DE102007001328B4

DE102007001328B4 - Fahrzeug mit Magnetlagerung

Info

Publication number: DE102007001328B4
Application number: DE102007001328A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Höbel
Original assignee: Clean Mobile AG
Current assignee: TQ-SYSTEMS GMBH, DE
Priority date: 2007-01-02
Filing date: 2007-01-02
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2027-01-03
Also published as: DE102007001328A1

Abstract

Fahrzeug mit zwei oder mehr Laufrädern (2), wobei das Fahrzeug die folgenden Merkmale aufweist:
– ein Gestell für einen Sitz für einen Fahrer (4) des Fahrzeugs, wobei die Laufräder (2) an dem Gestell angeordnet sind,
– die Laufräder (2) weisen Felgen (7) mit Reifen (5) auf, wobei die Felgen (7) mit einer Magnetlagerung am Gestell gelagert sind,
wobei das Gestell je Felge (7) wenigstens eine kreissegmentförmige Führung (6) aufweist, auf der die Felge (7) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere einen Rollstuhl, mit einem Gestell mit mindestens zwei Laufrädern.
Kleinfahrzeuge, insbesondere Rollstühle und Zweiräder, werden herkömmlicher Weise mit Hilfe eines Elektromotors über eine Achse, Naben und Speichen angetrieben.
Aus der DE 41 17 279 A1 ist ein Kleinfahrzeug mit einem Linearantrieb bekannt, bei dem ein massiver innerer Bereich des Laufrads als Nabe dient.
Die JP 2005-278679 A offenbart einen durch Muskelkraft angetriebenen Rollstuhl, bei dem die Laufräder mittels Kugellagern in ringsegmentförmigen Felgen gelagert sind. Die DE 100 26 732 A1 offenbart ein Motorrad mit einer ringförmigen Nabe, in der ein Elektromotor untergebracht ist.
Nachteilig an Fahrzeugen aus dem Stand der Technik ist ihr hohes Gewicht und die Verletzungsgefahr, die für den Fahrer von den Speichen ausgeht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein besonders leichtes und kompaktes Fahrzeug anzugeben, von dem keine solche Verletzungsgefahr ausgeht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit zwei oder mehr Laufrädern weist ein Gestell für einen Sitz für einen Fahrer des Fahrzeugs auf, wobei die Laufräder an dem Gestell angeordnet sind. Die Laufräder weisen Felgen mit Reifen auf, wobei die Felgen mit einer Magnetlagerung am Gestell gelagert sind.
Das Gestell weist je Felge eine lediglich kreissegmentförmige Führung auf, auf der die Felge gelagert ist.
Unter ”kreissegmentförmig” wird dabei hier und im folgenden verstanden, dass die Führungen nicht als Vollkreis ausgestaltet sind, sondern sich um weniger als 360 Grad um das Laufrad herum erstrecken. Die Führungen weisen somit zumindest stellenweise ”Unterbrechungen” auf.
Ein solches Fahrzeug hat den Vorteil, dass auf eine Lagerung mittels Speichen verzichtet werden kann. Dadurch besteht für den Fahrer auch keine von den Speichen ausgehende Verletzungsgefahr. Zudem kann durch die lediglich kreissegmentförmige Form der Führungen eine erhebliche Gewichtseinsparung erzielt werden. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen wie beispielsweise Rollstühlen und Zweirädern vorteilhaft, die besonders wendig und leicht sein sollen und unter Umständen auch transportiert werden müssen.
Für die Magnetlagerung der Felgen ist in einer Ausführungsform in den Führungen eine Vorrichtung zum elektromagnetischen Erzeugen eines Magnetfeldes vorgesehen. In einer alternativen Ausführungsform ist die Magnetlagerung als Permanentmagnetlagerung ausgebildet. Es können jedoch auch Permanentmagnete zusätzlich zu einem Elektromagneten vorgesehen sein, beispielsweise um den Luftspalt für die Lagerung in einem ausgeschalteten Fall, beispielsweise beim Parken des Fahrzeugs, aufrechtzuerhalten.
Die Permanentmagnete können an der der Felge zugewandten Seite der Führung angeordnet sein. Alternativ können sie jedoch auch an der der Führung zugewandten Seite der Felge angeordnet sein.
Für die seitliche Lagerung der Felgen in den Führungen können ebenfalls Permanentmagnete zur Erzeugung eines Magnetfeldes vorgesehen sein.
Zur Stabilisierung weist das Fahrzeug in einer Ausführungsform neben den Laufrädern auch Stütz- oder Führungsräder auf. Für eine komfortablere Benutzung kann das Fahrzeug zudem ein gefedertes Fahrwerk aufweisen.
In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug als Rollstuhl ausgebildet ist. Es weist ein Gestell mit einer linken Seitenwand, einer rechten Seitenwand sowie einer Verbindungseinrichtung mit einem Sitz zur Aufnahme eines Fahrers auf. Unter dem Sitz kann beispielsweise auch eine Batterie zum Antrieb des Fahrzeugs angeordnet sein.
Vorteilhafterweise ist der Rollstuhl faltbar, wobei die Verbindungseinrichtung so ausgebildet ist, dass die linke und die rechte Seitenwand im zusammengefalteten Zustand einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als im entfalteten Zustand. Im zusammengefalteten Zustand lässt sich der Rollstuhl besonders einfach transportieren.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Fahrzeug als Zweirad, beispielsweise als Fahrrad mit Elektroantrieb, aus gebildet und weist einen Rahmen sowie einen Sitz zur Aufnahme eines Fahrers und einen Lenker auf. In diesem Fall kann die Batterie zum Beispiel in den Sitz integriert sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug gemäß einem nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel;
2 zeigt einen Querschnitt durch ein Laufrad gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 1;
3 zeigt einen Querschnitt durch ein Laufrad gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 zeigt schematisch in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Laufrad gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 zeigt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel des Laufrads gemäß 3 und
6 zeigt schematisch ein Fahrzeug gemäß einem nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Fahrzeug gemäß 1 ist in dieser Ausführungsform ein Rollstuhl 1, insbesondere ein Faltrollstuhl. Der Rollstuhl 1 weist ein hier nicht dargestelltes Gestell mit einem Sitz für einen Fahrer 4 sowie zwei im wesentlichen parallele Laufräder 2, die in Fahrtrichtung nebeneinander angeordnet sind, auf. Zur Stabilisierung des Rollstuhls 1 ist mindestens ein Stützrad 3 vorgesehen. In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Stützräder vorgesehen und diese sind beispielsweise direkt vor oder hinter den Laufrädern 2 angeordnet.
Die Laufräder 2 des Rollstuhls weisen keine Naben im eigentlichen Sinn und keine Speichen auf. Stattdessen sind die Felgen 7 mit den Reifen 5 auf einer kreisringförmigen Führung 6 gelagert, wobei die Führung 6 mit dem Gestell des Rollstuhls 1 verbunden ist. Auf diese Weise bleibt der innere Teil 8 der Laufräder frei. Der Rollstuhl 1 wird mit einem Elektromotor, insbesondere mit einem Gleichstrommotor, angetrieben.
2 zeigt einen Querschnitt durch die Führung 6, die Felge 7 und den Reifen 5 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Zwischen Felge 7 und Führung 6 ist ein Zwischenraum 13 vorgesehen, in dem Permanentmagnete 10 derart angeordnet sind, dass ihr Feld Reifen 5 und Felge 7 ”trägt” und für die Aufrechterhaltung des Spaltes 14 sorgt und auf diese Weise eine berührungslose Lagerung des Reifens 5 und der Felge 7 ermöglicht. Die Permanentmagnete 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel sowohl im inneren Bereich 15 des Zwischenraums 14 als auch in seinem seitlichen Bereich 16 angeordnet. Dabei können Stärke, Anzahl und Anordnung der Permanentmagnete 10 in Abhängigkeit vom Gewicht des Fahrers gewählt werden.
Die 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Führung 6' zur Lagerung der Felge 7' und des Reifens 5 nicht kreisringförmig, sondern ringsegmentförmig ausgebildet ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Ringsegmente 29 vorgesehen, die jeweils einen inne ren Abschnitt 21 und einen äußeren Abschnitt 22 aufweisen. Zwischen der Führung 6' und einer seitlichen Verlängerung 25 der Felge 7' bleibt ein Zwischenraum 24.
4 zeigt einen Querschnitt durch die Führung 6', die Felge 7' und den Reifen 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Führung 6' weist bezogen auf das Laufrad einen inneren Abschnitt 21 und einen äußeren Abschnitt 22 auf, wobei der innere Abschnitt 21 und der äußere Abschnitt 22 voneinander durch einen Spalt 26 getrennt sind.
In diesen Spalt 26 greift die seitliche Verlängerung 25 der Felge 7', wobei für eine sichere Führung eine Ausformung 20 der Verlängerung 25 in eine Ausnehmung 23 im äußeren Abschnitt 22 der Führung 6' eingreift. Dabei bleibt der Zwischenraum 24 zwischen der Verlängerung 25 der Felge 7' und der Führung 6'. Durch den Zwischenraum 24 ist die Felge 7' berührungslos an der Führung 6' gelagert.
Die Aufrechterhaltung des Zwischenraums 24 erfolgt mittels eines Magnetfelds, das eine Abstoßung zwischen Nabe 6' und Verlängerung 25 der Felge 7' bewirkt. Das Magnetfeld kann mit einer hier nicht gezeigten Vorrichtung zur elektromagnetischen Erzeugung eines Magnetfelds oder in einem alternativen Ausführungsbeispiel durch Permanentmagneten erzeugt sein.
5 zeigt eine alternative Anordnung von Ringsegmenten 29 bei dem Ausführungsbeispiel des Laufrads 2 gemäß 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Laufrad 2 eine Führung 6' auf, die drei Ringsegmente 29 umfasst. Eines der Ringsegmente 29 ist dabei so angeordnet, dass es das Laufrad 2 bzw. dessen Felge 7' und Reifen 5 am Abrollpunkt P umschließt, an dem das Laufrad 2 auf einem Untergrund 38 abrollt. Diese Aus führungsform weist den Vorteil einer besonders hohen Stabilität auf, weil am Abrollpunkt P die größten Kräfte wirksam werden und daher eine Stabilisierung durch die Führung 6' in diesem Punkt besonders vorteilhaft ist. Dazu muss die Führung 6' nicht notwendigerweise genau drei Ringsegmente 29 umfassen, sondern es können auch mehr oder weniger Segmente vorgesehen sein, wobei jedoch ein Ringsegment 29 das Laufrad 2 im Abrollpunkt P führt.
Falls ein Elektromotor zum Antrieb des Laufrads 2 vorgesehen ist, kann dieser im Bereich der Ringsegmente 29 angeordnet sein, wobei ”im Bereich der Ringsegmente” bedeutet, dass er in Drehrichtung des Laufrads 2 kurz vor oder kurz nach einem der Ringsegmente 29 angeordnet oder sogar in eines der Ringsegmente 29 integriert ist. Damit ist eine besonders hohe Stabilität des Laufrads 2 und damit auch des Fahrzeugs sichergestellt.
Eine Anordnung der Ringsegmente 29 wie in 5 gezeigt kann sowohl bei dem Rollstuhl 1 gemäß 1 als auch bei dem Zweirad 17 gemäß 6 und bei weiteren Fahrzeugen vorteilhaft eingesetzt werden.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Fahrzeugs. In dieser Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Zweirad 17, beispielsweise ein Fahrrad mit Elektroantrieb. Es weist neben einem Rahmen 18, einem Sitz 32 für einen Fahrer und einem Lenker 33 zwei Laufräder 2, nämlich ein Hinterrad 30 und ein Vorderrad 31, auf. Beide Laufräder 2 sind in kreisringförmigen Führungen 6 durch Magnetlagerungen gelagert. In der gezeigten Ausführungsform sind die Führungen 6 ringförmig. Sie können jedoch gemäß der Erfindung auch ringsegmentförmig ausgeführt und beispielsweise wie in 5 angeordnet sein.

1: Rollstuhl
2: Laufrad
3: Stützrad
4: Fahrer
5: Reifen
6, 6': Führung
7, 7': Felge
8: innerer Teil
9: Linearantrieb
10: Permanentmagnete
13: Zwischenraum
14: Spalt
15: innerer Bereich
16: seitlicher Bereich
17: Zweirad
18: Rahmen
20: Ausformung
21: innerer Abschnitt
22: äußerer Abschnitt
23: Ausnehmung
24: Zwischenraum
25: Verlängerung
26: Spalt
29: Ringsegment
30: Hinterrad
31: Vorderrad
32: Sitz
33: Lenker
38: Untergrund
P: Abrollpunkt

Claims

Fahrzeug mit zwei oder mehr Laufrädern (2), wobei das Fahrzeug die folgenden Merkmale aufweist: – ein Gestell für einen Sitz für einen Fahrer (4) des Fahrzeugs, wobei die Laufräder (2) an dem Gestell angeordnet sind, – die Laufräder (2) weisen Felgen (7) mit Reifen (5) auf, wobei die Felgen (7) mit einer Magnetlagerung am Gestell gelagert sind, wobei das Gestell je Felge (7) wenigstens eine kreissegmentförmige Führung (6) aufweist, auf der die Felge (7) gelagert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetlagerung als Permanentmagnetlagerung ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Permanentmagnete (10) an der der Felge (7) zugewandten Seite der Führung (6) angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (10) an der der Führung (6) zugewandten Seite der Felge (7) angeordnet sind.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die seitliche Lagerung der Felgen (7) in den Führungen (6) Permanentmagnete (10) zur Erzeugung eines Magnetfeldes vorgesehen sind.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Führung (6) bezogen auf das Laufrad (2) einen inneren Abschnitt (21) und einen äußeren Abschnitt (22) aufweist, wobei der innere Abschnitt (21) und der äußere Abschnitt (22) voneinander durch einen Spalt (26) getrennt sind, in den eine seitliche Verlängerung (25) der Felge (7) eingreift, wobei eine Ausformung (20) der Verlängerung (25) in eine Ausnehmung (23) im äußeren Abschnitt (22) der Führung (6) eingreift und ein Zwischenraum (24) zwischen der Verlängerung (25) der Felge (7) und der Führung (6) bleibt, durch den die Felge (7) berührungslos an der Führung (6) gelagert ist und der durch ein Magnetfeld aufrechterhalten wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug Stütz- oder Führungsräder (3) aufweist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein gefedertes Fahrwerk aufweist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug als Rollstuhl (1) ausgebildet ist und ein Gestell mit einer linken Seitenwand, einer rechten Seitenwand sowie einer Verbindungseinrichtung mit einem Sitz zur Aufnahme eines Fahrers (4) aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollstuhl (1) faltbar ist, wobei die Verbindungseinrichtung so ausgebildet ist, dass die linke und die rechte Seitenwand im zusammengefalteten Zustand einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als im entfalteten Zustand.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug als Zweirad (17) mit einem Vorderrad (31) und einem Hinterrad (30) ausgebildet ist und einen Rahmen (18) sowie einen Sitz (32) zur Aufnahme eines Fahrers und einen Lenker (33) aufweist.