CN102858620A

CN102858620A - 可运动系统

Info

Publication number: CN102858620A
Application number: CN2011800200233A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·斯米塔那; 拉斐尔·费舍尔; 贝恩特·贡贝特
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Fifth Schaeffler Investment Management & CoKg GmbH; Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-04-13
Also published as: CN102858620B; US8967303B2; US20130037331A1; WO2011131525A1; EP2560859A1; EP2560859B1; DE102010015713A1

Abstract

本发明公开了一种可运动系统（1），该可运动系统为了在平面（20）内运动而具有至少一个由至少两个成对布置的车轮构成的车轮组（2），该至少一个车轮组布置在至少一个平行于所述平面（20）的车轮轴（4）上。在车轮轴（4）上针对车轮组（2）的两个车轮（6₁、6₂）设置有唯一的电驱动马达（10）、带有可变力矩分配的差速器（14）和电伺服马达（12）。电伺服马达（12）作用到差速器（14）上，使得由唯一的电驱动马达（10）生成的力矩在车轮轴（4）内部被分别分配到车轮（6₁、6₂）上。

Description

可运动系统

技术领域

本发明涉及可运动系统。本发明特别涉及一种可运动系统，该可运动系统为了在平面内运动而具有至少一个由在平行于平面的各个车轮轴上成对布置的车轮构成的车轮组。该车轮组在此能够整体绕至少一个基本上垂直于车轮轴和平面的轴转动。

背景技术

德国公开文本DE 10 2004 014 773 A1公开了用于地面输送车辆

的驱动装置。地面输送车辆具有可绕垂直轴转动的转盘以及两个在转盘上平行且镜像对称于垂直轴支承的驱动车轮。在这两个驱动车轮之间设置有用于生成差动效应的装置，该差动效应布置在两个驱动车轮之间。根据在两个驱动车轮之间生成差动效应的实施方式，在两个车轮之间布置有电的双转子马达，其具有两个转子和共同的定子。各一个转子与相邻的驱动车轮直接或者间接地联接。

国际专利申请WO 2009/082496A1公开了用于运输建筑物的设备。在此，待运输的建筑物架在支持结构上，该支持结构又包括四个由各至少两个车轮组成的可运动系统。给可运动系统的车轮中的每个均配属有马达，以便驱动相应车轮。借助控制系统可以使操作者控制该运输系统。为此，相应操纵在可运动系统上的单个马达，以便可以将整个运输系统运动到设置的方向上或者说运动到设置的定位上。

日本专利申请JP 2004-090903同样简述了可运动系统，其由至少两个车轮组成，这些车轮布置在轴上。同样，可运动系统可绕垂直于车轮轴的轴转动。给可运动系统的每个车轮配属有单个的驱动装置。通过适当控制车轮的单个驱动装置可以相应转向或者说控制可运动系统。

日本专利申请JP 55-039846同样公开了一种运输系统，其设有多个可运动系统。这些可运动系统可以以如下方式控制，即，保证运输系统绕建筑物或者仓库（Lager）的拐角运动。运输系统的每个可运动系统由两个单个的车轮组成，它们各设有自己的驱动装置。由此，通过适当控制各可运动系统的车轮的驱动装置可以控制运输系统绕拐角运动。

美国专利3,827,517同样公开了一种可运动系统，其包括两个车轮，这两个车轮布置在保持装置中。在此，给每个车轮配属有马达。马达被流体静力地驱动。

日本专利申请JP 2008-213570同样简述了一种可运动系统，其包括两个车轮，这些车轮布置在共同的车轮轴上。此外还设置有如下轴，该轴垂直于车轮轴和可运动系统的运动平面布置。可运动系统可绕该轴转动。给可运动系统的每个车轮配属有驱动系统。在此，驱动系统针对各车轮相同地构造。

发明内容

本发明的任务在于提供如下可运动系统，该可运动系统是成本低廉的并且在很多行驶机构的情况下应用到各种各样的应用领域中。

上述任务通过包括权利要求1的特征的可运动系统来解决。

本发明涉及整合了车轮的或者说在车轮附近的驱动单元，该驱动单元配属或整合在可运动系统中。可运动系统构造用于在平面内运动。该可运动系统具有至少一个由至少两个成对布置的车轮构成的车轮组，该至少一个车轮组安置在至少一个平行于平面的车轮轴上。此外，该车轮组以及由此还有该可运动系统能够整体绕至少一个基本上垂直于车轮轴和平面的轴转动。针对车轮组的至少两个布置在车轮轴上的车轮设置有唯一的电驱动马达、可变力矩分配的差速器和执行机构。在优选实施方式中，该执行机构可以构造成电伺服马达。由此，针对可运动系统的驱动单元由电驱动马达、差速器和执行机构（或者说电伺服马达）形成。在此，电执行机构以如下方式作用到差速器上，即，由唯一的电驱动马达生成的力矩能够在车轮轴内部被分别分配到车轮上。车轮轴分开地构造，从而可以成对地分别驱动在一个或多个车轮轴上的至少两个成对的车轮。

借助本发明可以通过差动效应电地驱动和/或转向两个或多个车轮。这在今天已经以类似方式和方法在具有成对安置在可转动轴上的电驱动车轮的飞机起落架或者在叉车的情况下被使用。这些优选成对布置的车轮可以如办公椅的滚子那样绕自己的轴转动或者说可以利用相应布置的复合铰接运动装置（Vielgelenkkinematik）来用于所有类型的履带式车辆和救援车辆。可运动系统的根据本发明的实施方式可以被用于所有类型的车辆或者也可以被引导的类似车辆的设施，例如残疾人轮椅或者叉车。

在平行于平面的车轮轴上布置的车轮的该车轮组能够绕其它的轴枢转，该其它的轴平行于平面且垂直于一个车轮轴或者多个车轮轴布置。

在执行机构未激活或者说电伺服马达未激活的情况下，分别分配到布置在多个车轮轴上的车轮上的转矩是相等大小的。在执行机构激活或者电伺服马达激活的情况下，分别分配到可运动系统的布置在多个车轮轴上的车轮的转矩是不同的。通过这种不同，由此可以整体绕基本上垂直于车轮轴和平面的轴来转动车轮组。由此，基于车轮组绕基本上垂直于车轮轴和平面的轴的转动可以将车辆有针对性地、准确且紧贴地转向。

布置在驱动马达与执行机构或者说电伺服马达之间的带有可变力矩分配的差速器由两个相同的行星齿轮传动装置组成。力矩到车轮组的车轮上的分别分配无级地通过执行机构的激活力矩进行。

根据一个实施方式，执行机构构造成电伺服马达。该电伺服马达的功率小于电驱动马达的功率。在此，电伺服马达的功率可以比电驱动马达的功率小至少十倍。电驱动马达和电伺服马达构造成空心轴马达。

给该可运动系统配属有传感器系统，利用该传感器系统能够检测可运动系统的状态。待利用传感器系统检测的状态是作用在可运动系统中的力和或力矩。该传感器系统此外可以包括测量系统，利用该测量系统来检测路径和/或定位和/或加速度。

可以设置有通信电子装置，借助该通信电子装置将由传感器系统检测的模拟信号和/或数字数据传输给管控系统。功率电子装置可以各整合在驱动马达和/或执行机构中。为了冷却功率电子装置和/或驱动马达和执行机构（或者说伺服马达）可以设置有冷却系统，该冷却系统利用由现有技术已知的各种冷却介质工作。一个传感器系统或者多个传感器系统至管控系统的数据传输或者说信号传输可以借助无线传输进行。管控系统负责基于行驶动态并基于模型地调节至少一个可运动系统。可运动系统中的每个可以设有间距传感器，这些间距传感器获知限制可运动系统的自由运动性的可能的障碍物。可运动系统的大量元件可以由轻结构材料（Leitbaumaterialien）例如塑料、纤维增强塑料、铝、镁等制成。

布置在可运动系统上的车轮不局限于两个车轮。车轮可以在各种各样的实施方式中布置在可运动系统的轴上。车轮因此可以具有不同的直径。同样地，至少成对布置的车轮可以实施有车轮外倾和/或倾斜运行角度。

该可运动系统能够绕其它的轴枢转，其中，所述轴基本上平行于平面且垂直于车轮轴取向。枢转轴也可以相对布置在多个轴上的车轮的假想的连接线偏心地安置。借助本发明可以制造高度整合的车轮承载单元，其中整合有驱动装置、转向装置、制动器、弹簧和阻尼器单元。利用本发明通过电子差速器不仅有利地造成转向，而且此外满足了错误挽救安全性（fail-save Sicherheit）的迫切需要。在未通电状态下，用于可变力矩分配的伺服马达无力矩地联接系统并且由此不可能抱死车轮。通过驱动马达、差速器、伺服马达的紧凑布置可以也在轮椅、叉车和病床上应用本发明。此外，本发明还可以应用在施工机械的情况下和运输车辆领域中。本发明的特殊优点在于，仅设置有唯一的驱动马达，并且由此，不一定非要给可运动系统的两个车轮配属两个具有相等驱动功率的相同的马达。

附图说明

下面应当依据附图进一步说明本发明的实施例及其优点。

图1示意性示出根据现有技术的、用于可变的力矩分配的驱动系统的结构；

图2示出根据本发明的可运动系统的示意性视图，其中，驱动马达、差速器和伺服马达布置在车轮轴上；

图3示出这样如下状态，其中伺服马达未激活并且由此存在力矩到可运动系统的布置在车轮轴上的多个车轮的均匀分配；

图4示出这样如下状态，其中伺服马达是激活的并且由此执行到可运动系统的多个车轮上的不同的力矩分配；

图5示出可运动系统到车辆中的连接；

图6示出可运动系统到车辆中的连接，以及该可运动系统关于地面不平整的枢转。

具体实施方式

针对本发明的相同或作用相同的元件采用一致的附图标记。此外为概览起见，在单个的附图中仅示出了为说明各自的附图所需的附图标记。所示实施方式仅示出如何可以设计根据本发明的可运动系统的举例。由此它们不是本发明的最终的界限。在下面的说明中，将为了初始化可变力矩分配而采用的执行机构12标称为电伺服马达。由此，电伺服马达表示如何可以设计执行机构12的可行实施方式。对术语“电伺服马达”的说明的限制不应被理解为对本发明的限制。对于本领域技术人员而言显而易见的是，执行机构12在技术上可以不同地实施。

图1示出用于在车辆（未示出）的至少一个轴4的内部的可变力矩分配的系统100的示意性视图。系统100的设计方案在此早已经由现有技术所公开。设置有驱动马达10，其作用到带有可变力矩分配的差速器14上。差速器14在此由两个相同的行星齿轮传动装置31和32组成。伺服马达12作用到行星齿轮传动装置31和32上。根据该优选实施方式，驱动马达10构造为电动马达。伺服马达12同样构造为电动马达。在此，驱动马达10的功率比伺服马达12的功率至少大十倍。

图2示出根据本发明的可运动系统1的示意性视图。可运动系统1包括第一车轮61和第二车轮6₂，这两者布置在车轮轴4₁、4₂上。显而易见的是，在每一车轮轴4₁、4₂上可以设置不止一个车轮6₁和6₂。在随后的图中，在车轮轴4₁、4₂中的每个上总是仅设置有一个车轮6₁或6₂，这不可以被理解为对本发明的限制。

在此情况下，两个车轮6₁和6₂这样布置在车轮轴4₁、4₂上，即，它们能够彼此不依赖地在不同方向上转动。车轮轴4₁、4₂可以以不同的定向相对彼此布置。在图2至图6中的情况下，该可运动系统1由此由两个车轮6₁和6₂的车轮组2组成，这两个车轮各安置在轮毂7上并且由此以可以绕车轮轴4转动的方式构造。在此，车轮轴4基本平行于平面20地取向，该可运动系统可以在操纵的情况下在该平面20中运动。在该可运动系统1的车轮轴4上布置有驱动单元9。驱动单元9由电驱动马达10、差速器14和伺服马达12组成。可运动系统1在平面20内的运动利用唯一的电驱动马达10造成。通过电伺服马达12来实现该可运动系统的控制和转向，由此，该伺服马达12使得唯一的电驱动马达10的驱动力矩在车轮轴4内部分别分配到车轮61和62上成为可能。可运动系统1在此以如下方式构造，即，该可运动系统同样以能够绕垂直于车轮轴且垂直于平面20的轴8转动的方式构造。

可运动系统1此外可以设有传感器系统30，利用该传感器系统可以检测该可运动系统1的状态。通过通信电子装置33，将由传感器系统30检测的模拟信号和/或数字数据传输给管控系统34。管控系统34负责基于行驶动态并基于模型地调节至少一个可运动系统。功率电子装置36可以整合在驱动马达10和/或执行机构12中。每一由在基本平行于平面20的车轮轴4₁、4₂上的至少成对布置的车轮6₁、6₂构成的车轮组2配备有GPS系统40，从而使得各车轮组在空间中的定位是可确定的。从通信电子装置33向管控系统34地可以进行无线传输。

图3示出如下状态，其中相同力矩作用到可运动系统1的车轮6₁和6₂上。这是通过不激活的电伺服马达12来实现的。由此，通过唯一的电驱动马达10来驱动该电动系统的两个车轮6₁和6₂。相同的驱动力矩D₁和D₂被导引到该可运动系统1的车轮6₁和6₂上。可运动系统1由此在平面20内以直行方式运动。

图4示出如下状态，其中电伺服马达12是激活的。通过激活电伺服马达12来由此获得驱动力矩D₁和D₂到该可运动系统的车轮6₁和6₂上的不同分配。在图4中所示的状态的情况下，作用到该可运动系统的第一车轮6₁上的驱动力矩大于作用到该可运动系统的第二车轮6₂上的驱动力矩。驱动力矩D₁和D₂的这里所示的这种分配造成可运动系统1绕轴8转动，由此这造成了该可运动系统1的转向效果。对于本领域技术人员显而易见的是，在一部车辆中可以设置多个可运动系统1。由此，通过适当地控制单个可运动系统的驱动单元9的单个电伺服马达12就可以有针对性地控制车辆（未示出）。

图5示出由第一车轮6₁和第二车轮6₂组成的该可运动系统到车辆（此处未示出）中的连接。连接元件23在此可绕其它的轴22枢转，该其它的轴22垂直于车轮轴4且平行于平面20地取向。

图6示出如下状态，即，可运动系统1在构造在平面20内的不平整路面24上运行。在此情况下，该可运动系统1绕轴22枢转，该轴22穿过连接元件23并且基本上穿过车轮轴4地分布。通过绕轴22的该枢转可能性总是保证了该可运动系统1利用车轮6₁和6₂保持地面接触。

本发明参考优选实施方式进行了说明。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以执行各种改变和变形，而在此不会脱离权利要求的保护范围。

Claims

1.可运动系统（1），所述可运动系统为了在平面（20）内运动而具有至少一个由至少两个成对布置的车轮（6₁、6₂）构成的车轮组（2），所述车轮组安置在基本上平行于所述平面（20）的至少一个车轮轴（4₁、4₂）上，并且其中，所述车轮组（2）能够整体绕至少一个与所述至少一个车轮轴（4₁、4₂）和所述平面（20）基本上垂直的轴（8）转动，其特征在于，在所述车轮轴（4₁、4₂）上，针对一个车轮组（2）的至少两个车轮（6₁、6₂）坐落有唯一的电驱动马达（10）、带有可变力矩分配的差速器（14）、和执行机构（12），其中，所述执行机构（12）以如下方式作用到所述差速器（14）上，即，由所述唯一的电驱动马达（10）生成的力矩能够在所述车轮轴（4₁、4₂）内部被分别分配到所述至少两个车轮（6₁、6₂）上。

2.根据权利要求1所述的可运动系统（1），其中，在基本上平行于所述平面（20）的所述车轮轴（4₁、4₂）上布置的所述车轮（6₁、6₂）的所述车轮组（2）能够绕另一轴（22）枢转，所述另一轴基本上平行于所述平面（20）且基本上垂直于所述车轮轴（4₁、4₂）。

3.根据权利要求1和2所述的可运动系统（1），其中，在所述执行机构（12）未激活的情况下，分别分配到在所述车轮轴（4₁、4₂）上的所述车轮（6₁、6₂）上的转矩是相等大小的。

4.根据权利要求1和2所述的可运动系统（1），其中，在所述执行机构（4）激活的情况下，分别分配到在所述车轮轴（4₁、4₂）上的车轮（6₁、6₂）上的转矩是不同的，从而使得所述车轮组（2）整体绕所述基本上垂直于所述车轮轴（4₁、4₂）和所述平面（20）的轴（8）转动。

5.根据权利要求1至4所述的可运动系统（1），其中，所述带有可变力矩分配的差速器（14）由两个基本上相同的行星齿轮传动装置（31、32）组成，其中，力矩到车轮组（2）的车轮（6₁、6₂）上的分别分配能够无级地通过所述执行机构（12）的激活力矩来调整。

6.根据权利要求1至5之一所述的可运动系统（1），其中，所述执行机构（12）构造成电伺服马达，所述电伺服马达的功率小于所述电驱动马达（10）的功率。

7.根据权利要求6所述的可运动系统（1），其中，所述电驱动马达（10）和所述电伺服马达（12）构造成空心轴马达。

8.根据权利要求1至7之一所述的可运动系统（1），其中，设置有传感器系统（30），利用所述传感器系统能够检测所述可运动系统（1）的状态。

9.根据权利要求1至8之一所述的可运动系统（1），其中，设置有通信电子装置（33），借助所述通信电子装置，模拟信号和/或数字数据能够传输给管控系统（34）。

10.根据权利要求9所述的可运动系统（1），其中，所述管控系统（34）负责行驶动态地及基于模型地调节至少一个所述可运动系统（1）。

11.根据权利要求1所述的可运动系统（1），其中，功率电子装置（36）整合在所述驱动马达（10）和/或所述执行机构（12）中。

12.根据权利要求1至11之一所述的可运动系统，其中，每一个由在基本上平行于所述平面（20）的所述车轮轴（4₁、4₂）上至少成对布置的所述车轮（6₁、6₂）构成的车轮组（2）配备有GPS系统（40），从而使得各车轮组在空间中的定位是可确定的。