CN112867655B - 用于手推车的包括允许安全摇摆模式的机械制动器的轮组件 - Google Patents

Abstract

一种自推进手推车(100)的轮组件(200)，包括：轮(111、112)；电动马达(151、152)，被布置成执行摇摆驱动模式；电连接器(220)，被布置成将马达(151、152)连接到电池(156)；以及机械制动器(230)，可被启动使得轮(111、112)的旋转运动被限制。本发明的特征在于，机械制动器(230)被布置成使得在接合状态下，轮(111、112)可以相对于手推车(100)在第一旋转限制位置与第二旋转限制位置之间自由地转动跨过5至20cm的地面距离。运动限制由与销相互作用的若干细长同心轨道提供。

Description

用于手推车的包括允许安全摇摆模式的机械制动器的轮组件

技术领域

本发明涉及一种用于手推车的轮组件，并且特别是用于自推进或以其他方式机动化的手推车，诸如儿童推车或用于液体样品的运输手推车。

背景技术

众所周知的，机动手推车既用于儿童推车，也用于液体样品的运输手推车，诸如在医疗或制药工业中使用。这种机动手推车可以具有各种功能，诸如帮助用户操纵这种手推车的自推进功能。自推进减小了用户部分的必要推力，这使得通常可以使用较少的力来推或拉这种手推车。

此外，已知手推车设置有摇摆功能，用于摇摆所运输的儿童或液体样品-在前一种情况下，为了抚慰儿童，在后一种情况下，比如防止样品沉淀。

现有技术手推车包括：US 8499898 B2，公开了一种具有速度控制器的儿童手推车；WO 2014013482 A1，公开了用于儿童手推车的摇摆功能；US5937961A和US8033348B1，公开了各自用于手推车的可拆马达；以及EP 2019016 A2，示出了布置在从动轴处的马达。

特别地，EP3322630A1公开了一种上述类型的手推车，其特征在于惯性滑行模式以及反馈辅助推进驱动模式和摇摆驱动模式。为了以方便且高效的方式实现这些以及可能的其它模式，设计了一种特定类型的电动马达。

然而，特别是对于摇摆驱动模式，安全性是个问题。当无人看管时，难以控制摇摆手推车的行为。

发明内容

本发明解决了当使用上述类型的手推车的摇摆驱动模式时提高安全性的问题。

因此，本发明涉及一种用于自推进手推车的轮组件，该轮组件布置成安装在所述手推车上，并且包括：轮；电动马达；电连接器，被布置成将马达连接到用于为电动马达供电的电池，该电池可以包括或不包括在轮组件中；以及机械制动器，包括与接合状态和脱离接合状态相关联的接合部分，在接合状态中，机械制动器被启动，使得轮的旋转运动受到机械制动器限制，在脱离接合状态中，机械制动器被停用，使得轮可以自由旋转，其中电动马达被布置成执行手推车的摇摆驱动模式；该轮组件的特征在于，机械制动器布置成使得在接合部分的所述接合状态下，轮可以相对于手推车在第一旋转限制位置与第二旋转限制位置之间自由转动，但不超过所述第一限制位置和所述第二限制位置，第一旋转限制位置和第二旋转限制位置相对于轮的半径布置，使得允许手推车在接合部分的所述接合状态下在地面上自由移动5至20cm的距离。

附图说明

下面将参考本发明的示例性实施例和附图详细描述本发明，附图中：

图1是根据本发明的手推车的概览；

图2是根据本发明的第一示例性轮组件的概览，该轮组件适于用在图1所例示类型的手推车中；

图3例示了根据本发明的第二示例性轮组件，该轮组件也适于用在图1所例示类型的手推车中；以及

图4是在根据本发明的手推车组件中有用的电动马达的示意性侧视图。

具体实施方式

图1至图3对于相同或对应的部分共享相同的附图标记。

图1以简单的概览例示了根据本发明的手推车100。手推车100包括根据本发明的轮组件200，其类型将在下面进一步详细讨论。如上所述，手推车100可以是儿童手推车或推车，替代地是用于液体样品的运输手推车，液体样品诸如在医疗、制药或生物化学领域内使用的生物或化学试管样品。应当认识到，在前一种情况下，手推车100的主体120可以包括儿童的座位或床；在后一种情况下，主体120可以包括用于试管或类似物的隔室。

手推车100构成自推进手推车组件，包括：电池156；至少一个轮轴110，由至少一个相应的电动马达151、512驱动，电动马达151、152中的一个或全部由电池156供电。在从手推车100的后面例示的图1中，仅示出了一个轮轴110。然而，应当认识到，通常将存在两个轮轴，各个轮轴可以使用一个或两个马达驱动。替代地，一个电动马达也可推进整个轴110。推进仅连接有一个轮的轴的马达可以布置成与讨论中的被推进的轮相连；而推进互连两个轮的轴的电动马达可以布置在讨论中的轮之间，该两个轮共用同一个轴，如图1中例示。

旋转位置或速度传感器(参见图4)优选地安装在马达151、152中的至少一个中，优选地安装在各每个马达151、152中，以便在马达151、152中单独地测量位置或速度，并且被布置成感测至少一个手推车100的轮111、112或轴110的旋转位置或旋转速度。

优选地包括功能开关157、安全开关154和用户速度设置控制器155的用户界面153优选地布置在手推车100的手把130上。如下所述，为了使用马达151、152的动力来推进手推车，必须优选地握住或按压安全开关154。速度设置控制器155可以是杠杆、可转动手柄或类似物，被布置成允许用户设置期望的手推车100的速度，诸如设置成在连续的可允许间隔内的特定值或预定的这种速度的离散集中的一个值。

手推车100还包括所述主体120和底盘101。

手推车100的控制单元150被布置为基于来自所述用户界面153的输入来调节电动马达151、152，以便根据一组驱动模式中的特定一个来影响所述一个或多个轮111、112的旋转，其中驱动模式优选地至少为三个。

更准确地说，控制单元150被布置成实施摇摆驱动模式，如将在下面描述的。除了该摇摆驱动模式之外，控制单元150还可被布置成基于从所述位置或速度传感器或传感器s9所读取的信息来实施反馈辅助推进驱动模式；和/或来实施惯性滑行驱动模式。还可以存在另外的驱动模式，如下面所例示的。

此外，所有所述驱动模式可以由控制单元150通过控制被供应给讨论中的电动马达151、152的电压模式来实施，使得针对不同的驱动模式向电动马达151、152提供不同的驱动电压模式。这种驱动电压模式优选地在布置在控制单元150中的通常可编程的硬件电路中的软件中实施，该硬件电路包括存储器、微处理器和电通信装置。应当认识到，控制单元150使用诸如无线或有线数字接口的常规通信手段与用户界面153、马达151、152等通信。

重要的是，电动马达151、152，特别是用于推进一个或几个手推车100的轮111、112的所有电动马达可以优选地是下面描述的类型，其中，定子包括多个定子磁极，其不是对应的多个转子磁极的整数倍，并且其中，定子磁极被细分成至少三个在磁性和电性上相同的子集，该子集在电动马达151、152的角方向周围一个接一个安装。

这种手推车组件提供了非常简单且坚固的构造，该构造仍可提供灵活且广泛的驱动功能，并因此提供用户舒适性。同时，手推车组件使用安全，并且在期望时也可以容易地用作常规的非驱动手推车。特别地，马达151、152优选地不需要齿轮箱。

图2例示了用于上述类型的自推进手推车100的轮组件200，该轮组件200布置成安装在所述手推车100上，并在此构成所讨论的手推车100的从动轮。手推车100可以包括一个、一对、三个或甚至四个这种轮组件，而手推车100可以进一步包括一个或几个附加的非从动轮。手推车100还可以包括一个或几个从动轮，这些从动轮不是本文所述的轮组件类型的一部分。因此，除了在手推车100上使用的一组零个或几个非从动轮之外，下面描述的机械制动器可以应用于一组一个或几个从动轮中的一个或几个。

如图2例示，轮组件200包括：轮112，被布置成允许手推车100常规地向前和向后滚动。轮112刚性地连接到所述轮轴110，反过来该轮轴100又可以专用于所讨论的轮112或者可以与如上所述的一对轮中的另一轮共享。

轮组件200还包括：电动马达152，被布置成强制地使轮112围绕所述轮轴110转动，以便在向前/向后方向上推进手推车100。

而且，轮组件200包括：电连接器220，被布置成将电动马达152连接到电池156以用于为电动马达152供电。电池156可以包括在轮组件200中，但是也可以不是轮组件200的一部分(后者在图1和图2中例示)。

而且，轮组件200包括：机械制动器230，被布置成通过接合与轮112机械地相互作用。更特别地，机械制动器包括与接合状态和脱离接合状态相关联的接合部分231，在接合状态中，机械制动器230被启动，使得轮112的旋转运动被机械制动器230限制，在脱离接合状态中，机械制动器被停用，使得轮112可以自由旋转。

如上所述，电动马达152被布置成执行手推车100的摇摆驱动模式。

用于电力推进手推车100的机械制动器本身是已知的。然而，根据本发明，机械制动器230被布置成使得在接合部分231的所述接合状态下，轮112可以相对于手推车100自由转动。然后，该旋转运动的自由度存在于第一旋转限制位置与第二旋转限制位置之间，但不超过所述第一限制位置和第二限制位置。换言之，尽管与机械制动器230接合，但是仍然允许轮112在所述第一旋转位置与第二旋转位置之间自由旋转，这实际上允许手推车100在由所述第一旋转位置和第二旋转位置间接限定的向前/向后移位间隔内向前/向后滚动。

特别地，根据本发明，第一旋转限制位置和第二旋转限制位置相对于轮112的半径布置，使得在接合部分231的所述接合状态下，允许手推车100在手推车100的向前/向后方向上在地面上自由移动5至20cm的距离，在优选实施例中为5至10cm的距离。

这提供了完全的安全性，同时仍然实现手推车100的有效摇摆功能。另外，该解决方案简单，因此便宜，并且可以以容易制造的方式设计。

特别地，接合部分231可以包括销(参见图3)，该销被布置成插入到对应的腔232，诸如凹部或通孔，以实现所述接合状态。

腔232可以形成在任何合适的结构元件中。比如，电动马达152的定子可被布置成与轮112一起旋转，而电动马达152的转子可驱动轴110。在这种情况下，腔232可以被布置在相对于轴110固定的结构中。然而，在图2和图3所例示的示例中，电动马达152的定子固定到手推车100的其余部分，并且电动马达152的转子被布置成驱动轮112。在这种情况下，腔232可以布置在轮112结构中，比如作为轮112毂113的一部分。替代地，在后一种情况下，腔232可布置在刚性地连接到轮112并与轮112一起旋转的一些其它结构中。

特别地，在腔232布置在轮112毂113中的情况下，轮112毂113可以由塑料材料的连接件形成，通过挤出或以任何其它合适的方式形成，其中，腔232是轮毂113结构的一体部分。

特别地，并且如图3例示，腔232可包括：第一侧壁232a，通过在其接合状态下与销接合而限定所述第一旋转限制位置；和第二侧壁232b，通过在其接合状态下与销231接合而限定所述第二旋转限制位置。

而且，腔232可以包括：圆弧形的细长轨道232c，被布置成允许所述销在所述接合状态下在所述第一侧壁232a与第二侧壁232b之间沿着所述轨道232c行进。这样，当机械制动器230被启动时，圆弧长度由侧壁232a、232b限定的细长轨道232c限定了轮112的上述旋转运动自由度。

优选地，并且如图3例示，腔232可包括至少两个、优选地4至8个(在图3中，优选的情况是6个)相应的圆弧形的细长轨道，当轮112安装在手推车100上时，细长轨道沿着与轮112同心的同一个圆布置。这将允许机械制动器230可容易地启动，而不管轮112相对于机械制动器230的当前旋转位置如何-销位于腔232的一个所述子腔的前面，或者轮112的较小旋转对齐(诸如通过仅略微推或拉手推车)使销与一个所述子腔对齐。

为了简化其启动，机械制动器230可被布置成仅与手推车100的轮111、112中的单个轮接合。

通常，接合部分231包括：第一接合装置(诸如图3中的销)，布置在第一轮组件200部分上，当所讨论的轮组件200安装在手推车100上时，第一轮组件部分相对于手推车100静止；和第二接合装置(诸如图3中的腔232)，布置在第二轮组件200部分上，第二轮组件部分布置成与轮112一起旋转。然后，第一接合装置和第二接合装置被布置成协作以便实现所述接合和脱离接合状态。

进一步地，通常，第一接合装置然后可以被布置成当轮112被安装在手推车100上时在不平行于轮112的旋转平面的方向上前后移动，以便实现所述接合状态和脱离接合状态。比如，图3所例示的销被布置成在垂直于或至少基本上垂直于轮112的主平面的方向上移动以与腔232接合和脱离接合。

特别地，在该后一种情况下，优选的是，电动马达152固定到第一轮组件200部分，并且布置成使第一接合装置231在所述方向上自动移动。然后，优选地，施加到第一接合装置231的力可以由电动马达152生成。这样，用户不必施加任何手动力来与所述摇摆模式操作手推车100有关地启动或停用机械制动器230。比如，通过控制单元150与启动摇摆驱动模式有关地向第一接合装置231施加运动，机械制动器230可以自动启动。在图3所例示的具有几个子腔的优选情况下，手推车100的摇摆运动可以优选地具有向前/向后的手推车100摇摆幅度，该摇摆幅度足够长，使得在这种摇摆运动期间，销将总是相对于腔232在沿着销的路径的某处与至少一个子腔对齐。然后，控制单元150可被布置成检测轮112的旋转运动极限，并且调整摇摆运动以便使轮112完全配合在如由侧壁232a、232b限定的旋转运动极限内。这种调整可以基于来自位置传感器9的读数以反馈方式进行。

在任何程度上，摇摆驱动模式的幅度小于旋转运动自由度的对应幅度，这允许在不受启动的机械制动器230限制的情况下完全实现摇摆驱动模式。

本发明人已经设计了一种制动功能，其中，机械制动器230限定了摇摆功能的幅度的外部限制，并且其中，实现了摇摆功能，使得在其操作期间与机械制动器230相干扰。同时，机械制动器230启动以限定在固定手推车100的位置时操作的制动功能。

如上所述，轮组件200可包括电动马达152以及轮112和机械制动器230。在这种情况下，轮组件可以用于将任何手动操作的手推车100改造为电力推进，并且特别地使用本文描述的驱动模式来推进，包括具有由机械制动器230自动提供的完全安全性的摇摆驱动模式。在这种情况下，控制单元150可作为所述改造的一部分安装，并以合适的方式连接到马达152。

特别地，轮组件200可以设置为独立的封装，该封装可以通过简单地将轮组件200作为常规的轮直接安装到轮轴110上来安装。在这种情况下，电池156可以集成在轮组件200中。此外，在该实施例和其它实施例中，控制单元150也可以集成到轮组件200中，并且可以比如被布置成与可以安装在手把130上或任何其它合适的位置中的界面153无线地或有线地通信。作为替代，控制单元150可以被布置为经由诸如蓝牙或WiFi的合适的无线接口与诸如智能电话的便携式用户装置直接通信。

在优选实施例中，本发明可以使用特定类型的电动马达，即具有包括多个定子磁极的定子和包括多个转子磁极的转子的无刷电动马达。在这种类型的马达中，定子包括不是对应转子磁极数的整数倍的多个定子磁极，并且定子磁极被细分为至少三个在磁性上和电性上相同的子集，这些子集围绕电动马达的角方向一个接一个地安装。优选地，定子磁极沿着定子周边等距地布置。对应地，转子磁极优选地沿着转子周边等距地布置。

优选地，马达152被布置成直接驱动手推车100的相应的轮111、112。比如，马达156可以安装在轮轴110上，并相对于所述轴110驱动轮111、112，在这种情况下，两个优选基本上相同的马达可以安装在轴110的任一侧，并各自驱动一个相应的轮111、112。在这种情况下，期望的是，通过使用与讨论中的相应的轮111、112有关的位置传感器9数据，在各个这种从动轮111、112上单独地执行本文描述的反馈控制机构，以使手推车100转动时也提供足够的自动推进。替代地，所述类型的马达152可以被安装为驱动轮轴110，进而同时推进两个轮111、112。在多于一个轮轴110上的轮111、112也可以以对应的方式被驱动。因此，可以预见，一个手推车100可以使用1至至少4个马达151、152。优选地，所有的马达151、152由同一控制单元150控制并与其通信。应当注意，在这些情况的每一种中，各个这种电动马达152可以集成为本类型的相应的轮组件200的一部分。

使用这种电动马达152来推进本类型的手推车100组件实现了许多优点。

首先，这种电动马达提供非常低的电动马达齿槽效应，这提供了轮的平滑旋转。

其次，基于考虑了来自马达本身的旋转位置反馈的反馈算法，可以在宽范围的旋转速度和模式上精确地控制马达。

第三，马达允许用作发电机，以在使用所生成的电流对电池再充电的同时使手推车马达制动。

第四，马达还允许本类型的惯性滑行功能。

同时，存在许多类型的本身通常适用于自推进手推车组件的电动马达，诸如常规的步进马达或任何其它类型的常规无刷马达。本发明人已经发现，与之相反，所述特定类型的马达152特别良好地适合于本文所述的各种手推车功能，并且提供了具有最少的可移动部分和磨损细节的非常简单而坚固的构造。

上述类型的马达本身从EP 0996217 B1中获知，本文中特别参考该文献以获得关于马达本身的信息。与本申请的图4相同，也以编辑的版本示出的EP 0996217 B1的图2示意性地例示了具有定子2和转子3的这种马达1。在图4中，转子3围绕定子2，然而，应当认识到，情况也可以反过来。

定子2布置有定子磁极7，转子3布置有转子磁极6。在磁极6、7之间存在间隙，诸如气隙，使得磁极6、7在物理上不彼此接触。这允许马达1基本上无摩擦地转动。

转子磁极7被分成成对交替的南极4和北极5转子磁极，优选地为永磁体的形式。

优选地，马达被布置为使用马达内部AC/DC转换器或使用被布置为控制装置的一部分或由控制装置控制的外部零件的这种转换器来馈送有交流电(参见下文)。在图4所示的示例性情况下，马达是三相AC马达。

更准确地说，定子磁极7由所述AC/DC转换器(可包括相移电路)根据以下内容馈送有DC电压：

通常，在文献EP 0291219 A1中，其中关于磁极布置和向马达1的磁极馈送的功率的细节进行了具体参考，描述了如何选择这样的相位值、定子磁极7的数量和转子磁极6的数量。

具有相同标记(A1、A3、A2等)的所有磁极可串联连接，或者优选并联连接。

对于本发明的目的重要的是，定子2包括多个定子磁极7(在本情况下为45个磁极7)，这些磁极不是对应的多个转子磁极6(在本情况下为40个磁极6)的整数倍，并且定子磁极7被细分成至少三个在磁性和电性上相同的子集8或相干区域，它们围绕马达1的角方向一个接一个地安装。这也可以表达为使得定子2相对于其磁极7以五重旋转对称布置。在图4中，子集8的数量为五个，但是应当认识到，它们可以更多或更少，只要它们至少是三个即可。

通过将定子磁极7布置在这种子集8中，使用这种不同数量的磁极6、7在马达1中提供了低齿槽效应，同时以以下方式支持用于本发明目的的这种马达的所有期望特征，其中上述方式在发明人的实际测试中已经证明是非常有利的，尤其是在效率、平滑度、噪声水平和精确度方面。

此外，马达1支持使用霍尔位置传感器9，如图4中示意性地例示的。位置传感器9可以被布置成感测马达的旋转位置，或者包括逻辑以便直接提供当前旋转速度的值。

根据优选实施例，位置或速度传感器9是霍尔效应传感器，被布置成向控制单元150提供旋转马达位置或速度信息。

如上所述，控制单元150被布置成通过经由所述至少一个电动马达151、152向手推车100的轮111、112施加力来实施手推车100的多个驱动模式。

一个这种驱动模式是用户可设置速度的驱动模式。优选地，在该模式中，用户经由控制器155设置期望的手推车速度或速率。当比如通过所述控制器155被设置和/或通过单独的功率控制器被接通而启动时，控制单元150将使用传感器9连续地测量手推车100的速度，并且通过根据反馈回路调节从电池156供应到马达151、152的电压来比较测量数度与所述用户设置的速度，以便实现所述用户设置的速度或速率。用户设置的速度可以使用控制器155指定为数值，诸如“5m/s”，或者通过用户从比如“低”、“中”、“快”中选择值来指定，该值然后被转换成特定的手推车100的速度。

该用户可设置速度驱动模式反馈回路，优选地包括当所读取速度降低和/或低于用户设置速度时，提高供应给各个马达151、152的电压，反之亦然。优选地，控制回路(诸如PID控制回路)由在控制单元150中实施的上述软件实施，该控制回路的目的在于保持手推车100的速度尽可能接近用户设置的速度。这种反馈回路的实施本身可以是常规的。

然而，控制单元150通过控制如上所述施加到定子2的各个磁极7的电压、使用如上所述施加到不同磁极的具有相位差的可变电压来控制马达151、152。这提供了平滑且连续可调的反馈控制，产生了令人愉快的用户体验。

在与所述电压控制反馈控制回路并联或优选地与其串联地，诸如在所述电压控制反馈控制回路的下游时，用户可设置的速度驱动模式反馈控制回路还包括反馈回路，该反馈回路基于检测到的当前马达151、152的电流使用来调节马达151、152的功耗，使得增加的电流使用导致增加的功耗。本身也可以是常规的该附加的反馈控制回路优选地在马达151、152本身内的马达151、152控制电路中实施。

因此，控制单元150连续地调节供应给马达151、152的电压，以便实现用户设置的速度。同时，监测马达151、152的电流使用，并且基于瞬时使用的电流调节马达151、152的瞬时功耗。这两个反馈控制回路的组合提供了对手推车100速度的非常高效且平滑的控制。优选的是，马达151、152的功耗的后一反馈控制回路也用于其它驱动模式中，只要马达151、152的功率有效即可。事实上，相同的马达电流与功率反馈回路可以以相同的方式有效，而与控制单元150当前实施的驱动模式的类型无关。

因此，用户可设置速度反馈控制来自动达到并保持用户设置手推车100的速度。然而，当用户试图以比用户设置速度快的速度推动手推车100时，或者当下坡行驶并且手推车100获得高于用户设置的速度时，优选的是，所述用户可设置速度驱动模式中的反馈控制回路还包括接合电动工作制动机构。当用户设置的速度被超过预定的相对值或绝对值时，优选地自动启动与机械制动器230不同的制动机构。在一些实施例中，预定值可以是绝对值“零”，这意味着一旦手推车100的检测速度超过用户设置的速度，制动机构就被自动启动。应当认识到，可以使用传感器9再次读取手推车速度。

在这种电制动机构的一个优选示例中，马达151、152被布置成以发电机模式驱动。该发电机模式涉及通过被布置成连接到马达151、152的马达151、152控制电路和/或通过控制单元150进行的主动控制，该主动控制涉及控制单元150主动地控制由于马达151、152的转子3相对于马达151、152的定子2的强制旋转而引起的感应电流的方向，并且将所述电流馈送到电池156以用于对电池156再充电。换言之，控制单元150被布置成以根据马达151、152旋转的模式来设置流至定子2磁极7和来自定子2磁极7的电流方向，该模式对应于驱动马达151、152时所供应的电流，使得净电流可从定子2磁极7流出并供应给电池156以用于对其再充电。因此，在该优选情况下，所述电制动机构包括控制单元150，将马达151、152切换到发电机模式，并使用所生成的电压来对电池156再充电。

当然，机械制动器230也可以布置成由控制单元150启动，以便保证手推车100的静止(在所述运动的极限自由度内)。

优选地，发电机模式制动机构与机械制动器230组合，使得在发电机模式的情况下，机械制动器230被启动，其中制动机构有效但手推车100速度仍高于某一预定值，该值可取决于用户设置的速度。

另一种驱动模式是惯性滑行驱动模式，其中，控制单元150被布置为不向轮111、112施加任何推进力，同时使马达151、152的内部驱动摩擦最小化。从而，手推车100表现为类似于常规非马达推进的手推车。优选地通过控制单元150向马达151、152实施对应惯性滑行驱动模式，优选地通过简单地切断供应给马达151、152的电压，来启动惯性滑行驱动模式。

特别地，优选的是，惯性滑行驱动模式不通过使任何零件(诸如马达151、152本身)机械地脱离接合来启动。相反，转子3优选地被布置成当手推车100惯性滑行时相对于定子2旋转。

根据特别优选的实施例，只要切断控制单元150的主电源，惯性滑行驱动模式就是有效的。这通过上述类型的马达来实现，当不向任何磁极6、7供应电压时，提供非常低摩擦的惯性滑行。当接通控制单元150的总电源时，也可通过主动操纵开关来启动惯性滑行驱动模式。此外优选的是，反馈辅助驱动模式由于驱动单元150的电源接通而自动启动。

通常，在用户设置速度被设置为零的情况下，控制单元150优选地被布置为将至少一个所述制动机构应用于手推车100，以便防止手推车在没有以某一力推或拉的情况下移动，或者将用户设置速度设置为非零值。

优选地，在至少一个轮轴110包括用于这种轴110上的各个轮111、112的一个马达151、152的情况下，各个这种马达151、152由控制单元150单独控制，以在反馈控制推进模式期间保持讨论中的轮111、112的所述用户设置速度。

可以有不同类型的反馈控制推进驱动模式，比如可以使用控制器157选择。比如，最小速度驱动模式也可以由控制单元150以对应于上述用户设置速度驱动模式的方式来实施。

此外，在优选实施例中，通过控制单元150的控制，至少部分地基于转矩传感器来施加马达151、152驱动力，该转矩传感器向控制单元150提供关于施加到用户控制器的非零转矩的信息，用户控制器诸如为包括在界面153中的旋转手把。在这种情况下，只要感测到非零转矩，控制单元150就控制马达151、152施加非零驱动力。优选地，通过控制单元150中的转换算法将这种(由用户)施加的转矩转换成选定的速度，该转换算法将较高的转矩解释为比手推车100的当前旋转速度更高的速度。换言之，用户可以通过施加更多或更少的转矩来控制与当前测量的手推车速度相比的相对方面的设置手推车速度。

作为对此的替代或补充，诸如布置在手推车100的手把130中的推力传感器可以布置成直接感测由用户施加到手推车100的推力，并且在用户施加非零的这种推力的情况下，仅允许控制单元150经由马达151、152向轮111施加驱动力。推力传感器可以与安全开关相同，或者代替安全开关使用。在没有施加至少预定的最小量级的这种转矩或推力的情况下，也可以启动上述制动机构，作为手推车100停车时的安全机构。

在一个优选实施例中，所述转矩传感器被布置成在向后和向前的定向转矩之间进行区分，凭此，马达151、152/各个马达151、152被布置成在所述反馈辅助推进驱动模式期间根据由转矩传感器感测的方向而被向后或向前驱动。

替代地，或除此之外，控制单元150可优选地被布置成基于由所述位置或速度传感器9提供的信息来感测手推车100的滚动方向，并且在所述感测的滚动方向上实施所述反馈辅助推进驱动模式。

优选地，对于向前或向后推进，用户可设置的反馈推进反馈模式完全或基本上相同地实施。因此，如果用户向前运送手推车1 00，并且使用拉力使手推车100停止，然后进一步拉动以使手推车100向后运动，则控制单元150将自动检测滚动方向的这种变化，并且替代地调节马达151、152，以实现并保持手推车100的向后运动的目的。目标向后运动速度可以与用户设置的向前速度相同，或者可以是预定的或与用户设置的向前推进情况下的速度成比例的较低速度。对应地，当用户再次使手推车100停止并开始向前推动它时，控制单元150再次自动检测到这一点并再次切换到针对用户设置的前进速度的调节，如上所述。

优选的是，用户可以使用程序开关157在不同的驱动模式之间切换。一种这样的驱动模式也是上述摇摆驱动模式，该模式通过控制单元150控制至少一个马达151、152以根据为时间的函数的预定旋转模式来向后和向前推进手推车100来实施。

优选地，有几种这样的摇摆驱动模式可用，诸如一旦手推车100停止就可以使用开关157选择。在无限定地或在预定的最大时间段期间，各个这样的摇摆驱动模式优选地包括在一个方向上向前或向后驱动手推车100一定距离，然后在相反方向上驱动手推车100一定距离，以此类推，直到用户使用诸如开关157来终止摇摆驱动模式为止。

优选地，不同的这种摇摆驱动模式包括两个方向上的驱动距离、切换驱动方向时的加速度和驱动速度的不同组合。根据一个优选实施例，存在至少三种不同的摇摆驱动模式，这些模式从优选地在两个方向上具有相对较长的驱动距离的平滑、缓慢的摇摆模式逐渐变化到优选地在两个方向上具有相对短的驱动距离的更粗糙、快速和急转的摇摆模式。优选地，可以实施一系列摇摆程序，从小于5cm的向前/向后运动变化到大于10cm的向前/向后运动，优选地具有相关联的减小的摇摆频率，并且优选地还具有在各圈之间的滚动速度。

对于所有的摇摆驱动模式，优选的是，讨论中的摇摆驱动模式的手推车100前/后幅度小于由机械制动器230限定的旋转运动幅度所对应自由度，如上所述。优选地，对于所有摇摆驱动模式，手推车可以行进跨过机械制动器230所允许的移动间隔的距离比总的摇摆驱动模式幅度长至少2cm，优选地长至少5cm。该原理也适用于受机械制动器230影响的各个单独的轮111、112。

即，摇摆驱动模式通常包括手推车100的直线向前和向后的驱动运动。然而，根据一个优选实施例，至少一个摇摆驱动模式包括在一个方向上驱动一个轮151或手推车100一侧的轮，可能同时以另一速度或在另一方向上驱动相对的一个轮151或多个轮，以便实现侧向旋转运动，优选地以手推车100的快速急转的形式。这种侧向旋转可以实施为其自身中或自身的摇摆驱动模式，但是优选地实施为基于纯向前/向后运动的另一摇摆驱动模式的一部分。比如，每五次向前/向后的摇摆，或者以不规则的间隔，控制单元150将向手推车100施加一个或几个侧向急转。这提供了较不可预测的和一致的摇摆功能，这对于儿童、生物样品等都是有利的。

优选的是，所述摇摆驱动模式，如在本文中描述的所有驱动模式的情况，关于这些程序之间的功能差异，以软件实施，优选地纯粹以软件实施，并且由控制单元150使用相同的硬件执行。

如上所述，手推车100优选地布置有安全开关154。控制单元150被布置成，在控制单元150被供电并且来自所述位置或速度传感器的信息指示手推车当前正在移动而启动安全开关154的情况下，应用所述类型的制动机构。

以上，描述了优选实施例。然而，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的基本思想的情况下，可以对所公开的实施例进行许多修改是显而易见的。

比如，上述大部分功能、至少电池156和轮组件200可以封装在轴110中，该轴然后以合适的方式连接到外部用户界面153以用于安装在手把130上。这样，现有手推车的现有轴可以用提供本发明功能的轴来代替。因此，现有手推车可以容易地升级为根据本发明的手推车100。

除了上述之外，可以有更多的驱动模式。比如，一种驱动模式可以在被启动时将手推车100向前推进预定距离并且停止。可以通过升级软件以本身常规的方式诸如通过WiFi互联网连接无线地升级软件并使用控制单元150向手推车100添加潜水模式。

为了防止手推车100在实施摇摆驱动模式时从其停靠位置移位太多，优选地，总是在不超过30分钟的最大时间段期间实施这种摇摆驱动模式。

此外，可以将具有可互换主体120的手推车100布置在同一底盘101上，以便允许用户在儿童支撑主体120和购物车主体120之间切换，而不必安装用于不同驱动模式组的支撑。

通常优选的是，没有转矩传感器本身安装在马达中，以用于感测从外部施加到马达上的转矩，并用于推进反馈机构中。这一点的原因是，上述马达电流与功率的反馈回路将有效地用作基于间接感测的外部施加的马达转矩(即，经由测量的马达电流间接测量的)的反馈回路。

因此，本发明不限于所述的实施例，而是可以在所附权利要求的范围内变化。

Claims (11)

1.一种用于自推进手推车（100）的轮组件（200），所述轮组件（200）布置成安装在所述手推车（100）上并且包括：

轮（111、112）；

电动马达（151、152）；

电连接器（220），被布置成将所述马达（151、152）连接到用于为所述电动马达（151、152）供电的电池（156），所述电池（156）包括或不包括在所述轮组件（200）中；以及

机械制动器（230），包括与接合状态和脱离接合状态相关联的接合部分（231），在所述接合状态中，所述机械制动器（230）被启动，使得所述轮（111、112）的旋转运动被所述机械制动器（230）限制，在所述脱离接合状态中，所述机械制动器（230）被停用，使得所述轮（111、112）能够自由旋转，所述电动马达（151、152）被布置成执行所述手推车（100）的摇摆驱动模式；

其特征在于，所述机械制动器（230）被布置成使得在所述接合部分（231）的所述接合状态下，所述轮（111、112）能够相对于所述手推车（100）在第一旋转限制位置与第二旋转限制位置之间自由转动，但不超过所述第一旋转限制位置和所述第二旋转限制位置，所述第一旋转限制位置和所述第二旋转限制位置相对于所述轮（111、112）的半径布置，使得所述手推车（100）在所述接合部分的所述接合状态下被允许在地面上自由地移动5 cm至20 cm的距离，所述接合部分（231）包括销，所述销被布置成插入对应的腔（232）中以实现所述接合状态，所述腔（232）包括沿着同一个圆布置的相应的圆弧形的至少两个细长轨道（232c），当所述轮（111、112）安装在所述手推车（100）上时，所述圆与所述轮（111、112）同心，所述轨道（232c）中的每一个包括限定所述第一旋转限制位置的相应的第一侧壁（232a）和限定所述第二旋转限制位置的相应的第二侧壁（232b），并且所述轨道（232c）中的每一个被布置成允许所述销在所述接合状态下沿着所述轨道（232c）在所述相应的第一侧壁（232a）与所述相应的第二侧壁（232b）之间行进。

2.根据权利要求1所述的轮组件（200），其特征在于，所述腔（232）包括4到8个所述细长轨道（232c）。

3.根据权利要求1或2所述的轮组件（200），其特征在于，所述细长轨道（232c）呈相应的凹部的形式。

4.根据权利要求1或2所述的轮组件（200），其特征在于，所述细长轨道（232c）呈相应的通孔的形式。

5.一种自推进手推车组件（100），包括：至少一个轮（111、112），所述至少一个轮（111、112）由电动马达（151、152；1）驱动，所述电动马达（151、152；1）由电池（156）供电；旋转位置或速度传感器（9），被布置成感测至少一个手推车轮（111、112）的旋转位置或旋转速度；用户界面（153）；以及控制单元（150），被布置成基于来自所述用户界面（153）的输入来调节所述电动马达（151、152；1），以便根据特定驱动模式影响所述轮（111、112）的旋转，其特征在于，所述一个轮是根据前述权利要求中任一项所述的轮组件，被组装在所述手推车组件（100）上。

6.根据权利要求5所述的自推进手推车组件（100），其特征在于，所述控制单元（150）被布置成基于从所述位置或速度传感器（9）读取的信息来至少实施反馈辅助推进驱动模式；和/或实施惯性滑行驱动模式；除了所述摇摆驱动模式之外，所有驱动模式都使用与所述电动马达（151、152；1）不同的驱动电压模式来实施，并且所述电动马达（151、152；1）是以下类型，其中，定子（2）包括多个磁极（7），所述定子（2）的多个磁极（7）不是对应的转子（3）的多个磁极（6 ）的整数倍，并且其中，所述定子（2）的磁极（7）被细分成至少三个磁性和电性上相同的子集（8），所述子集（8）围绕所述电动马达（151、152；1）的角方向一个接一个地被安装。

7.根据权利要求5或6所述的自推进手推车组件（100），其特征在于，所述手推车组件（100）是儿童推车或用于液体样品的运输手推车。

8.根据权利要求5或6所述的自推进手推车组件（100），其特征在于，所述机械制动器被布置成由所述控制单元（150）启动。

9.根据权利要求5或6所述的自推进手推车组件（100），其特征在于，所述马达（151、152；1）被布置成以惯性滑行模式驱动，并且所述控制单元（150）被布置成在实施所述惯性滑行驱动模式期间启动所述惯性滑行模式。

10.根据权利要求9所述的自推进手推车组件（100），其特征在于，所述惯性滑行模式通过切断供应至所述马达（151、152；1）的电压来实施。

11.根据权利要求5或6所述的自推进手推车组件（100），其特征在于，所述摇摆驱动模式通过所述控制单元（150）控制所述马达（151、152；1）以根据作为时间的函数的预定旋转模式来向后和向前推进所述手推车组件（100）来实施。

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