CN110536819A - 以电动方式来驱动的车轮装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置，其具有至少一个车轮基体（12）并且具有至少一个至少部分地布置在所述车轮基体（12）中的驱动单元（14）、尤其是电动马达单元。在此提出，所述以电动方式来驱动的车轮装置（10）包括传感器单元（16），该传感器单元被设置用于获取地面（18）的表面粗糙度和/或所述车轮基体（12）和/或驱动单元（14）内部的至少一个摩擦系数。
Description
背景技术
已经提出了一种以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置，其具有至少一个车轮基体并且具有至少一个至少部分地布置在车轮基体中的驱动单元、特别是电动马达单元。
发明内容
本发明涉及一种以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置，其具有至少一个车轮基体并且具有至少一个至少部分地布置在车轮基体中的驱动单元、特别是电动马达单元。
提出，以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置、传感器单元，该传感器单元被设置用于获取地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的至少一个摩擦系数。
优选“智能车轮装置”包括智能车轮的组件的至少一部分。尤其智能车轮装置能够包括完整的智能车轮。“智能车轮”尤其应该是指具有电驱动组件、优选具有传感器组件并且具有数据接口组件的车轮，其有助于实现至少一个系统功能。优选对于智能车轮的推进的控制至少部分自动地、特别是根据传感器组件的至少一个信号来进行。
“车轮基体”尤其应该是指一种结构单元，该结构单元至少部分地构成车轮并且/或者至少部分地包围着车轮。尤其车轮基体能够有利地至少部分地构成护罩，所述护罩用于使车轮基体的内部、尤其使以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置的敏感的、比如对脏物和/或湿气敏感的构件远离污染物和/或异物，所述污染物和/或异物比如可能引起车轮装置的可动的构件的卡住。此外，尤其车轮基体能够有利地构成用于以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置的另外的构件的结构空间和/或接纳部。优选以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置的驱动单元至少部分地布置在车轮基体中。尤其以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置的蓄能单元为了向驱动单元的至少一部分尤其供应电能而至少部分地布置在车轮基体中。作为替代方案，蓄能单元能够至少部分地布置在车轮基体的外部、像比如布置在以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置的连接单元中。尤其以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置的计算单元为了控制并且/或者调节以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置的至少一项功能而至少部分地布置在车轮基体中。作为替代方案，计算单元能够至少部分地布置在车轮基体的外部。“计算单元”尤其应该是指具有处理器、存储单元的控制器和/或保存在所述存储器单元中的运行、控制和/或计算程序。尤其车轮基体具有至少一个车轮胎面和/或至少一个拥有至少一个车轮胎面的轮胎。尤其车轮基体具有至少一个轮辋。优选轮辋具有至少一个用于至少一个轮胎的支承面。
驱动单元、特别是电动马达单元优选包括至少一个电动马达。电动马达优选由直流马达、电换向的直流马达或者交流马达构成。此外，能够设想，驱动单元具有至少一个用于改变车轮基体的至少一种旋转运动的转矩的传动机构。“传感器单元”在这方面尤其应该是指一种单元，该单元被设置用于记录至少一个特征参量、至少一个环境参数和/或物理性能，其中所述记录能够主动地、比如尤其通过电测量信号的产生和发出并且/或者被动地、比如尤其是通过对于传感器构件的性能变化的检测来进行。在这个方面，“表面粗糙度”尤其应该是指实际的界面相对于理想平滑的平均的参考平面的高度偏差。在这个方面，“地面”尤其应该是以下表面，以电动方式来驱动的车轮装置应该在所述表面上运行。尤其地面能够具有至少一个地面衬面。在这个方面，“摩擦系数”尤其应该是摩擦力与两个物体之间的压紧力的比例。尤其传感器单元被设置用于检测并且/或者从所检测的测量值中获取阻碍车轮基体的转动运动的表面粗糙度和/或车轮基体的内部的、阻碍车轮基体的转动运动的摩擦系数。尤其车轮基体的内部的摩擦系数可能受到车轮基体和/或驱动单元的组件的、带有摩擦的连接和/或支承结构的影响。尤其传感器单元被设置用于：将地面的所获取的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元的内部的至少一个所获取的摩擦系数传输给以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置的计算单元，以用于控制并且/或者调节至少一项功能、特别是用于控制并且/或者调节以电动方式来驱动的车轮装置的车轮基体的驱动装置。尤其计算单元被设置用于在对车轮基体的驱动装置进行控制和/或调节时至少在很大程度上对表面粗糙度和/或摩擦系数进行补偿。
通过这样的设计方案，能够提供在用户支持方面具有有利性能的、所述类型的以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置。尤其通过获取地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的至少一个摩擦系数，能够在驱动车轮基体时对干扰量进行有利的简单的补偿。借此能够有利地实现这一点，即：用户在与地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的摩擦系数无关的情况下总是必须花费相同的力，以用于使借助以电动方式来驱动的车轮装置来驱动的车辆运动。
此外提出，传感器单元具有至少一个振动传感器并且被设置用于借助由振动传感器所检测到的振动模式来获取地面的表面粗糙度。尤其振动传感器至少部分地布置在车轮基体的内部。尤其振动传感器被设置用于检测车轮基体的由地面的表面粗糙度所引起的振动。尤其传感器单元具有至少一个计算单元，其被设置用于：例如借助尤其基于FFT的、对不同的地面状态来说所特有的频率分析从通过振动传感器所检测到的振动模式中获取地面的表面粗糙度。作为替代方案或补充方案来提出，传感器单元具有至少一个光学传感器并且被设置用于借助由光学传感器检测到的光学测量值来获取地面的表面粗糙度。尤其光学传感器直接布置在车轮基体上。例如，光学传感器能够构造为3D相机、激光传感器等。尤其光学传感器被设置用于以光学方式来检测地面的表面粗糙度。尤其传感器单元具有至少一个计算单元，其被设置用于从由光学传感器所检测到的光学测量值中获取地面的表面粗糙度。作为替代方案或补充方案来提出，传感器单元具有至少一个滑动传感器并且被设置用于借助由滑动传感器所检测到的测量值来获取地面的表面粗糙度。尤其滑动传感器被设置用于在通过驱动单元向车轮基体加载转矩时探测车轮基体在地面上的可能的打滑（Durchdrehen）。尤其传感器单元具有至少一个计算单元，其被设置用于从滑动传感器的测量值中结合所施加的转矩来获取地面的表面粗糙度。以此能够有利地容易并且/或者可靠地获取地面的表面粗糙度。
此外，本发明涉及一种用于运行以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置的方法，所述以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置具有至少一个车轮基体并且具有至少一个至少部分地布置在车轮基体中的驱动单元、尤其是电动马达单元。
提出，在至少一个方法步骤中、特别是在学习方法步骤中，自动地从停止状态中由驱动单元一直向车轮基体加载转矩，直到车轮基体执行转动运动，其中在转动运动开始时保存转矩值，其中借助所述转矩值来获取地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的至少一个摩擦系数。尤其从停止状态中由驱动单元一直向车轮基体加载转矩，直到借助所述以电动方式来驱动的车轮装置驱动的车辆、例如物流车进行运动。一旦借助所述以电动方式来驱动的车轮装置驱动的车辆运动，就切断驱动单元并且保存当前所施加的转矩值。在以电动方式来驱动的车轮装置的正常运行的期间将所保存的转矩值用于至少尽可能地补偿地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的至少一个摩擦系数。作为替代方案或补充方案来提出，在车轮基体的每次由用户动作所引起的转动运动中确定地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的至少一个摩擦系数。借此能够有利地实现这一点，即：用户在正常运行的期间在与地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的摩擦系数无关的情况下总是必须花费相同的力，以用于使借助以电动方式来驱动的车轮装置驱动的车辆运动。
此外提出，在至少一个方法步骤中、特别是在学习方法步骤中，自动地将车轮基体置于向前和/或向后运动中并且在车轮基体的运动期间确定地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元的内部的至少一个摩擦系数。尤其以电动方式来驱动的车轮装置能够借助平行于借助以电动方式来驱动的车轮装置驱动的车辆的主运动方向伸展的轨道布置在所述车辆上。尤其在所述方法步骤的期间，仅仅在所述轨道的延伸度的范围内进行向前和/或向后运动。借此能够在获取地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的至少一个摩擦系时有利地避免借助以电动方式来驱动的车轮装置驱动的车辆的运动。
此外提出，在至少一个方法步骤中，在所定义的条件的基础上计算并且/或者确定地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的至少一个摩擦系数。尤其地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的摩擦系数能够在所定义的条件的基础上借助公式来计算并且/或者借助查找表来获取。由此，能够为所定义的条件来有利地容易并且/或快速地获取地面的表面粗糙度和/或车轮基体和/或驱动单元内部的至少一个摩擦系数。尤其能够有利地取消额外的测量。
此外，提出了一种具有以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置的车辆。
按本发明的以电动方式来驱动的车轮装置、特别是智能车轮装置、按本发明的方法和/或按本发明的车辆在此不应该局限于上述应用和实施方式。尤其按本发明的以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置、按本发明的方法和/或按本发明的车辆能够为了实现在这方面所描述的功能而具有与在这一点上所提到的数目不同的数目的各个元件、构件和单元和/或方法步骤。
附图说明
另外的优点从以下附图说明中得出。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求以组合的形式包含大量的特征。本领域的技术人员也会单个适当地考虑这些特征并且将其概括成有意义的其它组合。
图1以示意图示出了具有以电动方式来驱动的车轮装置的车辆，并且
图2示出了具有传感器单元的通过电动方式来驱动的车轮装置的剖面的示意图。
具体实施方式
图1示出了具有四个以电动方式来驱动的车轮装置10并且具有运送板28的车辆26的透视图。以电动方式来驱动的车轮装置10布置在运送板28的下侧面上。电动的车轮装置10相应地构造为智能车轮。每个以电动方式来驱动的车轮装置10分别具有车轮基体12。
车轮基体12具有轮辋30。轮辋30构成用于行驶衬面（Laufbelag）32的接触面。在此，行驶衬面32由实心材料构成。但是在这方面也能够考虑，行驶衬面32构成充气轮胎。行驶衬面32至少部分地由橡胶材料构成。行驶衬面32特别是构造为能更换的结构。行驶衬面32至少在运行状态下永久抗扭转地与轮辋30相连接。行驶衬面32具有车轮胎面34。轮辋30至少部分地构成车轮基体12的径向的柱形的限界。作为替代方案，轮辋30和行驶衬面32能够一体地构成并且/或者轮辋30能够直接具有车轮胎面34。
车轮基体12具有第一车轮罩壁36和第二车轮罩壁38（参见图2）。车轮罩壁36、38至少部分地构成车轮基体12的侧向的轴向的限界。轮辋30与两个车轮罩壁36、38材料锁合地连接、尤其是焊接在一起。轮辋30尤其能够与两个车轮罩壁36、38激光焊接或者摩擦焊接在一起。作为替代方案或者补充方案，轮辋30能够与两个车轮罩壁36、38钎焊、冷钎焊（kaltverlöten）并且/或粘合在一起。但是，在这方面也能够考虑，轮辋30与两个车轮罩壁36、38尤其是通过至少一根螺栓、至少一根铆钉、至少一根螺栓、至少一个齿部形状锁合地相连接。此外，能够考虑，轮辋30与两个车轮罩壁36、38尤其是通过挤压来传力锁合地连接。车轮基体12具有第一轮轴螺栓40和第二轮轴螺栓42（参见图2）。车轮罩壁36、38分别具有开口44（参见图2）。开口44构成用于轮轴螺栓40、42中的至少一根轮轴螺栓的接纳部。
以电动方式来驱动的车轮装置10具有连接单元48，该连接单元用于将车轮基体12以能松开的方式与外部单元连接起来。连接单元48具有连接元件50。连接元件50构成一种保护罩，该保护罩部分地包围着车轮基体12。连接单元48将车轮基体12与运送板28的下侧面连接起来。轮轴螺栓40、42将连接单元48与车轮基体12连接起来。轮轴螺栓40、42抗扭转地与连接元件50相连接。作为替代方案，能够设想，轮轴螺栓40、42中的至少一根轮轴螺栓抗扭转地与车轮罩壁36、38中的至少一个车轮罩壁相连接。
图2示出了以电动方式来驱动的车轮装置10的、沿着旋转轴线52的正面剖面的示意图。在车辆26运动时，车轮基体12围绕着旋转轴线52旋转。旋转轴线52延伸穿过轮轴螺栓40、42的重心
车轮基体12具有两个轴承54、56。轴承54、56布置在开口44内部的凹处58中。凹处58相对于旋转轴线52径向地伸展并且在整个圆周上延伸。对轴承54、56进行了密封以防止污物和/或湿气的挤入。轴承54、56用于以能转动的方式将车轮基体12支承在连接元件50上。
以电动方式来驱动的车轮装置10具有驱动单元14。驱动单元14具有电动马达60。电动马达60具有马达轴62。驱动单元14具有传动机构64。马达轴62构成传动机构64的输入驱动件（Eintrieb）。驱动单元14布置在车轮基体12中。
以电动方式来驱动的车轮装置10具有计算单元66。以电动方式来驱动的车轮装置10具有蓄能单元68。蓄能单元68被设置用于储存电能。蓄能单元68被设置用于向驱动单元14供应电能。蓄能单元68包括锂基的蓄电池。驱动单元14具有未详细示出的、处于轮轴螺栓40、42中的至少一根轮轴螺栓上的固定部。至少一根轮轴螺栓40、42如此成型，使得其固定驱动单元14的所有静止的部件以防止扭转。
以电动方式来驱动的车轮装置10具有传感器单元16，该传感器单元被设置用于获取地面18的表面粗糙度和/或车轮基体12和/或驱动单元14内部的至少一个摩擦系数。传感器单元16具有至少一个振动传感器20并且被设置用于借助由振动传感器20所检测到的振动模式来获取地面18的表面粗糙度。作为替代方案或补充方案，传感器单元16具有至少一个光学传感器22并且被设置用于借助由光学传感器22所检测到的光学测量值来获取地面18的表面粗糙度。作为替代方案或补充方案，传感器单元16具有至少一个滑动传感器24并且被设置用于借助由滑动传感器24所检测到的测量值来获取地面18的表面粗糙度。尤其传感器单元16具有至少一个未示出的计算单元，其被设置用于从由传感器20、22、24所检测到的测量值中获取地面18的表面粗糙度和/或车轮基体12和/或驱动单元14内部的摩擦系数。传感器单元16被设置用于将地面18的所获取的表面粗糙度和/或车轮基体12和/或驱动单元14内部的至少一个所获取的摩擦系数传输给以电动方式来驱动的车轮装置10的计算单元66。计算单元66被设置用于在控制并且/或者调节车轮基体12的驱动装置时至少尽可能地对表面粗糙度和/或摩擦系数进行补偿。
在一种用于运行以电动方式来驱动的车轮装置10的方法中、尤其是在学习阶段中，在至少一个方法步骤中自动地从停止状态中由驱动单元14一直向车轮基体12加载转矩，直到车轮基体12执行转动运动，其中在转动运动开始时保存转矩值并且借助转矩来推断出地面18的表面粗糙度和/或所述车轮基体12和/或驱动单元14内部的至少一个摩擦系数。优选在至少一个方法步骤中自动地将车轮基体12置于向前和/或向后运动之中并且在车轮基体12的运动期间确定地面18的表面粗糙度和/或车轮基体12和/或驱动单元14内部的至少一个摩擦系数。作为替代方案或补充方案，在车轮基体12的每次由用户动作所引起的转动运动中确定地面18的表面粗糙度和/或车轮基体12和/或驱动单元14内部的至少一个摩擦系数。作为替代方案，能够一次性确定地面18的表面粗糙度和/或车轮基体12和/或驱动单元14内部的至少一个摩擦系数并且将其作为固定值加以保存。作为替代方案或补充方案，在至少一个方法步骤中，在所定义的条件的基础上计算并且/或者确定地面18的表面粗糙度和/或车轮基体12和/或驱动单元14内部的至少一个摩擦系数。尤其地面18的表面粗糙度和/或车轮基体12和/或驱动单元14内部的摩擦系数能够在所定义的条件的基础上例如为所定义的地面衬面并且/或者为所定义的驱动单元组件借助公式来计算并且/或者借助查找表来获取。
Claims (9)
1.以电动方式来驱动的车轮装置、尤其是智能车轮装置，具有至少一个车轮基体（12）并且具有至少一个至少部分地布置在所述车轮基体（12）中的驱动单元（14）、尤其是电动马达单元，其特征在于传感器单元（16），所述传感器单元被设置用于获取地面（18）的表面粗糙度和/或所述车轮基体（12）和/或驱动单元（14）内部的至少一个摩擦系数。
2.根据权利要求1所述的以电动方式来驱动的车轮装置，其特征在于，所述传感器单元（16）具有至少一个振动传感器（20）并且被设置用于借助由所述振动传感器（20）所检测到的振动模式来获取所述地面（18）的表面粗糙度。
3.根据权利要求1或2所述的以电动方式来驱动的车轮装置，其特征在于，所述传感器单元（16）具有至少一个光学传感器（22）并且被设置用于借助由所述光学传感器（22）所检测到的光学测量值来获取所述地面（18）的表面粗糙度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的以电动方式来驱动的车轮装置，其特征在于，所述传感器单元（16）具有至少一个滑动传感器（24）并且被设置用于借助由所述滑动传感器（24）所检测到的测量值来获取所述地面（18）的表面粗糙度。
5.方法，用于运行特别是根据前述权利要求中任一项所述的以电动方式来驱动的车轮装置（10）、特别是智能车轮装置，所述以电动方式来驱动的车轮装置具有至少一个车轮基体（12）并且具有至少一个至少部分地布置在所述车轮基体（12）中的驱动单元（14）、特别是电动马达单元，其特征在于，在至少一个方法步骤中自动地从停止状态中由所述驱动单元（14）一直向所述车轮基体（12）加载转矩，直到所述车轮基体（12）执行转动运动，其中在转动运动开始时保存转矩值并且借助所述转矩来推断出地面（18）的表面粗糙度和/或所述车轮基体（12）和/或驱动单元（14）内部的至少一个摩擦系数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中将所述车轮基体（12）自动地置于向前和/或向后运动中并且在所述基体（12）的运动期间确定地面（18）的表面粗糙度和/或所述车轮基体（12）和/或驱动单元（14）内部的至少一个摩擦系数。
7.根据权利要求5的前序部分、尤其是根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中在所定义的条件的基础上计算并且/或者确定地面（18）的表面粗糙度和/或所述车轮基体（12）和/或驱动单元（14）内部的至少一个摩擦系数。
8.根据权利要求5的前序部分、尤其是根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述车轮基体（12）的每次由用户动作所引起的转动运动中确定所述地面（18）的表面粗糙度和/或所述车轮基体（12）和/或驱动单元（14）内部的至少一个摩擦系数。
9.车辆，具有根据权利要求1至4中任一项所述的以电动方式来驱动的车轮装置（10）、尤其是智能车轮装置。
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