CN117246115A - 在高于12v的电压下运行的机动驱动系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆、尤其是用于无其自身的驱动装置的车辆的机动驱动系统(3)，其包括至少两个、尤其是正好两个驱动单元(4)，该驱动单元设计成连接到车辆上以驱动车辆的车轮(2)，每个驱动单元(4)包括：可旋转安装的驱动元件，其设计和设置成使得其能够与车辆的车轮(2)邻接以驱动车辆；电驱动电机(10)，其设计成使驱动元件旋转；电池(22)，其用于向驱动单元(4)提供电能，其中，电池(22)设计成为驱动电机(10)的运行提供超过12V的电压、尤其是36V的电压。

Description

在高于12V的电压下运行的机动驱动系统和车辆

技术领域

本发明涉及一种用于车辆、尤其是无其自身驱动装置的车辆的机动驱动系统，该机动驱动系统优选用于拖车，该机动驱动系统包括至少两个驱动单元、尤其是正好两个驱动单元，该驱动单元设计成连接到车辆上以驱动车辆的车轮，每个驱动单元包括可旋转安装的驱动元件，其设计和布置成使得其能够与车辆的车轮邻接，以驱动车辆，电驱动电机(其设计成使驱动元件旋转)和电池(其特别设计成可充电电池)，以向驱动装驱动单元提供电能。

此外，本发明涉及一种车辆，尤其是一种没有其自身的驱动装置的车辆。

背景技术

没有其自身的驱动装置的车辆例如可以是拖车，例如篷车、船拖车、马拖车等。在这样的车辆的情况下，问题在于，当这些车辆未连接到牵引车辆(例如客车)上时，则只能用手艰难地移动它们。例如，如果篷车拖车(例如它已经与将该篷车拖车运输到在营地的适当位点处的汽车脱开)的情况下，将该篷车拖车手动操纵到最终停车位置是非常困难的。

为了便于在脱开状态下操纵，已开发出可安装在没有其自身的驱动装置的车辆上的机动驱动系统。这种机动驱动系统通常包括至少两个驱动单元，通过这些驱动单元能够使待移动的车辆的车轮旋转。驱动单元安装在车辆的外侧，通常安装在待由驱动单元驱动的车轮前方或后方的区域中。每个驱动单元在其前侧包括可旋转的驱动元件(例如摩擦轮)，该驱动元件与车辆的车轮摩擦接触，使得驱动元件的旋转引起车辆的车轮的旋转。每个驱动元件都分配有电驱动电机，该电驱动电机连接到驱动元件，并能够将驱动元件设置为旋转。

如果在单轴车辆的情况下，此类驱动单元安装在两个车轮中的每个车轮的区域中，或者在双轴或多轴车辆的情况下，此类驱动单元安装在至少一个车轴的每个车轮的区域中，则用户可以使用驱动单元舒适地移动车辆。此类机动驱动系统、尤其是驱动单元，通常在12V电压下使用电源进行运行。此类电压可由标准电池提供。然而，这种需要高电流的电压有时认为是不利的，因为这可能导致功率损失，尤其是在电池和驱动电机之间的电缆中，因为功率损失直接取决于电流。

发明内容

基于此现有技术，本发明的目的是提供一种替代机动驱动系统，其尤其避免上述缺点。

这一目标在一开始提到的机动驱动系统中得到了解决，因为电池设计成为驱动电机的运行提供超过12V的电压、尤其是24V、36V或48V的电压。

相应地，该目的也由车辆来解决，尤其是没有其自身的驱动装置、包括这样的机动驱动系统的车辆。该车辆尤其可以是拖车、优选篷车、船拖车或马拖车。

这个想法是基于这样一种考虑，即提供一种电压超过12V的电池，并相应地提供可以在这种电压下运行的驱动电机。通过这种方式，可以增加电机的输出功率和/或以非常节省空间的方式设计驱动单元。

具体而言，电缆中的功率损耗取决于电流、电缆的长度和电缆的材料确定的比电阻。电源损耗出现在电池、可能的控制装置和电机本身之间的所有电缆中。由于较高的电压会导致电流降低，因此功率损耗会显著降低，从而在相同的输入功率下，驱动电机的输出功率会显著增加。

已证明，如果由电池提供的并用于驱动电机运行的电压为36V，则该电压尤其有利。一方面，当人员意外接触到非隔离部件时，该电压对人体没有危险。另一方面，这种电压是普通驱动单元运行电压的三倍，可以显著降低功率损耗。此外，电缆、开关、连接器等电子部件可以适应较低的电流规格，这也是一种经济优势。此外，通过组合提供12V电压的标准直流电池，36V的电压很容易实现。因此，已经证明，36V的电压尤其在安全、经济和效率方面得到了优化。

优选地，驱动电机是无刷电机。无刷电机的特点是功率重量比高，维护工作量低。通常，配备电刷的电机在电刷磨损时有破裂的倾向。此外，无刷电机不需要电刷之间的公差间隙，因此其本身具有更高的功率效率。由于无刷电机不需要滑动或换向器，也不需要电刷，因此摩擦力较小。此外，在无刷电机上，更容易监测和控制转速，从而更容易直线移动在没有其自身的驱动装置的车辆。与配备有相同功率的电刷的电机相比，无刷电机的尺寸和重量也更小。尤其是，无刷电机与高于12V的更高电压的组合是有利的，因为电流减少。通常，由于退磁效应，无刷电机通常无法承受高电流。因此，在增加的电压下提供无刷电机的组合实现非常节省空间、高效和长使用寿命的功能。

电驱动电机可能有内部转子。因此，可以形成电机，使得电机的静止部分(定子)包围移动部分(转子)。

根据本发明的进一步阐述，驱动电机可包括转子信息检测装置，以获取关于转子的位置和/或运动的信息。通过这种转子信息检测装置，可以使用有关转子的位置和运动的信息，以在电机的控制中进行自适应。特别地，可以根据转子信息检测装置获得的信息来调整电机的旋转场。优选地，转子信息检测装置可以形成为或包括至少一个、尤其是多个霍尔传感器，通过这些霍尔传感器可以准确地确定转子的位置。霍尔传感器可以分布在圆周上、尤其是均匀分布。根据转子信息检测装置提供的信息，可以得出转速和旋转的方向的结论。

根据优选实施例，每个驱动电机可限定电机轴，该电机轴横向延伸、尤其是垂直于驱动元件的旋转轴。因此，驱动电机的布置可以使其电机轴横向延伸、尤其是相对于驱动元件的旋转轴垂直延伸。当安装到车辆上时，驱动元件的旋转轴通常平行于待由驱动元件驱动的车轮的旋转轴延伸。这意味着，电机轴可在待驱动的车辆的纵向上延伸。这样，驱动单元的非常简单的设计是可能的。

具体而言，驱动单元可包括中央支撑元件，驱动元件可旋转地安装在中央支撑元件上。该中央支撑元件可具有C形或E形，其中驱动元件安装在C形或E形中央支撑元件的两个支腿之间。因此，驱动电机可以连接到中央支撑元件的中央底座部分，尤其是可以法兰连接到其上(flanged thereto)。这种中央支撑元件允许节省空间的设计和驱动单元的快速组装。

根据本发明的优选阐述，电机可包括电机轴，其通过齿轮装置连接到驱动元件。这种齿轮装置允许在电机轴的旋转速度和驱动元件的期望旋转速度之间有合适的传动比。

优选地，齿轮装置包括蜗轮副。通过这种蜗轮副，可以实现高传动比。尤其是，电机可能以高速旋转，仅提供低动量，将其转换为驱动元件的低速和高动量，用于驱动车辆的车轮。一种蜗轮副，其特征在于，该蜗轮副包括螺杆形式的蜗杆和与螺杆啮合的蜗轮。蜗轮副的重要优点是具有自锁效果。因此，蜗杆可以驱动蜗轮，但不包括蜗轮可以驱动蜗杆。与传统的正齿轮相反，蜗轮副中不需要提供电磁断路器。此外，降低了噪声级。

具体而言，蜗轮副的蜗杆可以旋转固定的方式连接到电机轴，或者与电机轴形成一体式设计。因此，电机的高转速转换为蜗轮的低转速，其中电机可设计成使得仅提供低动量，该低动量转换为蜗轮的高动量。

在本实施例的进一步阐述中，齿轮装置可包括中间轴，该中间轴可旋转安装，并承载蜗轮，蜗轮以旋转固定的方式与蜗轴和齿轮啮合。因此，规定与蜗杆轴啮合的蜗轮不以旋转固定的方式直接连接到驱动元件。此外，可以提供中间轴可旋转地保持，特别是在中央支撑元件上，该中间轴以旋转固定的方式彼此承载蜗轮和另一个齿轮。因此，可以提供进一步的齿轮级。

具体而言，齿轮装置可包括正齿轮级。除了蜗轮副之外，这种进一步的正齿轮级可以总体上增加齿轮装置的传动比。优选地，正齿轮级以及蜗轮副可布置在中央支撑元件的两个支腿之间。尤其是，齿轮装置可由中央支撑元件和进一步的盖元件完全包围，以保护齿轮装置免受外部影响，并使齿轮装置的不同车轮接触润滑剂。

正齿轮级的形成可以使中间轴的齿轮与输出侧齿轮直接或间接啮合，输出侧齿轮以旋转固定方式固定在驱动元件上。换句话说，中间轴的齿轮可以直接或间接地连接到驱动元件。优选地，正齿轮级包括可旋转地保持并布置在中间轴上的齿轮和输出侧齿轮之间的中间齿轮。本实施例基于在中间轴和驱动元件之间实现间接连接的考虑。为了提高传动比，输出侧齿轮的齿数可以高于中间轴的齿轮的齿数。特别地，输出侧齿轮的齿数可以是中间轴的齿轮的齿数的至少2倍、尤其是至少2.5倍、优选至少3倍。这样，可以增加施加在车轮上的动量，而与中间轴相比，驱动元件的转速降低。

每个驱动单元可包括壳体，该壳体尤其耐候和/或防水，其中所述壳体至少包围驱动电机并容纳电池。

每个驱动单元可以包括控制装置、尤其是具有通信模块的控制装置，该控制装置固定在驱动单元上或集成在驱动单元中。控制装置用于调节驱动电机的旋转。通信模块可以布置成使得其能够与通过电缆或无线连接连接的远程控制单元通信。控制装置可直接布置在电池附近，使得电池和控制装置之间的电缆较短，从而保持这些电缆中的功率损耗较低。转子信息检测装置可连接至控制装置。

根据优选实施例，极性控制单元可集成到控制装置中，其中极性控制单元设计为通过改变极性来调节驱动电机的旋转的方向和速度。优选地，控制装置和电池集成在一个公共壳体中。因此，尤其是包括极性控制单元的控制装置和电池可以在驱动单元中形成集成装置，其中它们可以布置在一个公共壳体中。

机动驱动系统可以布置成使得一个远程控制单元能够同时与多个驱动单元通信。因此，可以在一个远程控制单元和所有的控制装置、尤其是两个驱动单元之间建立直接通信路径。这样的设置只会导致通信期间的低延迟。然而，由于两个驱动单元的控制装置都有各自的接收和控制部件，因此这种设置对于维护和问题跟踪来说更为复杂。

可选地，一个驱动单元的控制装置可以形成为主控制装置，其能够与远程控制单元通信，并且其他驱动单元的控制装置形成为从控制装置，使得其能够与主控制装置通信，以从后者获取指令。换句话说，一个驱动单元的控制装置用作主控制装置，另一个驱动单元的控制装置用作从装置。因此，首先将来自远程控制单元的通信信号发送到主控制装置，并从主控制装置发送到该/多个从装置。这种设计允许在远程控制单元和主控装置之间使用蓝牙连接。机动驱动系统可包括远程控制单元，其能够与驱动单元的一个或多个控制装置通信。

此外，进给装置可分配给每个驱动单元，其中进给装置可使驱动单元在其驱动元件和待驱动车辆的车轮之间形成摩擦和驱动接触，尤其是通过引导线性或旋转运动。通过这种进给装置，机动驱动系统可能永久保持在待驱动的车辆上。因此，当车辆应移动时，驱动元件仅与待驱动的车辆的相应车轮接触。如果待驱动的车辆(例如拖车)连接到客车并移动，则驱动元件可以从车辆的车轮上脱离啮合。

优选地，进给装置包括进给电机，通过该进给电机可以以机动方式执行进给运动。为了控制进给装置，进给电机可以连接到与相应驱动单元相关的控制装置。进给电机可由电池供电。因此，进给电机可以在超过12V的电压下、尤其是在24、36或48V的电压下运行。

为了保护进给电机免受外部影响、尤其是灰尘和污垢的影响，进给装置可包括耐候和/或防水进给壳体，该壳体至少包围进给电机。

附图说明

通过以下参考附图对根据本发明的机动驱动系统的实施例的描述，本发明的进一步特征和优点将变得清楚。图中显示：

图1为根据本发明安装有机动驱动系统的篷车拖车的透视图；

图2为图1所示的篷车拖车的后示意图；

图3为根据本发明的机动驱动系统的驱动单元的透视图；

图4为在没有壳体的情况下的图3中的驱动单元的另一个透视图，以及

图5为在没有壳体的情况下的图4所示的驱动单元的另一个透视图。

具体实施方式

图1所示为单轴篷车拖车1的一部分，该单轴篷车拖车1在相对侧有两个车轮2。在其前端，篷车拖车1包括连接装置(不可见)，用于将拖车1连接到车辆的拖车挂接装置上。篷车拖车1没有其自身的驱动装置，当它没有连接到用作牵引车的客车时，很难用手移动，尤其是很难操纵。因此，篷车拖车1配备有根据本发明的机动驱动系统3。

机动驱动系统3包括正好两个驱动单元4，图3至图5更详细地显示了这两个驱动单元。驱动单元4连接至方管5，方管5连接两个驱动单元4，并通过适当的夹紧元件(不可见)连接至篷车拖车1。方管5的长度选择应确保每个驱动装置4直接布置在篷车拖车1的车轮2的后面。

通过两个驱动单元4，可以驱动篷车拖车1的车轮2，从而可以在没有牵引车的情况下移动篷车拖车1、尤其是操纵篷车拖车1。为此，每个驱动单元4包括可旋转安装的驱动元件，特别是摩擦辊6，其设计和布置使得其能够与篷车拖车1的车轮2相邻，以驱动后者。摩擦辊6具有基本的圆柱形，并且在其外圆周上包括沿摩擦辊6的纵向延伸的多个凹槽。

如图5所示，每个驱动装置4包括中央支撑元件7，该中央支撑元件7具有平行于摩擦辊6的旋转轴延伸的底座部分8和两个从底座部分8向前突出的支腿9。摩擦辊6可旋转地安装在两个支腿9之间。

此外，每个驱动装置4包括电气无刷驱动电机10，该电气无刷驱动电机10通过法兰连接(flanged to)至底座部分8。每个电驱动电机10包括电机轴11，电机轴11通过齿轮装置与摩擦辊6相连。该齿轮装置12布置在相应的齿轮壳体13内，位于图5左侧所示的支腿9的相对侧上的摩擦辊6旁边。具体而言，齿轮装置12包括蜗轮副14。这样，可以实现高传动比。蜗轮副14的蜗杆15以旋转固定的方式连接到电机轴11。

齿轮装置12还包括中间轴16，该中间轴16可相对于齿轮壳体13旋转安装，并承载与蜗杆15啮合的蜗轮17。中间轴16还承载齿轮18，其中齿轮18和蜗轮17通过中间轴16以旋转固定的方式安装在一起。

为了进一步增加传动比，齿轮装置12还具有正齿轮级19。正齿轮级19的形成使得中间轴16的齿轮18与输出侧齿轮20间接啮合，输出侧齿轮20以旋转固定方式固定在摩擦辊6上。具体而言，正齿轮级包括中间齿轮21，该中间齿轮21可旋转地固定在齿轮壳体13的左侧(图5中)，并布置在中间轴16上的齿轮18和输出侧齿轮20之间。如图4和图5所示，由于齿轮装置12的配置，由电机轴11限定的电机轴X垂直于摩擦辊6的旋转轴延伸。

每个驱动单元还包括设计为可充电的电池22，该电池22用于向驱动装置4提供电能。电池22设计成为驱动电机10的运行提供36V的电压。因此，驱动电机10设计为在该电压下运行。如图4所示，电池22从后侧安装到中央支撑元件7上。

在电池22的顶部，布置有控制装置23。该控制装置还固定在中央支撑元件7上，用于调节驱动电机10的旋转。此外，提供能够与通过无线连接连接的远程控制单元进行通信的通信模块。此外，通信模块设计成使得两个驱动单元4的控制装置23可以彼此通信，以确保两个驱动单元4的驱动电机10的同步旋转。

此外，进给装置24分配给每个驱动单元4。进给装置24设计成使得其可使驱动单元4在其摩擦辊和篷车拖车1的车轮2之间形成摩擦和驱动接触。具体而言，进给装置24包括进给电机25，通过该进给电机25可以以机动方式执行进给运动。进给电机25也设计成在36V电压下运行，并由电池22供电，该进给电机25连接至基板26，该基板26固定至、尤其是焊接至方管5，并垂直于方管5的纵向延伸。驱动单元4可以相对于基板6移动，并通过基板26中形成的长方形孔27引导。相应的导向螺栓28穿过这些长方形孔27。这样，驱动单元4的进给运动相对于方管5进行引导，方管5本身固定在篷车拖车1上。

如图3所示，每个驱动单元4还包括壳体29，该壳体29具有耐候性和防水性。壳体29连接至中央支撑元件7，并围绕驱动电机10、电池22、控制装置23和进给电机25。通过这种方式，这些元件可以防水防尘。电池22可以布置在壳体内部，使得它们可以互换。换句话说，可以提供允许更换电池22的机构。此外，可以在壳体29上提供充电连接，以便从外部为蓄电池22充电。这种充电连接可包括两个充电极。

由于驱动电机10是无刷的，并且由于蜗轮副，动量以高传动比传输，因此设计非常节省空间，使得高动量可以从摩擦辊6传输到篷车拖车1的车轮2。由于蜗轮副，电机10不需要额外的断裂。此外，由于高电压，电流减小，使得电池和电机之间的电缆中的功率损耗也减小，这提高了机动驱动系统3的效率，并避免了无刷驱动电机10中的退磁效应。

附图标记

1篷车拖车

2车轮

3机动驱动系统

4驱动单元

5方管

6摩擦辊

7中央支撑元件

8底座部分

9支腿

10驱动电机

11电机轴

12齿轮装置

13齿轮壳体

14蜗轮副

15蜗杆

16中间轴

17蜗轮

18齿轮

19正齿轮级

20输出侧齿轮

21中间齿轮

22电池

23控制装置

24进给装置

25进给电机

26基板

27长方形孔

28导向螺栓

29壳体

Claims (14)

1.一种机动驱动系统(3)，所述机动驱动系统(3)用于车辆、尤其是无其自身的驱动装置的车辆，所述机动驱动系统(3)优选用于拖车，所述机动驱动系统(3)包括至少两个、尤其正好是两个驱动单元(4)，所述驱动单元(4)设计成连接到车辆上，以驱动车辆的车轮(2)，每个驱动单元(4)包括

能够旋转安装的驱动元件，其设计和布置成使得其能够与车辆的车轮(2)邻接，以驱动车辆，

电驱动电机(10)，其设计成使驱动元件旋转，

电池(22)，其尤其设计成能够充电的，所述电池(22)用于向驱动单元(4)提供电能，

其中，电池(22)设计成为驱动电机(10)的运行提供超过12V的电压、尤其是36V的电压。

2.根据权利要求1所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，驱动电机(10)是无刷电机，和/或驱动电机(10)具有内部转子，和/或驱动电机(10)包括转子信息检测装置、尤其包括霍尔传感器，以获取关于转子的位置和/或运动的信息。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，每个驱动电机(10)限定了电机轴，所述电机轴横向延伸、尤其是垂直于驱动元件的旋转轴。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的机动驱动系统(3)，其特征在于驱动电机(10)包括电机轴(11)，所述电机轴(11)通过齿轮装置(12)连接到驱动元件。

5.根据权利要求4所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，所述齿轮装置(12)包括蜗轮副(14)。

6.根据权利要求5所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，蜗轮副(14)的蜗杆(15)以旋转固定的方式连接到电机轴(11)，或者与电机轴(11)形成一体式设计。

7.根据权利要求6所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，齿轮装置(12)包括中间轴(16)，所述中间轴(16)能够旋转安装，并承载有蜗轮(17)，所述蜗轮(17)以旋转固定的方式与蜗杆(15)和齿轮(18)啮合。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，每个驱动单元(4)包括控制装置(23)，所述控制装置(23)尤其具有通信模块，所述控制装置固定在驱动单元(4)上或集成在驱动单元(4)中，其中，控制装置(23)尤其直接连接到电池(22)。

9.根据权利要求8所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，极性控制单元集成在控制装置(23)中，其中极性控制单元设计成通过改变极性来调节驱动电机的旋转方向和速度。

10.根据权利要求8或9所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，所述控制装置(23)和电池(22)集成在一个公共壳体中。

11.根据权利要求8至10中任一项权利要求所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，一个驱动单元(4)的控制装置(23)形成为能够与远程控制单元通信的主控制装置，并且另一驱动单元(4)的控制装置(23)形成为从控制装置，使得其能够与主控制装置通信，以便从后者获取指令。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的机动驱动系统(3)，其特征在于为每个驱动单元(4)分配有进给装置(24)，其中进给装置(24)能够使驱动单元(4)在其驱动元件和待驱动的车辆的车轮(2)之间形成摩擦和驱动接触，尤其是通过引导线性或旋转运动。

13.根据权利要求12所述的机动驱动系统(3)，其特征在于，进给装置(24)包括进给电机(25)，通过所述电机(25)，进给运动能够以机动方式进行，其中，尤其是进给电机(25)能够在电池(22)提供的电压下运行，和/或进给装置(24)、尤其是进给电机(25)连接至与相应驱动单元(4)相关的控制装置(23)，并且/或者进给装置(24)包括耐候和/或防水进给壳体(29)，其至少包围进给电机(25)。

14.一种车辆，尤其是无其自身驱动装置的车辆，所述车辆包括根据权利要求1至13中任一项权利要求所述的机动驱动系统(3)。