DE102008021298B3

DE102008021298B3 - Elektromotorisch angetriebenes Rad für Rollstühle

Info

Publication number: DE102008021298B3
Application number: DE102008021298A
Authority: DE
Inventors: Vadym Cherner; Jörg Rauschenbach; Stefan Lippert
Original assignee: Ipdd & Co KG GmbH
Current assignee: Ipdd & Co KG GmbH
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: WO2009129806A3; WO2009129806A2

Abstract

Die Erfindung betrifft elektromotorisch angetriebene Räder für Rollstühle, wobei der Antrieb als Radnabenantrieb, mit den damit verbundenen Vorteilen ausgebildet ist. Aufgabe der Erfindung ist es, elektromotorisch angetriebene Räder für Rollstühle vorzuschlagen, bei denen für den Elektromotor ein ausreichender Raum vorhanden ist, in dem er angeordnet werden kann und das erfindungsgemäße Rad trotzdem klein dimensioniert werden kann. Bei einem erfindungsgemäßen Rad ist das Felgenbett der Felge umlaufend ringförmig aus einem ferromagnetischen Werkstoff, beispielsweise einer Eisenlegierung, bevorzugt einem Stahl gebildet. Mit diesem Werkstoff muss zumindest ein geschlossener ringörmiger Teilbereich des Felgenbettes gebildet sein. Mit einem nichtferromagnetischen Werkstoff sind dann zumindest Teile einer Radschüssel sowie ggf. auch die Felgenhörner gebildet. Am aus ferromagnetischen Werkstoff gebildeten Felgenbettbereich sind Permanentmagnete des Elektromotors angebracht und in Bezug zu den elektrischen Spulen angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft elektromotorisch angetriebene Räder für Rollstühle, wobei der Antrieb als Radnabenantrieb, mit den damit verbundenen Vorteilen ausgebildet ist. Solche Radnabenantriebe werden häufig eingesetzt, da sie platzsparend und für den Einsatz ökonomisch sind. Um die Flexibilität und ggf. auch das Drehmoment zu erhöhen werden sie in der Regel mit Getrieben, bevorzugt Planetengetrieben, an anzutreibenden Rädern eingesetzt.
Die Getriebe erhöhen aber wiederum den Raumbedarf, was sich nachteilig auswirkt, da es unter dem Sicherheitsaspekt für die Nutzer auch erforderlich ist eine unabhängig vom Antrieb wirkende Bremseinrichtung an den in Rede stehenden Fahrzeugen für behinderte Personen vorzusehen.
So ist in DE 195 16 896 A1 eine Antriebseinrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug beschrieben, bei dem zwischen einer Felge und einer Achswelle ein Ringkanal ausgebildet sein soll, in dem ein Motor und eine Bremse integriert sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung elektromotorisch angetriebene Räder für Rollstühle vorzuschlagen, bei denen für den Elektromotor ein ausreichender Raum vorhanden ist, in dem er angeordnet werden kann und das erfindungsgemäße Rad trotzdem klein dimensioniert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Rad, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Rad ist das Felgenbett der Felge umlaufend ringförmig aus einem ferromagnetischen Werkstoff, beispielsweise einer Eisenlegierung, bevorzugt einem Stahl gebildet. Mit diesem Werkstoff muss zumindest ein geschlossener ringförmiger Teilbereich des Felgenbettes gebildet sein. Mit einem nichtferromagnetischen Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, sind dann zumindest Teile einer Radschüssel sowie ggf. auch die Felgenhörner und falls vorhanden auch Felgenschultern, gebildet. Am aus ferromagnetischen Werkstoff gebildeten Felgenbettbereich sind Permanentmagnete des Elektromotors angebracht und in Bezug zu den elektrischen Spulen angeordnet. Dadurch kann eine raumsparende Konstruktion erreicht werden, wobei gleichzeitig auch der erreichbare Abstand des Elektromotors zur Rotationsachse vorteilhaft ist.
Mit dieser Ausbildung des Rades erschließt sich die Möglichkeit im Inneren des Rades eine Trommelbremse anzuordnen, die vom Elektromotor umschlossen ist. Die Trommelbremse kann als an sich bekannte Nockenbremse ausgebildet sein, die über einen nach außen geführten Hebel betätigt werden kann. Für die Betätigung kann ein Hebel- oder Seilzugmechanismus aber auch ein hydraulisches System gewählt werden.
Im Gegensatz zur üblichen Ausbildung für eine Luftzufuhr für die Befüllung eines bevorzugt schlauchlosen Reifens, kann bei der Erfindung die Luftzufuhr durch eine Durchgangsbohrung erfolgen, die von außen zugänglich und zumindest durch den aus ferromagnetischen Werkstoff des Felgenbetts, so geführt ist, dass eine Verbindung zum zu befüllenden Reifen vorhanden ist. Das erforderliche Ventil kann dann in der Durchgangsbohrung integriert aufgenommen sein. Für die Befüllung kann eine Adapterelement vorhanden sein bzw. daran befestigt werden. Der Zugang von außen für die Befüllung sollte an einer Seite des Rades möglich sein. Auch dadurch kann eine Reduzierung des erforderlichen Volumens, im Gegensatz zu den bekannten technischen Lösungen, erreicht werden.
Die Felge mit den bereits erläuterten Elementen und die Trommelbremse können so dimensioniert werden, dass der für den Antrieb vorhandene Elektromotor im Inneren des Rades angeordnet und von Trommelbremse, Radnabe und Teilen der Radschüssel eingeschlossen werden kann. Dabei kann ein zwischen Felgenbett und Trommelbremse radial umlaufender Ringraum für die Aufnahme der Permanentmagnete und elektrischen Spulen genutzt werden. Der Elektromotor ist dadurch vollständig umhaust und geschützt angeordnet. Bei entsprechender Ausbildung der Felge mit mindestens einer Radschüssel, die dann an einer nach außen weisenden Seite des Rades am Rollstuhl angeordnet ist und einer zusätzlichen scheibenförmigen Abdeckung auf der dazu gegenüberliegenden Seite, kann auch die Trommelbremse geschützt untergebracht werden. Bei einer solchen Konstruktion der Felge bzw. des Rades kann ein nach außen weisendes Felgenhorn integraler Bestandteil der Radschüssel und das zweite Felgenhorn ein Element der scheibenförmigen Abdeckung sein, die dann ebenfalls aus nichtferromagnetischem Werkstoff gebildet ist. Eine scheibenförmige Abdeckung kann aber ebenfalls als eine angepasste Radschüssel ausgebildet sein, wobei der Konstruktion von scheibenförmiger Abdeckung bzw. Radschüsseln die Befestigung und Lagerung an der Radnabe berücksichtigt werden sollte.
Günstig ist es, die einzelnen Elemente der Felge des Rades lösbar miteinander zu verbinden. Dies hat den Vorteil, dass nach Lösen von Verbindungen Teile des Elektromotors und/oder der Trommelbremse frei zugänglich sind. Dabei können herkömmliche Schraubverbindungen eingesetzt werden. So sollten zumindest die ferromagnetischen mit den nichtferromagnetischen Elementen verbunden sein. Im Verbindungsbereich kann ein elektrisch nicht leitendes Dichtelement angeordnet sein, das beispielsweise ein geeignet gestalteter und dimensionierter Silikonring sein kann.
An einer seitlichen Außenseite der Felge können Kühlrippen ausgebildet sein, mit denen eine verbesserte Wärmeabfuhr, die durch Bremsvorgänge bedingt erforderlich sein kann, erreichbar ist.
Die elektrischen Leitungen können zu den elektrischen Spulen durch nicht rotierende Teile des Rades hindurch geführt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 einen Querschnitt durch ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Rades;
1a eine Detaildarstellung für eine Luftzufuhr eines Reifens am Beispiel nach 1 und
2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines weiteren Beispiels eines erfindungsgemäßen Rades.
Mit Bezug auf 1 soll zuerst auf für die Erfindung wesentlichen Merkmale eingegangen werden. Dabei ist im gezeigten Querschnitt der prinzipielle Aufbau der Felge des Rades 1 erkennbar. An der hier links angeordneten Seite ist über ein Lager 9, die Radschüssel 3 mit einem Felgenhorn 3.1 mit der Radnabe 5 drehbar verbunden. Auf der rechten Seite ist eine scheibenförmige Abdeckung 3.3 ebenfalls mit einem Lager 10 drehbar mit der Radnabe 5 verbunden. Die Abdeckung 3.3 weist an ihrem radial äußeren Rand das zweite Felgenhorn 3.2 auf. Das Felgenbett 4 wird hier mit einem Ring aus Stahl gebildet, der den Abstand der Felgenhörner 3.1 und 3.2 für den Halt des Reifens 6 vorgibt. Der aus Stahl, also aus ferromagnetischem Werkstoff, gebildete Teil kann aber neben dem Felgenbett 4 auch die Felgenhörner 3.1 und 3.2 umfassen. Dann sind in hier nicht dargestellter Form die Radschüssel 3 und eine Abdeckung 3.3 dies berücksichtigend konstruiert, so dass auch in diesem Fall am Rad getrennte Bereiche, die aus ferromagnetischem und nichtferromagnetischem Werkstoff gebildet sind, vorhanden sind.
Radschüssel 3 und Abdeckung 3.3 sind mittels Schrauben mit dem aus dem Stahlring gebildeten Felgenbett 4 verbunden, wobei an beiden Seiten des Felgenbetts 4 jeweils eine Silikondichtung (nicht dargestellt) zwischen Radschüssel 3 und Abdeckung 3.3 angeordnet ist.
Unmittelbar unterhalb des Felgenbetts 4 ist ein umlaufender Ringraum 7 zwischen dem äußeren Rand der im Inneren des Rades 1 angeordneten Trommelbremse 8 vorhanden, in dem hier ebenfalls nicht dargestellte Permanentmagnete und elektrische Spulen des Elektromotors aufgenommen sind.
Mit der in 1a gezeigten Detaildarstellung soll eine vorteilhafte Möglichkeit für die Luftzuführung beim Befüllen des Reifens 6 verdeutlicht werden. Dabei ist eine Durchgangsbohrung 11 von außen durch die Radschüssel 3 bis in das Felgenbett 4 als Sacklochbohrung geführt. Die Durchgangsbohrung 11 ist dabei so ausgebildet, dass eine Öffnung radial nach außen weisend im Felgenbettbereich vorhanden ist, durch die von außen unter erhöhtem Druck stehende Luft zum Befüllen des Reifens 6 zugeführt werden kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit radial außen am Felgenbett 4 eine umlaufende Nut oder lediglich eine Vertiefung im Bereich der Durchgangsbohrung 11 vorzusehen, so dass die Luft dort in den Reifen 6 gelangen kann. Ein Ventil 12 kann in die Durchgangsbohrung 11 eingesetzt sein.
Aus 2 wird die Anordnung von elektrischen Spulen und Permanentmagneten des Elektromotors 2 im Ringraum 7, der radial außen um die Trommelbremse 8 und unterhalb des Felgenbetts 4 angeordnet ist, erkennbar. Trommel und Bremsbacken mit den Nocken der Trommelbremse 8 sind in an sich von anderen Fahrzeugen bekannter Bauweise mit der Radnabe 5 verbunden. In 2 ist auch ein nach außen geführter Hebel 13 erkennbar, über den die Trommelbremse 8 betätigt werden kann. Die Trommelbremse 8 kann als Feststellbrem se aber auch als Betriebsbremse genutzt werden und im letztgenannten Fall so dimensioniert und ausgebildet sein, dass der Stillstand eines Rollstuhls auch beim Abbremsen mit möglicher Höchstgeschwindigkeit bei zulässigem Bremsweg erreicht werden kann.

Claims

Elektromotorisch angetriebenes Rad für Rollstühle, bei dem der Antrieb als Radnabenantrieb ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Felgenbett (4) radial umlaufend ringförmig aus einem ferromagnetischen Werkstoff gebildet ist und zumindest Teile einer Radschüssel (3, 3.3) aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff gebildet sind; außerdem am aus ferromagnetischen Werkstoff gebildeten Felgenbettbereich Permanentmagnete eines Elektromotors (2) angebracht und im Inneren des Rades (1) in Bezug zu elektrischen Spulen angeordnet sind.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Rades (1) und vom Elektromotor (2) umschlossen eine Trommelbremse (8) angeordnet ist.
Rad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest durch den aus ferromagnetischem Werkstoff gebildeten Bereich des Felgenbetts (4) eine von außen zugängliche Durchgangsbohrung (11) für die Befüllung eines Reifens (6) mit Luft ausgebildet und in der Durchgangsbohrung (11) ein Ventil (12) angeordnet ist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch Felgenhörner (3.1, 3.2) als Teile einer Radschüssel (3, 3.3) aus nichtferromagnetischem Werkstoff gebildet sind.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommelbremse (8) als Nockenbremse ausgebildet und ein Hebel (13) für die Bewegung mindestens eines Bremsnockens an einer Seite des Rades (1) nach außen geführt ist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elektromotor (2) und Trommelbremse (8) innerhalb des Rades (1) durch Radnabe (5) und Teile der Radschüssel (3, 3.3) eingeschlossen sind.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Felgenbett (4) und Trommelbremse (8) ein radial umlaufender Ringraum (7) für die Aufnahme der Permanentmagnete und elektrischen Spulen des Elektromotors (2) vorhanden ist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Rades (1) aus nichtferromagnetischem und der ferromagnetische Bereich der Felge lösbar miteinander verbunden sind.
Rad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Teilen des Rades (1) aus nichtferromagnetischem und dem ferromagnetischen Bereich der Felge ein elektrisch nicht leitendes Dichtungselement angeordnet ist.
Rad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als ferromagnetischer Werkstoff ein Stahl oder eine andere Eisenlegierung und als nichtferromagnetischer Werkstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegierung eingesetzt sind.