CN108136920A - 用于支持人工推动的电驱动器的轮悬架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设备(V)的轮悬架，其具有轮子(3)的用于支持人工推动的电驱动器(R、S)，其中：在与设备(V)相连的支撑元件或者承载框架(T)和电驱动器的处于内部的定子(S)之间能移动地或者能弯曲地布置有连接件(P)，从而使连接件由于设备的重力(G)在没有其它作用力的情况下保持在原始位置中，安装至少一个传感器(DM、WG、PG)，所述传感器探测连接件的偏转，和控制装置(SE、7)，所述控制装置设计为，使得其与电驱动器(R、S)反作用于连接件(P)的偏转或者弯曲。

Description

用于支持人工推动的电驱动器的轮悬架
本发明普遍地涉及一种尤其是用于设备的轮悬架，其具有用于支持人工推动的轮用电驱动器，尤其用于移动医疗设备，如移动的C形臂系统。
一般已知用于电力驱动的设备的轮悬架，其中电力驱动器集成在轮子中。
原则上可能要求耗费相对较高的力，以便使一些设备或者机构以其自由度运动。这尤其适用于存在较高的摩擦系数或者较高的重力的情况。为此，一般已知的是使用特殊的控制电子器件，通过所述控制电子器件控制相应设备的电驱动器。然而这要求操作人员对控制电子器件具有深入的认知。而更简单的是直接对机器操作人员施加在设备上以使其运动的推力进行助力。然而在此的问题是，量化识别并且实现机器操作人员的外部力的作用。
附加地，首先在具有较大质量或者速度的移动设备中需要识别与对象或者人的碰撞，以便将对于机构和其周围环境的损害减至最小，因为较重的设备在相应的速度中以较高的动能运动。只实现作用的推力的简单控制在碰撞的情况下由于机器操作人员的自然作用还会导致碰撞事件的增强，因为机器操作人员会跟随质量惯性并因此其自然作用通常会由于碰撞被增强。如果需要防止这点，在已知的系统中需要装入附加的并且耗费的传感器，以便报告存在的碰撞并且相应地应对或者至少停止推进力。
由专利文献DE 10 2011 078 807 A1已知一种尤其用于电动和/或混合机动车的驱动系统，其包括静止的部分和可旋转地支承的部分以及具有定子和转子的电动机，其中，静止的部分包括定子并且可旋转地支承的部分包括转子。为了识别轴承或者转子的倾斜，尤其为了防止转子在定子上滑动和/或识别系统中的损坏，驱动器系统包括用于探测可旋转地支承的部分的轴承倾斜的轴承倾斜探测系统，其中，轴承倾斜探测系统分析电动机和/或至少一个传感器的数据。
专利文献DE 101 11 800 A1描述了一种可移动的具有轮的医疗设备，其中，在至少一个轮上布置有电动机械式驻车制动器。
最后，专利文献DE 42 37 013 A1还公开了一种按照本发明所述类型的可电机调节的X光设备。
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于移动设备的电动轮的轮悬架或者具有这种轮悬架的设备，其一方面允许机器操作人员的与推力相关的力增强，并且另一方面发挥了至少减弱碰撞的作用。
该技术问题按本发明通过独立权利要求的特征解决。本发明的有利的扩展设计是从属权利要求的主题。
发明人认识到，借助集成在移动设备的轮悬架中的稳定的悬摆，能够测量并且支持外部力作用。稳定的悬摆按照本发明理解为这样的悬摆，其基于其悬挂或者安装状态通过设备的重力并且在没有外部推力(或切力)作用的情况下被调节到稳定的起始位置中，而在有推力作用在设备上时则从起始位置中偏转出来或者至少被加载张力。然而按照本申请，张力(亦即张紧力之意)也理解为偏转，因为任何张力也要求至少最小的偏转或偏移。
如果悬摆集成在轮悬架中，使得其在电力驱动器的轮轴与设置在轮轴下方的与设备本身稳定相连的悬挂点之间形成连接，则设备的重力在没有其它力作用的情况下强制调节悬摆到中性的起始位置。然而一旦在设备上作用推力，则悬摆偏转，所述偏转能够被探测到。如果探测这种偏转的传感器与电力的轮驱动器的控制装置相连，则可以通过相应的调节回路自动地反作用于这种偏转，从而实现对于所作用的推力的支持或协助。
在移动设备与物体碰撞的情况下，形成反向的推力，其通过相同的机制导致电驱动器反作用于这种碰撞并且由此发挥至少减弱碰撞的作用。
与这种基本理念相应地，发明人建议一种设备的轮悬架，其具有用于支持人工推动的轮用电驱动器，所述轮悬架具有以下特征：
-连接件，所述连接件：
--能弯曲地与连接在设备上的支撑元件固定，
--其中，支撑元件支撑设备的至少一部分重量，
-电驱动器具有至少一个电动机，所述电动机带有处于内部的定子和处于外部的转子，其中，定子与连接件固定连接，并且连接件由于设备的向下作用的重力在没有垂直于重力作用的推力的情况下自动地占据起始位置，
-控制电子器件，所述控制电子器件设计为，使得其与电驱动器反作用于连接件的偏转或者弯曲。
原则上，通过所述轮悬架可以探测和测量连接件在不同于重力方向的任何方向上的偏转和弯曲。然而优选地，在垂直于重力的平面中进行测量。
此外有利的是，所述电驱动器具有轮毂电机，因为通过这种实施形式可以实现非常紧凑的驱动器单元，其集成在轮悬架中。
在一种优选的实施形式中，轮悬架可以设计用于在至少两个彼此独立的垂直于重力的平面中测量连接件的偏转和/或弯曲。
在按照本发明的轮悬架的另一设计方案中，为了测量连接件的弯曲，针对每个待探测的偏转方向可以安装至少一个应变计或者位置传感器，其中，至少一个应变计优选与张力测量结合地并且位置传感器与可翻转地支承的作为悬摆的连接件结合地使用。
此外，轮悬架可以这样设计，使得电驱动器设计为电力驱动的万向轮，所述万向轮具有在平面中可变的驱动方向。因为这种电驱动器可以在任何方向上控制，而轮悬架本身不需要设计为可旋转的，所以这种实施形式尤其适用于轮悬架的以下变型方案，其中连接件的偏转不限于一个偏转方向并且相应地通过使用多个传感器不只确定偏转的大小，而且也确定偏转的方向。相应地，为了补偿偏转并且由此为了辅助运动，相应驱动器的移动方向可以沿分别存在的推力方向进行。
在按照本发明的设备的轮悬架的一种能够特别简单地实现和成本低廉地制造的实施变型方案中，轮悬架具有用于支持人工推动的轮用电驱动器，发明人建议，轮悬架具有以下特征：
-摆动轴，所述摆动轴：
--可转动地支承在固定于设备上的支撑元件上，
--其中，支撑元件支撑设备的至少一部分重量，
-摆动臂，
-电机轴，其中：
--所述电机轴通过摆动臂与摆动轴固定相连，
--所述摆动轴布置在电机轴下方，因此摆动臂由于设备的向下作用的重力在没有垂直于重力和垂直于摆动轴作用的推力的情况下自动地占据未偏转的起始位置，
-电驱动器，所述电驱动器与电机轴相连，
-控制电子器件，所述控制电子器件设计为，使得其与通过电驱动器驱动的轮反作用于摆动臂的偏转。
这种实施形式原则上将存在于轮悬架和驱动器中的运动方向限制为一个方向，其中，由此也将相应的传感器减至使用唯一的位置传感器并且因此也可以非常成本低廉地制造。所述“方向”在意义上既理解为运动向量的正值也理解为负值，亦即沿着向量、必要时沿着围绕旋转点的圆形轨道前进和后退。
在此有利地，所述摆动轴和电机轴彼此平行地定向。此外，所述电驱动器优选驱动用于使设备运动的轮。与之相关地指出，尽管优选的实施形式涉及在很大程度上平坦的地面上运动的设备的轮悬架。然而本发明的范围也包括轮被轨道导引和/或悬挂在导引装置中，优选绳索导引装置中的情形。
此外，所述电驱动器可以具有定子和转子，其中，所述定子和转子可以设计为，使得定子与摆动臂固定相连，其中，优选在定子中布置电磁体并且在转子中布置永磁体。此外，所述转子可以在周向侧由行走轮包围。
为了探测摆动臂的偏转，传感器可以布置为，使得所述传感器探测摆动臂的偏转并且传递至电驱动器的控制电子器件。在此，这种控制电子器件可以具有调节回路，所述调节回路基于偏转作为调节变量控制或者调节作为输出量的轮速。
这种传感器例如可以设计为角传感器或者位置传感器，必要时也可以使用接近传感器，悬摆根据轮悬架的推力负荷接近或者远离所述接近传感器。
在一种优选的实施变型方案中，轮悬架可以布置在设备上，所述设备是能移动的医疗设备，尤其是移动的C形臂或者医疗操作单元。
除了轮悬架本身，也建议一种具有至少一个按照本发明的轮悬架的设备，其中优选是两个按照本发明的轮悬架和至少一个自由的行走轮，其中，所述至少一个自由的行走轮本身可以任意地调节其行驶方向。如果设有多于一个的分别具有电力驱动轮的按照本发明的轮悬架，则也可能有利的是，电力驱动器通过共同的控制和/或调节设备受到控制并且来自传感器的传感器数据也在这种共同的控制和/或调节设备中予以处理。
相应地，在设备的一种实施变型方案中，至少一个轮悬架的支撑元件能够围绕竖直的转向轴转动地设计。此外，至少一个轮悬架的支撑元件设计为在壳体和/或底盘上不可移动地被固定，由此能固定地围绕竖直的转向轴转动。
以下参照附图根据优选的实施例详细阐述本发明，其中，只显示了对于理解本发明必需的特征。在此使用了以下附图标记：1：C形臂系统；2：壳体；3：轮；4：C形臂；5：X射线管；6：X射线探测器；7：计算和控制单元；8：程序存储器；9：把手；A1：第一轴/电机轴；A2：第二轴/摆动轴；D：推力/压力；DM：应变计；H1：第一/上部的固定点；H2：第二/下部的固定点；K：支承结构的球体；ME：电磁体；MP：永磁体；P：连接件；PG：位置传感器/传感器；R：转子；r：万向轮的较小转子；S：定子；SE：控制电子器件；V：设备；WG：角传感器。在附图中单独地：
图1示出本发明的基本原理；
图2示出在按照本发明的轮悬架上的力作用的原理图；
图3示出在轴的平面中剖切按照本发明的具有可翻转地支承的连接件/悬摆的轮悬架得到的竖直剖面；
图4示出垂直于轴的平面剖切图3的按照本发明的轮悬架得到的竖直剖面；
图5示出在轴的平面中剖切另一按照本发明的具有两个可翻转地支承的连接件/悬摆的轮悬架得到的竖直剖面；
图6示出在轴的平面中剖切另一按照本发明的具有两个刚性相连的连接件/悬摆的轮悬架得到的竖直剖面；
图7示出在主轮的旋转平面中剖切按照本发明的具有可翻转地支承的连接件和万向轮驱动器的轮悬架得到的竖直剖面；
图8示出垂直于旋转平面剖切图7中的按照本发明的轮悬架得到的竖直剖面；
图9示出具有按照本发明的轮悬架的移动式C形臂系统。
在图1中示意性地示出本发明的基本原理。图1示出电力驱动的轮，其由转子R和支承在其中的定子S组成。支承结构和电力构件为了图示清晰而没有显示。定子S通过第一固定点H1、相应于第一力作用点与连接件P相连。连接件P还通过第二固定点H2、相应于第二力作用点经由承载框架T与设备V相连，因此重力通过连接件P传导至轮子上。在此，连接件P的第二固定点H2相对于重力G布置在第一固定点H1的下方。按照本发明，固定点H1、H2能够设计为固定连接或者柔性支承结构、例如轴向支承结构或者球形接头的形式。连接件P可以相应地柔性或者刚性地设计并且实现或多或少的刚性悬摆的功能，所述悬摆在一侧固定并且在另一侧与较大的质量相连。其应设计为，使得侧向出现的力产生连接件的偏转或者相应的弯曲或者至少能够被探测到的张力。
如果只有设备的重力G作用在所述连接件上，则连接件P如图所示地处于中性的起始位置。如果水平的推力起作用，则所述推力使得连接件P偏转，通过相应的传感器能够探测所述偏转。借助具有作为输入值的偏转和控制轮的电驱动器的输出值的调节回路，可以支持所出现的推力，必要时也可以在探测推力的方向并且定向驱动器方向的情况下实现支持，因此力增强地支持机器操作人员进行方便的设备移动。相反地，施加在设备上的制动作用也会导致连接件P的偏转，因此在设备连续运动并且操作人员实施制动作用时，可以主动地触发制动或者将电驱动器切换至发电机模式，所述发电机模式实现助力式制动。
作为补充，示意性地示出集成在轮驱动器中的控制电子器件SE，所述控制电子器件从在此形式为位置传感器PG的传感器获得连接件P的偏转信息并且传递至轮的控制电子器件。作为对一个或多个位置传感器的备选，也例如可以使用应变计，其中，借助至少三个应变计已经不只可以探测连接件的张力的值，而且也可以探测连接件的张力的方向。
为了说明本发明的作用，在图2中示出在按照本发明的轮悬架上的力作用的原理视图。在中间示出中性状态，其中只有重力G作用在系统上。相应地，在此标记为十字的力作用点H1和H2垂直地上下显示，即垂直重叠。在其侧面显示的视图中则分别示出了当压力D或者推力施加在系统上时，系统如何表现。在此，向量D的不同长度相应于其大小并且旋转向量的长度相应于通过调节相应产生的电推进力。
图3和图4示出按照本发明的轮悬架的特殊的实施变型方案的在轴A1和A2的平面中和与之垂直的平面中的竖直剖面，其具有可翻转地支承的连接件/悬摆P。在所述实施变型方案中，承载框架T与设备V或者其底盘固定相连。在承载框架T的下部区域中具有用于摆动轴A2的支承结构，其与连接件P的下端部相连。在此使用的电力驱动的轮基本上相当于轮毂驱动器，其中，定子S与连接件P的上端部固定连接。在定子S上，电力驱动的转子R借助球体K或者以其它方式可旋转地支承在电机轴A1上。连接件P这样与轴A1和A2相连，使得电机轴A1和摆动轴A2彼此平行地定向，其中，电机轴A2布置在摆动轴A1上方。附加地，为了确保更好地附着在地面上，在转子R的周向侧上还具有橡胶化的滚动面L。
由于使用和布置轴A1和A2，轮悬架设计用于只增强具有垂直于由轴A1和A2限定的平面的力分量的切力或推力。在所述平面中作用的力不产生连接件P的偏转。
为了探测连接件P或者与之固定相连的其它部件的偏转，安装位置传感器PG，所述位置传感器将其信息传递至调节回路以控制电驱动器。电驱动器的电力部件没有明确示出。与之相关地可以参考一般已知的轮毂电机和轮毂发电机的实施形式，如它们在电动自行车领域使用的那样。
在图5中示出按照本发明的轮悬架的备选的类似实施形式。在此可以看到在由摆动轴A1和电机轴A2限定的平面中的竖直剖面，其具有两个可翻转地支承的连接件P，所述连接件由于其对称的设计在结构上更稳定。承载框架T固定在设备V上或者其壳体上并且在下部具有用于两个共轴布置的摆动轴A2的支承结构。所示的球体K只象征性地显示可翻转的支承结构，其中，按照本发明在此和在其它实施形式中示出的支承结构也可以使用其它的滚动轴承或者滑动轴承或者其它系统。
两个摆动轴A2分别固定地与连接件P相连，所述连接件用作悬摆并且向上延伸，在该处其与电力驱动的轮的定子S连接。需要指出的是，在此所示的连接件只以其形状说明定子S与摆动轴之间的原理性的固定连接。原则上，摆动轴A2与定子S之间的连接的形式和连接的位置是任意的，只要其是刚性的并且将摆动轴A2的每个运动传递至定子S。在此重要的是，电机轴A1布置在摆动轴的上方。例如，连接件P可以“集成”在定子本身中，而例如不改变按照本发明的轮悬架的基本原理。
转子R围绕定子S支承，其中，在转子R中安装有多个永磁体MP并且在定子S中安装有多个电磁体ME，它们作用产生电力驱动。在周向侧，转子R还由滚动面L包围，所述滚动面例如可以由橡胶或者塑料制成并且用于使轮子更好地附着在地面U上。
在此，连接件P由于所作用的具有水平分量的推力垂直于摆动轴的偏转例如通过布置在摆动轴的支承结构区域中的角传感器WG探测，所述角传感器(没有明确示出地)与控制电子器件相连，所述控制电子器件借助存在于控制电子器件中的处理器以按照本发明的方式控制电驱动器，所述处理器具有存储器和存储于其中的相应的用于运行的程序编码。
在图3至图5中示出的轮悬架的实施形式具有可翻转地支承的连接件P，而图6示出一种实施形式，其中两个处于定子S与在此示出的电力驱动的轮之间的连接件P与承载框架T具有在很大程度上刚性的连接。所需的柔性在此通过连接件P的非刚性而是弹性柔性的设计实现。在连接件P设计得相对较软的情况下，为了探测偏转又可以使用位置传感器。然而如果连接件P较硬，使得只能更费事地确定所形成的偏转或偏移，则可能有利的是，通过安装在连接件上的应变计DM探测连接件P的张力(＝应力)或者弯曲。
按照本发明的轮悬架的又一实施形式在图7和图8中以在主轮的旋转平面中的竖直剖面和垂直于旋转平面的竖直剖面示出。在图3至图6中示出的系统在偏转方向方面只具有一个自由度，也就是只能沿一个方向来回偏转并且相应地只具有简单的轮，其没有滑转地只能够沿着直线运动，而在此处所示的系统中，推力探测和运动均沿任意的水平方向定向。
轮在此设计为所谓的万向轮，所述万向轮一方面设计为轮毂驱动器，其具有处于内部的定子S和围绕定子运行的电力驱动的较大的转子R。附加地，在较大的转子R的周向上布置有多个较小的转子r，它们的旋转轴分别相对于较大转子R的周向沿切向定向。较小转子r同样电力驱动，因此优选地，较大转子R可以对于较小转子分别形成定子。然而备选地，较小转子r的轴也能够以其它方式、例如通过较大转子R中的中央的电动机驱动。以此方式可以通过较大转子R和较小转子r沿每个任意方向的运动的共同作用控制这种实施形式的轮。
相应地，连接件P也这样支承在定子S与承载框架T之间，使得连接件P能够沿任意的水平方向偏转。在所示的视图中，这通过在两个端侧布置在连接件P上的球形接头实现。然而在此需要指出的是，如果两个端部之一通过球形接头支承并且相应的另一端部具有固定连接，在原则上就足够了。在连接件P与承载框架T之间或者连接件P与定子S之间的通过外部推力作用产生的相对偏转必须相应地方向特定地探测并且由此同样可以借助控制单元方向特定地通过万向轮的电驱动器进行支持。
除了轮悬架，在本专利文献中也建议一种配有所述轮悬架的设备。作为对这种按照本发明的设备的代表，在图9中示出可移动的医疗设备，更准确地说是具有按照本发明的轮悬架的移动式C形臂系统。所述C形臂系统1具有壳体2，在壳体上布置有总共四个轮子3，所述轮子确保系统的可移动性。按照本发明，在此至少有两个所述轮子3配有辅助产生力的轮悬架，例如按照之前所示的实施变型方案之一的轮悬架。C形臂系统本身装备通常存在的C形臂4，在所述C形臂上固定X射线管5和平的X射线探测器6。在壳体中也具有计算和控制单元7，所述计算和控制单元具有存储器8，在所述存储器中存储有程序编码，所述程序编码在运行中执行。按照本发明，计算和控制单元7也可以与处于按照本发明的轮悬架中的传感器相连并且探测例如施加在C形臂系统1的把手9上的推力，并且相应地借助所存储的程序编码这样控制轮悬架中的电驱动器，从而支持由操作人员施加的用于移动C形臂系统的推力或者在由于碰撞产生推力的情况下减小所述推力。
本发明的主要优点也在于所包含的碰撞保护。当摆动轴或者作用在其上的质量碰到障碍物时，悬摆偏转并且由此实现弯曲。通过连接件的偏转探测到碰撞，电机由此可以施加反向的扭矩并且主动地制动。由此可以剧烈地降低或者也可以防止碰撞能。
本发明的另一优点也在于传感器原理的成本。霍尔传感器非常好地适用于探测偏转，所述霍尔传感器大量应用在汽车工业中并且由于此原因非常廉价。
此外，借助在此描述的摆动方案辅助产生力具有这样的优点，即不需要操作设备上的确定按键、操纵杆或者部件来测量外力并且获得电机的力支持或辅助力。这主要有利于设备的操作人员，因为由于所有操作都与迄今的操作相同而不需要指导。因为运动可以只通过用作悬摆的连接件检测，所以取消了操作元件上的传感器器件和触觉器件和操作元件本身。这使得操作人员能够从任何位置操作设备，而不需要明确地操作开关或者操作元件。由此显著提高了操作系统的自由度。
此外有利的是，能够减少系统上的用于识别力的传感器器件并且同时降低布线耗费并且由此减少接口和控制与调节技术。
通过按照本发明的轮悬架，使用者可以在设备已经移动时通过施加反作用力触发制动并且由此在驱动器中实现准速度调节。
可以在多个领域使用按照本发明的轮悬架，但首先可以用于需要在人与机器之间互动的领域。
本发明的另一优点在于，由此在将来也可以结合电动驱动助力而人工移动迄今只能通过人工控制被电动驱动地移动的设备。这尤其对于主题“人-机器或者人-机器人-协作”是受关注的。
总地来说，通过本发明建议了一种移动式设备的轮悬架，其具有用于支持人工推动的轮用电驱动器，其中，在与设备相连的支撑元件或者承载框架和电驱动器的处于内部的定子之间能移动地或者能弯曲地布置或者安装有连接件，从而使连接件由于设备的重力并且在没有其它作用力的情况下保持在起始位置中。此外，安装至少一个传感器、例如应变计、接近传感器、位置传感器或者角传感器，所述传感器探测连接件的偏转，并且设置控制电子器件、例如形式为可编程的控制电子器件，其具有处理器、存储器和在运行中实施的相应程序编码，所述控制电子器件设计为，能够结合电驱动器反作用于连接件的偏转或者弯曲。

Claims (19)

1.一种设备的轮悬架，具有用于支持人工推动的轮用电驱动器，具有以下特征：
1.1连接件(P)，所述连接件：
-能弯曲地与连接在设备(V)上的支撑元件(T)固定，
-其中，支撑元件(T)支撑设备(V)的至少一部分重量，
1.2电驱动器具有至少一个电动机，所述电动机带有处于内部的定子(S)和处于外部的转子(R)，其中，定子(S)与连接件(P)固定连接，并且连接件(P)由于设备(V)的向下作用的重力(G)在没有垂直于重力(G)作用的推力(D)的情况下自动地占据起始位置，
1.3控制电子器件(SE、7)，所述控制电子器件设计为，使得其与电驱动器反作用于连接件(P)的偏转或者弯曲。
2.按权利要求1所述的轮悬架，其特征在于，在垂直于重力(G)的平面中测量连接件(P)的偏转和/或弯曲。
3.按前述权利要求之一所述的轮悬架，其特征在于，所述电驱动器具有轮毂电机。
4.按前述权利要求之一所述的轮悬架，其特征在于，在至少两个彼此独立的垂直于重力(G)的平面中测量连接件(P)的偏转和/或弯曲。
5.按前述权利要求1至4之一所述的轮悬架，其特征在于，为了测量连接件(P)的弯曲或者偏转，针对每个待探测的偏转方向安装至少一个应变计(DM)或者位置传感器(PG)。
6.按前述权利要求5所述的轮悬架，其特征在于，所述电驱动器设计为电力驱动的万向轮，所述万向轮具有在平面中可变的驱动方向。
7.一种设备的轮悬架，具有用于支持人工推动的轮用电驱动器，具有以下特征：
7.1摆动轴(A2)，所述摆动轴：
-可转动地支承在固定于设备(V)上的支撑元件(T)上，
-其中，支撑元件(T)支撑设备(V)的至少一部分重力(G)，
7.2摆动臂(P)，
7.3电机轴(A1)，其中：
-所述电机轴(A1)通过摆动臂(P)与摆动轴(A2)固定相连，
-所述摆动轴(A2)布置在电机轴(A1)下方，因此摆动臂(P)由于设备(V)的向下作用的重力(G)在没有垂直于重力(G)和垂直于摆动轴(A2)作用的推力(D)的情况下自动地占据未偏转的起始位置，
7.4电驱动器，所述电驱动器与电机轴(A1)相连，
7.5控制电子器件(SE、7)，所述控制电子器件设计为，使得其与通过电驱动器驱动的轮反作用于摆动臂(P)的偏转。
8.按前述权利要求6所述的轮悬架，其特征在于，所述摆动轴(A2)和电机轴(A1)彼此平行地定向。
9.按前述权利要求7至8之一所述的轮悬架，其特征在于，所述电驱动器驱动用于使设备运动的轮。
10.按前述权利要求7至9之一所述的轮悬架，其特征在于，所述电驱动器具有定子(S)和转子(R)，其中，所述定子和转子设计为，使得定子(S)与摆动臂(P)固定相连。
11.按前述权利要求10所述的轮悬架，其特征在于，在定子(S)中布置有电磁体(ME)并且在转子(R)中布置有永磁体(MP)。
12.按前述权利要求7至11之一所述的轮悬架，其特征在于，所述转子(R)在周向侧由行走轮(L)包围。
13.按前述权利要求7至12之一所述的轮悬架，其特征在于，设有传感器(PG、WG、DM)，所述传感器探测摆动臂(P)的偏转并且将所探测的偏转传递至电驱动器的控制电子器件(SE、7)。
14.按前述权利要求13所述的轮悬架，其特征在于，所述传感器是角传感器(WG)。
15.按前述权利要求14所述的轮悬架，其特征在于，所述传感器是位置传感器(PG)。
16.一种具有至少一个轮悬架的设备，其特征在于，所述至少一个轮悬架按前述权利要求1至15之一设计。
17.按前述权利要求15所述的设备，其特征在于，所述设备是能移动的医疗设备(1)。
18.按前述权利要求16至17之一所述的设备，其特征在于，至少一个轮悬架的支撑元件能够围绕竖直的转向轴转动地设计。
19.按前述权利要求16至18之一所述的设备，其特征在于，至少一个轮悬架的支撑元件构造为在壳体和/或底盘上不可移动地被固定，以便能固定地围绕竖直的转向轴转动。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11192414B1 (en) 2020-10-13 2021-12-07 Xtravel Suspension, Llc Suspension system
US11571939B2 (en) 2020-10-13 2023-02-07 Xtravel Suspension, Llc Suspension system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2354210A1 (fr) * 1971-11-09 1978-01-06 Bayerische Motoren Werke Ag Suspension independante des roues directrices de vehicules automobiles, tels que voitures de tourisme
US4697661A (en) * 1986-07-14 1987-10-06 General Electric Company Drive design for mobile x-ray units with dual wheel drives
US5746282A (en) * 1995-04-14 1998-05-05 Matsushita Electric Works, Ltd. Power-assisted cart
CN102848874A (zh) * 2011-07-01 2013-01-02 奥迪股份公司 用于机动车轮悬架结构的调整装置
CN103097763A (zh) * 2010-08-21 2013-05-08 奥迪股份公司 用于机动车的电减振器
CN104205588A (zh) * 2012-04-05 2014-12-10 奥迪股份公司 电阻尼器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4237013C2 (de) 1992-11-02 1996-10-31 Siemens Ag Motorisch verstellbares Röntgengerät
US7090040B2 (en) * 1993-02-24 2006-08-15 Deka Products Limited Partnership Motion control of a transporter
DE10111800A1 (de) 2001-03-12 2002-10-02 Siemens Ag Mobiles medizintechnisches Gerät und Verwendung einer elektromechanischen Feststellbremse für ein derartiges medizintechnisches Gerät
US7210544B2 (en) * 2002-07-12 2007-05-01 Deka Products Limited Partnership Control of a transporter based on attitude
US20040055796A1 (en) * 2002-07-12 2004-03-25 Dean Kamen Motion control of a transporter
JP2004359008A (ja) * 2003-06-02 2004-12-24 Sony Corp 搬送車両及びその制御方法
JP5013256B2 (ja) * 2007-08-07 2012-08-29 株式会社エクォス・リサーチ 車両
WO2010061498A1 (ja) * 2008-11-27 2010-06-03 トヨタ自動車株式会社 移動体、及びその制御方法
CN101970276B (zh) * 2009-01-29 2012-11-21 松下电器产业株式会社 带有辅助动力的车辆
US8219308B2 (en) * 2010-02-02 2012-07-10 Leeser Karl F Monowheel type vehicle
DE102011078807B4 (de) 2011-07-07 2014-05-28 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Lagerverkippungsdetektierungssystem
JP5798868B2 (ja) 2011-09-30 2015-10-21 カヤバ工業株式会社 電動アシスト台車
DE102013100088A1 (de) * 2013-01-07 2014-07-10 Rolf Strothmann Zur Bewegung durch Muskelkraft vorgesehene Vorrichtung, insbesondere Fahrzeug
US9101348B2 (en) * 2013-03-15 2015-08-11 Intuitive Surgical Operations, Inc. Surgical patient side cart with drive system and method of moving a patient side cart
DE102014108002A1 (de) * 2013-06-19 2014-12-24 Tente Gmbh & Co. Kg Rolle mit angetriebenem Rad, Lastenwagen mit ein angetriebenes Rad aufweisender Rolle und Bediengerät
JP6123906B2 (ja) * 2013-10-10 2017-05-10 株式会社村田製作所 手押し車

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2354210A1 (fr) * 1971-11-09 1978-01-06 Bayerische Motoren Werke Ag Suspension independante des roues directrices de vehicules automobiles, tels que voitures de tourisme
US4697661A (en) * 1986-07-14 1987-10-06 General Electric Company Drive design for mobile x-ray units with dual wheel drives
US5746282A (en) * 1995-04-14 1998-05-05 Matsushita Electric Works, Ltd. Power-assisted cart
CN103097763A (zh) * 2010-08-21 2013-05-08 奥迪股份公司 用于机动车的电减振器
CN102848874A (zh) * 2011-07-01 2013-01-02 奥迪股份公司 用于机动车轮悬架结构的调整装置
CN104205588A (zh) * 2012-04-05 2014-12-10 奥迪股份公司 电阻尼器

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Publication number Publication date
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EP3356176B1 (de) 2020-04-15
US20180281604A1 (en) 2018-10-04
DE102015218950A1 (de) 2017-03-30

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