の高さに関しては、前述の説明を参照することができる。運搬要素３がＨ型形状であることは、平面図からわかる。２つの起立面７上に立つ操縦者により生成された重量力を受けて、側脚３ｉ、３ｊの下方に配置されたオムニホイール１０ａ及び１０ｂ（図１０参照）は、ボール４に押し付けられ、これによりボール４に対して十分な牽引力を発揮する。同じことが、横材３ｆ上に搭載されている３つのオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃにも適用される。前述した第１及び第２の実施形態と比較したこの第３の実施形態の利点は、車両１の外寸が明らかに小さくなり、これにより特に地下鉄、郊外鉄道及びエスカレーターといった地方都市の交通機関で、車両１をより便利に輸送することができる点にある。操縦者２と起立面７との間の接触は、他の実施形態の全ての場合と同様に、脚元に制限されるか、場合によっては操縦者２の脹脛に制限される。本明細書中に記載の全ての実施形態は、任意の進行方向への体重移動によって制御される。
【００４３】
図１０は、図９に記載の車両の操縦者無しの平面図であり、それぞれの変速機１２ａ、１２ｂ、１２ｃを含む駆動のための３つのモーター１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、及びそれにより駆動されるオムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃを支持する運搬要素３の中央部分を示している。本場合において、オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、駆動目的と運搬要素３とボール４との間の支持接続の両方のために使用される。ボール４の横において、複数の起立面７は、赤道４ａの高さでほぼ互いの反対側の位置に搭載される。横材３ｆと起立面７を有する側脚３ｉ、３ｊとの間のサイドウェブ３ｇ、３ｆを介した接続は、起立面７を有する側脚３ｉ、３ｊがボール４の方向に弾性的に移動でき、しかしその他の点では操縦者２を安全に運搬できるように十分強固に構成される。オムニホイール１０ａ及び１０ｂは、起立面７を有する側脚３ｉ、３ｊの下に配置されており、このため図では破線で示されている。制御装置１３及びバッテリー１４は、運搬要素３上に搭載される。
【００４４】
図１１は、本発明に係る操縦者２の移動のための車両１の第４の実施形態の概略斜視図を示す。この実施形態は、前述の実施形態に実質的に対応しており、共通点に関しては上述の説明が参照される。同様の参照符号も同様の部分を示すために使用される。オムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃの配置は、前述の実施形態とは異なり、車両１の平面図にみられるように、２つのオムニホイール９ａ及び９ｃが、操縦者２の胸に沿って、前進行方向Ｖから見た正面側に位置し、互いに９０度の角度で実質的に水平な回転軸心９ｄ、９ｆに配置される。第１及び第３オムニホイール９ａ及び９ｃとは対照的に、第２オムニホイール９ｂは、回転軸心９ｅが縦軸ｘを二分する回転軸心９ｅによって配向され、２０度から４０度の範囲、好ましくは３０度の範囲で垂直方向から斜め前方に傾斜するように配向される。したがって、第２オムニホイール９ｂは、垂直軸ｚ周りの動作を行うために使用できる。運搬要素３は、第３の実施形態のように台形角度シートの形で設計される。さらに、垂直軸ｚ周りに車両１を操縦するために第２オムニホイール９ｂを使用することにより、第４及び第５駆動モーター１１ｄ、１１ｆを含む第４及び第５オムニホイール１１ｄ、１１ｆ及び関連する変速機は省略される。３倍の自由度でのボール４の移動は、最小限の数のモーター１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びオムニホイール９ａ、９ｂ、９ｃを有する第４の実施形態で作動する。
【００４５】
図１２は操縦者無しで図１１に関連する車両の平面図を示しており、これは図９に従った第３の実施形態に実質的に対応している。第３の実施形態とは対照的に、第２オムニホイール９ｂは、回転軸心９ｅが縦軸ｘを二等分し、垂直から１０〜３０度の範囲で斜め前方に傾斜されるように、回転軸心９ｅにより配向されることが明らかである。その結果、配向時には第２オムニホイール９ｂは、垂直軸ｚ周りの回転に影響をあたえる。
【００４６】
図１３は、本発明に係る操縦者２の移動のための車両１の第５の実施形態の概略斜視図を示す。本実施形態は、前述の実施形態に実質的に対応しており、共通点に関しては上述の説明を参照する。同様の参考符号も同様の部分を示すために使用される。第１、第２及び第３オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃの配置は、前述の実施形態とは異なり、３つのオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃがそれぞれの回転軸心９ｄ、９ｅ及び９ｆに対して回転することができ、垂直から２０度〜４０度、好ましくは３０度の範囲内でボール４の方向に斜めに内側に傾斜し配向されている。回転軸心９ｄ、９ｅ及び９ｆは、ボール４上方の共通点で、水平な地表面８から始まるボール４の中心において、運搬要素８と水平に交差する。第１、第２及び第３オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、車両１の平面図に示されるように、それぞれが１２０度で位置ずれしてボール４上に互いに円周方向に配置される。
【００４７】
図１４は、操縦者無しで図１２に記載の車両の平面図を示す。３つのオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃの全ては、ボール４の周囲に均一に配置され、そのボールを駆動する。前述した回転軸心９ｄ及び９ｅ及び９ｆの配向と同様の理由で、３つのオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、全ての方向へのボール４の走行運動と、垂直軸ｚに対するボールの回転に影響を及ぼし、これにより、有利な方法で更にこの機能を実行しているオムニホイールを省略することができる。
【００４８】
先に説明した全ての例示の実施形態において、オムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃは、ボール４の上半分に支持されている。ボール４を地球儀に例えると、ボール４とオムニホイール９ａ、９ｂ及び９ｃとの接触の位置は、北緯２０度〜４０度、望ましくは３０度である。
【符号の説明】
【００４９】
１      車両
２      操縦者
２ａ    足元
３      運搬素子
３ａ    ディスク
３ｂ    開口部
３ｃ    外縁
３ｄ    内縁
３ｅ    上面
３ｆ    横材
３ｇ    第１サイドウェブ
３ｈ    第２サイドウェブ
３ｉ    第１側脚
３ｊ    第２側脚
４      ボール
４ａ    赤道
４ｂ    表面
５      駆動装置
６      隔たり
７      起立面
７ａ    保持ストラップ
８      地表面
９ａ    第１オムニホイール
９ｂ    第２オムニホイール
９ｃ    第３オムニホイール
９ｄ    第１回転軸心
９ｅ    第２回転軸心
９ｆ    第３回転軸心
１０ａ  第４オムニホイール
１０ｂ  第５オムニホイール
１０ｃ  第４回転軸心
１０ｄ  第５回転軸心
１１ａ  第１モーター
１１ｂ  第２モーター
１１ｃ  第３モーター
１１ｄ  第４モーター
１１ｅ  第５モーター
１２ａ  第１変速機
１２ｂ  第２変速機
１２ｃ  第３変速機
１３    制御装置
１４    バッテリー
１５ａ  ピッチジャイロスコープ
１５ｂ  ロールジャイロスコープ
１５ｃ  ヨージャイロスコープ
１６    評価制御装置
１７ａ  第１調節装置
１７ｂ  第２調節装置
１７ｃ  第３調節装置
１７ｄ  第４調節装置
１８    スイッチング素子
１９    受信機
Ｈ      後進行方向
Ｌ      左進行方向
Ｒ      右進行方向
Ｖ      前進行方向
ｘ      縦軸
ｙ      横軸
ｚ      垂直軸
【図１】
0006663847.tif 000002
【図２】
0006663847.tif 000003
【図３】
0006663847.tif 000004
【図４】
0006663847.tif 000005
【図５】
0006663847.tif 000006
【図６】
0006663847.tif 000007
【図７】
0006663847.tif 000008
【図８】
0006663847.tif 000009
【図９】
0006663847.tif 000010
【図１０】
0006663847.tif 000011
【図１１】
0006663847.tif 000012
【図１２】
0006663847.tif 000013
【図１３】
0006663847.tif 000014
【図１４】
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