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Stand der Technik
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Autonome Bodenbearbeitungsgeräte sind in der Regel dazu ausgelegt, den Boden mit einer parallel zum Boden ausgerichteten Bearbeitungseinheit zu bearbeiten. Beispielsweise sind die Messer des Mähwerks eines autonomen Mähroboters parallel zum Boden ausgerichtet, um den Rasen gleichmäßig zu schneiden. Fährt das Bodenbearbeitungsgerät teilweise auf ein Hindernis auf oder befindet sich ein Rad des Bodenbearbeitungsgeräts über einer Stufe, so kann dies dazu führen, dass die Bearbeitungseinheit in eine Schräglage gerät. In dieser Schräglage kann ein ordnungsgemäßer Betrieb der Bearbeitungseinheit nicht sichergestellt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Aus dem Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe ein Bodenbearbeitungsgerät bereitzustellen, welches dazu ausgebildet ist, ein Abheben zumindest eines Rads vom Untergrund zu detektieren wobei Bauraum und/oder Kosten gespart werden sollen.
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Die Erfindung betrifft ein Bodenbearbeitungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 10 oder 15. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Autonome oder zumindest teilweise autonome Bodenbearbeitungsgeräte sollen sich in der Regel selbsttätig innerhalb eines definierten Arbeitsbereiches bewegen, ohne diesen zu verlassen. Es sind vielfältige Anwendungsgebiete autonomer Bodenbearbeitungsgeräte bekannt, beispielsweise als autonomer Mähroboter, Rasenvertikutierroboter, Bodenkehrroboter, Schneeräumroboter, Reinigungsroboter, Staubsaugerroboter oder anderweitige Serviceroboter. Bei der Verwendung von Bodenbearbeitungsgeräten im Freien oder in anderen, nicht durch Mauern begrenzten Räumen, kann eine Außengrenze des zu bearbeitenden Arbeitsbereichs vorzugsweise durch einen elektrischen Begrenzungsleiter definiert sein.
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Das Gehäuse des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts ist insbesondere als ein Außengehäuse ausgebildet, das die inneren Komponenten des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts nach außen hin abschirmt. Das Gehäuse des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts kann mehrteilig ausgebildet sein, beispielhaft aus einem Gehäusedeckel und einem Unterboden, der auf der Unterseite des Gehäuses angeordnet ist.
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Unter einem „Fahrwerk“ soll hier insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zu einer Fortbewegung des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts vorgesehen ist. Vorzugsweise weist das Fahrwerk eine elektrische, mechanische und/oder pneumatische Motoreinheit auf, die in einem Betrieb vorteilhaft zur Erzeugung einer Drehbewegung zumindest eines Antriebsrads vorgesehen ist. Besonders bevorzugt ist die Motoreinheit als Elektromotor ausgebildet. Des Weiteren kann das Fahrwerk insbesondere ein Antriebsrad umfassen, welches zumindest teilweise direkt oder indirekt kraftschlüssig mit der Motoreinheit verbunden ist.
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Unter einer „Sensoreinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kenngröße zu erfassen, wobei die Erfassung aktiv, wie insbesondere durch Erzeugen und Aussenden eines elektrischen und/oder magnetischen Messsignals, und/oder passiv, wie insbesondere durch eine Erfassung von Kenngrößenänderungen eines Signalgebers, stattfinden kann. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Sensoreinheiten denkbar. Die Sensoreinheit ist insbesondere kontaktlos ausgebildet, wobei unter kontaktlos zu verstehen ist, dass die Sensoreinheit keinen mechanischen Kontakt zum Signalgeber benötigt.
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Unter einer „Radeinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die ein Fortbewegungselement umfasst und dazu ausgebildet ist, das Fortbewegungselement am Gehäuse beweglich zu lagern. Das Fortbewegungselement kann beispielhaft als ein Antriebsrad oder ein Stützrad ausgebildet sein. Im Gegensatz zum Antriebsrad wird das Stützrad nicht von einer Motoreinheit direkt angetrieben, sondern folgt der Bewegung des Gehäuses, die durch das Fahrwerk ausgelöst wird. Das Fortbewegungselement kann drehbar in der Radeinheit gelagert sein. Die Drehachse des Fortbewegungselements kann vorteilhaft dazu ausgebildet sein, sich parallel zu der Drehachse der Antriebsräder zu erstrecken. Des Weiteren kann die Radeinheit zumindest teilweise drehbar um eine Hochachse an dem Gehäuse gelagert sein, wobei sich die Hochachse im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Gehäuses und senkrecht zur Drehachse des Fortbewegungselements erstreckt. Die Längsachse des Gehäuses erstreckt sich vorteilhaft im Wesentlichen entlang einer geraden Fortbewegungsrichtung des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts. Insbesondere ist das Fortbewegungselement drehbar um die Hochachse gelagert. Durch die Drehbarkeit der Radeinheit um die Hochachse kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass das Fortbewegungselement einer Lenkbewegung folgen kann. Bevorzugt ist zumindest das Fortbewegungselement der Radeinheit entlang der Hochachse beweglich, insbesondere linear beweglich, gelagert, wodurch vorteilhaft die Position der Radeinheit relativ zum Gehäuse zumindest teilweise veränderbar ist. Insbesondere ist das Fortbewegungselement der Radeinheit zwischen einem eingefahrenen Zustand und einem ausgefahrenen Zustand relativ zum Gehäuse beweglich gelagert. Unter einem eingefahrenen Zustand soll insbesondere verstanden werden, dass der Abstand zwischen zumindest dem Fortbewegungselement und dem Gehäuse minimal ist. Unter einem ausgefahrenen Zustand soll insbesondere verstanden werden, dass der Abstand zwischen zumindest dem Fortbewegungselement und dem Gehäuse maximal ist. Bewegt sich das autonome Bodenbearbeitungsgerät auf einer Bearbeitungsfläche unter normalen Betriebsbedingungen, so befindet sich die Radeinheit, insbesondere das Fortbewegungselement, im eingefahrenen Zustand. Insbesondere befindet sich die Radeinheit in einem eingefahrenen Zustand, falls das Fortbewegungselement Kontakt zur Arbeitsfläche hat, und in einem ausgefahrenen Zustand, falls das Fortbewegungselement den Kontakt zur Arbeitsfläche verliert.
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Die Sensoreinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, die Position des Fortbewegungselements der Radeinheit relativ zum Gehäuse zu ermitteln. Vorteilhaft kann mittels der Sensoreinheit ermittelt werden, ob sich die Radeinheit, insbesondere das Fortbewegungselement der Radeinheit, in einem eingefahrenen oder einem ausgefahrenen Zustand befindet.
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Die Sensoreinheit ist zumindest teilweise auf einer Leiterplatte angeordnet, insbesondere in einer Leiterplatte integriert. Bevorzugt ist zumindest ein Sensorelement der Sensoreinheit auf der Leiterplatte angeordnet, vorteilhaft in der Leiterplatte integriert ausgebildet. Die Leiterplatte ist insbesondere plattenförmig und aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Des Weiteren umfasst die Leiterplatte Leiterbahnen, die zur elektrischen Kontaktierung von elektronischen Komponenten ausgebildet sind. Durch die Anordnung zumindest einer Komponente der Sensoreinheit auf der Leiterplatte kann vorteilhaft die Anzahl an Drähten, die zur elektrischen Verbindung der Komponenten der Sensoreinheit untereinander beziehungswese zur Verbindung der elektrischen Komponenten der Sensoreinheit mit elektrischen Komponenten der Steuereinheit benötigt werden, reduziert werden. Unter „in einer Leiterplatte integriert“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Außenfläche eines Bauteils, wie beispielsweise die Außenfläche des Sensorelements, von dem elektrisch isolierenden Material der Leiterplatte im Wesentlichen vollständig umschlossen ist. Vorteilhaft kann durch die Integration von Bauteilen in die Leiterplatte ein zusätzlicher mechanischer Schutz des Bauteils sowie eine Abdichtung gegen Schmutz und Feuchtigkeit realisiert werden.
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Die Leiterplatte kann als Komponente der Steuereinheit ausgebildet sein. Unter einer „Steuereinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit mit einem Informationseingang, einer Informationsverarbeitung und einer Informationsausgabe verstanden werden. Vorteilhaft weist die Steuereinheit zumindest einen Prozessor, einen Speicher, ein Betriebsprogramm, Regelroutinen, Steuerroutinen und/oder Berechnungsroutinen auf. Besonders bevorzugt ist der Informationseingang mit der Sensoreinheit derart verbunden, dass eine von der Sensoreinheit erfasste Kenngröße in der Steuereinheit zur Ermittlung eines eingefahrenen oder eines ausgefahrenen Zustand der Radeinheit eingesetzt werden kann. Vorteilhaft ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, bei einem ermittelten ausgefahrenen Zustand der Radeinheit das Mähwerk, insbesondere das Mähwerk und das Fahrwerk, zu deaktivieren. Durch die Anordnung der Steuereinheit und der Sensoreinheit auf einer Leiterplatte kann vorteilhaft Kosten sowie Bauraum im Gehäuse gespart werden.
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Die Sensoreinheit umfasst zumindest ein Sensorelement, wobei das Sensorelement als eine Sensorspule ausgebildet ist. Die Sensorspule kann eine, vorteilhaft mehrere Windungen aufweisen. Die Sensorspule ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Vorteilhaft sind die Windungen der Sensorspule entlang zumindest eine Ebene der Leiterplatte angeordnet. Die Wicklungen der Sensorspule sind um eine zentrale Öffnung angeordnet, in welcher teilweise ein Wickelkörper angeordnet werden kann. Bevorzugt ist die Sensorspule als Luftspule ausgebildet, die keinen Wickelkörper oder einen Wickelkörper aus einem nichtmagnetischen Material umfasst. Alternativ ist auch denkbar, dass das Sensorelement als ein Hall Sensor ausgebildet ist.
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Die Sensorspule kann als Teil eines Schwingkreises ausgebildet sein. Die Sensorspule ist insbesondere derart in der Sensoreinheit verschaltet, dass der Schwingkreis zu einer elektromagnetischen Eigenschwingung angeregt werden kann.
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Der Schwingkreis kann einen Verstärker umfassen, der dazu ausgebildet ist, die Amplitude des Schwingkreises konstant zu halten. Aufgrund des Widerstands der stromdurchflossenen Komponenten des Schwingkreises, beispielsweise der Sensorspule, ist die Oszillation des Schwingkreises gedämpft. Um die Amplitude des Schwingkreises, insbesondere die Amplitude der Oszillation des Schwingkreises, konstant zu halten wird eine konstante Energiezufuhr benötigt, die durch den Verstärker realisiert wird. Die Sensoreinheit ist vorteilhaft dazu ausgebildet, die Energie, die zur Aufrechterhaltung der konstanten Amplitude des Schwingkreises benötigt wird, zu erfassen.
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Die Sensoreinheit kann dazu ausgebildet sein, die Position eines Signalgeberelements zu ermitteln. Das Signalgeberelement ist insbesondere als ein dem Fachmann bekanntes Signalgeberelement ausgebildet, das dazu vorgesehen sein kann, die Dämpfung des Schwingkreises zu beeinflussen. Insbesondere kann das Signalgeberelement dazu ausgebildet sein, Energie an den Schwingkreis abzugeben, oder Energie des Schwingkreises zu absorbieren. Bevorzugt ist der Einfluss des Signalgeberelements auf die Dämpfung des Schwingkreises abhängig von der Position des Signalgeberelements relativ zu der Sensoreinheit, insbesondere relativ zu der Sensorspule.
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Die Sensorspule kann insbesondere konzentrisch um eine Ausnehmung in der Leiterplatte angeordnet sein. Vorteilhaft überschneidet sich der Raum der von der Ausnehmung in der Leiterplatte gebildet wird mit dem Raum, der von der Öffnung der Sensorspule gebildet wird.
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Das Signalgeberelement kann zumindest teilweise beweglich relativ zu der Ausnehmung der Leiterplatte angeordnet sein. Bevorzugt ist das Signalgeberelement zumindest teilweise in der Ausnehmung der Leiterplatte angeordnet. Vorteilhaft kann das Signalgeberelement zumindest teilweise beweglich in der Öffnung der Sensorspule angeordnet sein.
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Das Signalgeberelement kann als ein magnetoresistives Element ausgebildet sein. Dabei ist unter einem magnetoresistiven Element ein Bauteil zu verstehen, das zumindest teilweise aus einem magnetoresistiven Material ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Signalgeberelement zumindest teilweise aus Eisen gebildet. Durch die Ausbildung des Signalgeberelements als magnetoresistives Element kann eine besonders wirksame Beeinflussung der Dämpfung des Schwingkreises realisiert werden.
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Das Signalgeberelement kann insbesondere als eine Führungsstange ausgebildet sein. Die Führungsstange ist insbesondere zumindest teilweise aus einem eisenhaltigen Material, vorteilhaft aus Edelstahl, gebildet. Die Bewegung der Führungsstange relativ zum Gehäuse ist vorteilhaft mit der Bewegung des Fortbewegungselements relativ zum Gehäuse gekoppelt.
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Die Leiterplatte kann eine zweite Sensoreinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die Position eines weiteren Signalgeberelements einer weiteren Radeinheit zu ermitteln. Vorteilhaft kann durch die Integration von zwei Sensoreinheiten für zwei Radeinheiten Bauraum sowie die Anzahl an Bauteilen weiter gespart werden.
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Das Bodenbearbeitungsgerät kann ein Dichtungselement aufweisen, das insbesondere einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei das Dichtungselement dazu ausgebildet ist, die Sensoreinheit vor Feuchtigkeit zu schützen. Vorteilhaft ist die Sensoreinheit, insbesondere die Sensorspule, und die Radeinheit, insbesondere das Signalgeberelement, auf unterschiedlichen Seiten des Dichtungselements angeordnet. Das Dichtungselement kann insbesondere als Trennwand zwischen dem Innenraum des Gehäuses und Außenraum des Gehäuses ausgebildet sein.
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Das Dichtungselement kann zumindest eine Ausstülpung aufweisen, wobei die Ausstülpung insbesondere zumindest teilweise in der Ausnehmung der Leiterplatte angeordnet ist. Insbesondere kann das Dichtungselement zumindest teilweise als eine durchgehende, die Ausnehmung durchdringende, Wand ausgebildet sein, wobei das Dichtungselement an der Position der Ausnehmung als Ausstülpung geformt ist. Vorteilhaft kann die Ausstülpung eine Ebene, die durch die Leiterplatte definiert ist, schneiden.
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Das Signalgeberelement kann zumindest teilweise in der Ausstülpung des Dichtungselements bewegbar ausgebildet sein. Insbesondere kann durch die zumindest teilweise Anordnung des Signalgeberelements in der Ausstülpung sichergestellt werden, dass das Signalgeberelement sich in die Öffnung der Sensorspule hinein und hinausbewegen kann. Vorteilhaft ist die Radeinheit an dem Dichtungselement derart befestigbar ausgebildet ist, dass über die beweglichen Bauteile der Radeinheit kein Schmutz oder Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses eindringen kann.
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Zeichnungen
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen
- 1a: eine perspektivische Ansicht eines autonomen Bodenbearbeitungsgeräts,
- 1b: eine perspektivische Ansicht eines autonomen Bodenbearbeitungsgeräts,
- 2: eine perspektivische Ansicht eines autonomen Bodenbearbeitungsgeräts ohne Gehäusedeckel,
- 3a: eine perspektivische Ansicht einer Radeinheit,
- 3b: eine Sprengzeichnung einer Radeinheit,
- 4a: ein Querschnitt einer Radeinheit im eingefahrenen Zustand,
- 4b: ein Querschnitt einer Radeinheit im ausgefahrenen Zustand,
- 5: eine Draufsicht auf eine Leiterplatte mit einer Sensoreinheit,
- 6a: eine perspektivische Ansicht eines autonomen Bodenbearbeitungsgeräts ohne Radeinheit,
- 6b: eine perspektivische Ansicht eines autonomen Bodenbearbeitungsgeräts mit Radeinheit,
- 7: eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Leiterplatte,
- 8a: eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Sensoreinheit,
- 8b: eine perspektivische Ansicht der weiteren alternativen Ausführungsform der Sensoreinheit nach 8a.
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1 a zeigt ein autonomes Bodenbearbeitungsgerät 10, das von einem autonomen Rasenmäher gebildet wird, der zumindest ein, einem Fachmann bereits bekanntes Mähwerk 20 (siehe 1 b) aufweist. Das autonome Bodenbearbeitungsgerät 10 umfasst zumindest ein Fahrwerk 30, das zumindest ein Antriebsrad 34 aufweist, zumindest eine Sensoreinheit 100 und zumindest eine Steuereinheit 40. Das Gehäuse 12 des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts 10 umfasst beispielsweise einen Gehäusedeckel 11 und einen Unterboden 14.
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In 2 ist das autonome Bodenbearbeitungsgerät 10 ohne den Gehäusedeckel 11a gezeigt, wodurch die Anordnung der Sensoreinheit 100 im Gehäuse 12 veranschaulicht wird. Die Sensoreinheit 100 ist dazu ausgebildet, die Position einer Radeinheit 50 relativ zu einem Gehäuse 12 des Bodenbearbeitungsgeräts 10 zu ermitteln. In Abhängigkeit der ermittelten Position der Radeinheit 50 ist das Mähwerk 20 ausschaltbar ausgebildet. Wird durch die Sensoreinheit 100 ermittelt, dass sich die Radeinheit 50 nicht in einem eingefahrenen Zustand, insbesondere dass sich die Radeinheit 50 in einem ausgefahrenen Zustand, befindet, so wird das Mähwerk 20 ausgeschaltet.
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Die Sensoreinheit 100 ist der Steuereinheit 40 zugeordnet. Die Steuereinheit 40 ist insbesondere zur Steuerung und Regelung des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts 10 ausgebildet. Beispielhaft ist die Steuereinheit 40 dazu ausgebildet, das Bodenbearbeitungsgerät 10 in Abhängigkeit einer erfassten Position des Bodenbearbeitungsgeräts 10 zu navigieren. Die Steuereinheit 40 umfasst zumindest eine Leiterplatte 42, auf der zumindest ein Mikroprozessor 44 angeordnet ist.
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Die Fahrwerk 30 weist eine Motoreinheit 32 auf, die zu einem Antrieb des Antriebsrads
34 vorgesehen ist. Ferner weist die Fahrwerk 30 eine weitere Motoreinheit 32 auf, die zu einem Antrieb eines weiteren Antriebsrads 34 des Fahrwerks 30 vorgesehen ist. Die Motoreinheit 32 und die weitere Motoreinheit 32 sind als Elektromotoren ausgebildet. Ferner sind die Motoreinheit 32 und die weitere Motoreinheit 32 mittels einer Steuereinheit 40a des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts 10 getrennt voneinander ansteuerbar. Somit bildet das Fahrwerk 30 eine Differentialantriebseinheit. Eine Lenkungsfunktion wird hierbei mittels einer Drehzahldifferenz zwischen dem Antriebsrad 34 und dem weiteren Antriebsrad 34 auf eine einem Fachmann bereits bekannte Art und Weise realisiert.
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Die Motoreinheit 32 und die weitere Motoreinheit 32 sind innerhalb eines Gehäuses 12 des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts 10 angeordnet. Hierbei sind die Motoreinheit 32 und die weitere Motoreinheit 32 jeweils über eine Welleneinheit (nicht dargestellt) des Fahrwerks 30 mit dem Antriebsrad 34 beziehungsweise mit dem weiteren Antriebsrad 34 verbunden. Dabei ist jeweils eine von zwei Getriebeeinheiten (nicht dargestellt) des Fahrwerks 30 zwischen dem Antriebsrad 34 und der Motoreinheit 32 beziehungsweise zwischen dem weiteren Antriebsrad 34 und der weiteren Motoreinheit 32 zu einer Über- und/oder Untersetzung angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Antriebsrad 34 und das weitere Antriebsrad 34 jeweils direkt mit der Motoreinheit 32 bzw. mit der weiteren Motoreinheit 32 verbunden sind. Das Antriebsrad 34 und das weitere Antriebsrad 34 sind jeweils an voneinander abgewandten Seiten des Gehäuses 12 angeordnet.
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Neben den zwei Antriebsrädern 34 weist das autonome Bodenbearbeitungsgerät 10 zudem eine Radeinheit 50 und eine weitere Radeinheit 50 auf, die zumindest teilweise beweglich am Gehäuse 12 des Bodenbearbeitungsgeräts 10 angeordnet und im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Die Radeinheit 50 weist ein Stützrad 54 auf, das rotatorisch um eine Rotationsachse 2 der Radeinheit 50 gelagert ist (siehe 3a und 3b). Des Weiteren weist die Radeinheit eine Hochachse 3 auf, die sich senkrecht zu der Rotationsachse 2 erstreckt. Die Radeinheit 50 ist relativ zum Gehäuse 12 rotatorisch um die Hochachse 3 gelagert. Zudem ist die Radeinheit 50 entlang der Hochachse 3 relativ zum Gehäuse 12 linear beweglich gelagert. Insbesondere kann die Radeinheit 50 entlang der Hochachse 3 eine beliebige Stellung zwischen einem eingefahrenen Zustand (siehe 4a) und einem ausgefahrenen Zustand (siehe 4b) einnehmen.
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Die Radeinheit 50 weist eine Radaufhängung auf, welche mittels zwei Schrauben 56 mit dem Stützrad 54 verbindbar ausgebildet ist. Die Radaufhängung umfasst einen Grundkörper 52 und eine Führungsstange 58, die sich entlang der Hochachse 3 erstreckt. Die Führungsstange 58 ist drehfest mit dem Grundkörper 52 der Radeinheit 50 verbunden. Die Radeinheit 50 ist über eine Befestigungseinheit 60, das abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet ist, an dem Bodenbearbeitungsgerät 10, beispielhaft an dem Unterboden 14 des Gehäuses 12 des Bodenbearbeitungsgeräts 10, befestigt. Die Befestigung der Befestigungseinheit 60 mit dem Bodenbearbeitungsgerät 10 erfolgt beispielhaft über Schrauben 56. Die Befestigungseinheit 60 weist ein hülsenförmiges Führungselement 70 auf, welches die Führungsstange 58 teilweise umschließt. Die Führungsstange 58 der Radeinheit 50 ist über ein erstes Lagerelement 64 und ein zweites Lagerelement 66 rotatorisch und linear relativ zum Gehäuse beweglich gelagert. Die Lagerelement 64,66 sind insbesondere als Gleitlagerelemente ausgebildet. Das erste und das zweite Lagerelement 64,66 sind an der Befestigungseinheit 60, insbesondere an gegenüberliegenden Endbereichen des Führungselements 70 der Befestigungseinheit 60, angeordnet.
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Wie in 4a gezeigt, liegt das erste Lagerelement 64 an dem hülsenförmigen Führungselement 70 der Befestigungseinheit 60 und am Gehäuse 12 des Bodenbearbeitungsgeräts 10, insbesondere dem Unterboden 14, an. Das zweite Lagerelement 66 liegt ebenfalls am Führungselement 70 der Befestigungseinheit 60 und an einem Drucklagerelement 68 an. Im eingefahrenen Zustand liegt an dem Drucklagerelement 68 das zweite Lagerelement 66 und der Grundkörper 52 der Radeinheit 50 an. Im eingefahrenen Zustand wirkt das Eigengewicht des Bodenbearbeitungsgeräts 10 auf die Radeinheit 50. Das Drucklagerelement 68 in Form einer Drucklagerscheibe ist dazu ausgebildet, eine Rotation des Grundkörpers 52 der Radeinheit 50 um die Hochachse 3 im eingefahrenen Zustand zu gewährleisten.
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Die Führungsstange 58 ist axial entlang der Hochachse 3 zumindest teilweise mittels eines Sprengringelements 72 gelagert. Das Sprengringelement 72 kann über eine Ausnehmung 74 in der Wand des Führungselements 70 an der Führungsstange 58 befestigt werden. Im ausgefahrenen Zustand (siehe 4b) wird das zweite Lagerelement 66 von dem Sprengring 72 derart beaufschlagt, dass der Grundkörper 52 der Radeinheit 50 gegen ein Verlieren gesichert ist.
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Der Grundkörper 52 der Radeinheit 50 weist einen kreisförmigen Kragen 53 auf, der beweglich in einer kreisförmigen Nut 63 der Befestigungseinheit 60 angeordnet ist. Im eingefahrenen Zustand kann der kreisförmige Kragen 53 im Wesentlichen vollständig von der kreisförmigen Nut 63 aufgenommen sein. Vorteilhaft wird die Steifigkeit der Radeinheit 50 durch die Anordnung des kreisförmigen Kragens 53 in der Nut 63 erhöht. Bevorzugt sind das erste und das zweite Lagerelement 64,66 sowie die Befestigungseinheit 60 aus einem Kunststoff gebildet.
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Die Sensoreinheit 100 ist dazu ausgebildet ist, die Position des Signalgeberelements 59 zu ermitteln, und weist ein Sensorelement 101 in Form einer Sensorspule 102 auf. Das Signalgeberelement 59 ist beispielhaft als die Führungsstange 58 ausgebildet. Wie in 5 gezeigt ist, können in der Leiterplatte 42 der Steuereinheit 40 eine erste Sensoreinheit 100 und eine zweite Sensoreinheit 100 integriert sein. Die Sensorspule 102 wird durch Leiterbahnen gebildet, die in den inneren Schichten der Leiterplatte 42 angeordnet, insbesondere eingebettet, sind. Somit ist die Sensorspule 102 vor Schmutz und Feuchtigkeit sowie vor mechanischer Beschädigung geschützt. Die Sensorspule 102 ist insbesondere konzentrisch um eine Ausnehmung 46 in der Leiterplatte 42 angeordnet. Die Sensorspule 102 ist Teil eines Schwingkreises mit einem Verstärker 104, der dazu ausgebildet ist, den Schwingkreis resonant anzuregen. Die Sensoreinheit 100 misst die Amplitude der Oszillation und regelt den Ist-Wert der Oszillation mittels des Verstärkers 104 automatisch auf einen Soll-Wert der Oszillation, um die Schwingung konstant zu halten. Des Weiteren ist die Sensoreinheit 100 dazu ausgebildet, eine Kenngröße zu erfassen, die die Energie darstellt, die benötigt wird, um den resonanten Schwingkreis aufrecht zu erhalten. Durch diese Zustandsgröße kann ermittelt werden, wieviel Energie der resonante Schwingkreis absorbiert, woraus ein Widerstandswert oder Rp-Wert ermittelt werden kann, der der resistiven Komponente im Schwingkreis entspricht.
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Die resistive Komponente im Schwingkreis ist als Signalgeberelement 59 ausgebildet, das beispielhaft als die Führungsstange 58 der Radeinheit 50 ausgebildet ist, wobei die Führungsstange 58 aus einem magnetoresistiven Material besteht. Die Führungsstange 58 ist in der Ausnehmung 46 der Leiterplatte 42 relativ beweglich zu dem Gehäuse 12 angeordnet (siehe 4a und 4b). Insbesondere ist die Führungsstange 58 die einzige magnetoresistive Komponente, die in der Ausnehmung 46 angeordnet ist. Im eingefahrenen Zustand der Radeinheit 50 durchdringt die Führungsstange 58 die Ausnehmung 46. Im ausgefahrenen Zustand ist die Führungsstange 58 außerhalb der Ausnehmung 46, vorteilhaft unterhalb der Ausnehmung 46, angeordnet. Vorteilhaft ist im eingefahrenen Zustand der Radeinheit 50 die Führungsstange 58 derart im Wirkungsbereich der Sensoreinheit 100 angeordnet, dass sich die Energie zur Aufrechterhaltung des Schwingkreises von der Energie, die im ausgefahrenen Zustand zur Aufrechterhaltung des Schwingkreises benötigt wird, unterscheidet. Durch die Ermittlung des Widerstandswerts oder des Rp-Werts kann die Sensoreinheit 100 ermitteln, ob sich die Radeinheit in einem eingefahrenen oder ausgefahrenen Zustand befindet. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Sensoreinheit 100 lediglich eine Kenngröße bezüglich der für die Aufrechterhaltung des Schwingkreises benötigten Energie erfasst und die Steuereinheit 40 den Widerstandswert ermittelt sowie den Zustand der Radeinheit 50 ermittelt.
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Da sich auf der Leiterplatte 42 elektrische Komponente der Sensoreinheit 100 und der Steuereinheit 40, wie beispielsweise ein Mikroprozessor 44 und der Verstärker 104, befinden, ist die Leiterplatte 42 mit Hilfe eines Dichtungselements 18 vorteilhaft gegen ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit geschützt ausgebildet. In 6 ist die Unterseite des Bodenbearbeitungsgeräts 10 mit einer demontierten Radeinheit 50 gezeigt. In 6b ist die Unterseite nach 6a mit montierter Radeinheit 50 gezeigt. Die Tasche 16 zur Aufnahme der Radeinheit 50 ist vorteilhaft derart ausgebildet, dass ein Eintritt von Schmutz und Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses 12 verhindert wird. Die Tasche 16 ist im Unterboden 14 des Gehäuses 12 angeordnet und weist insbesondere keine Durchtrittsöffnung in das Innere des Gehäuses 12 auf. Die Tasche 16 des Unterbodens 14 ist insbesondere derart geformt, dass die Wand der Tasche 16 durch die Ausnehmung 46 in der Leiterplatte 42 derart hindurchragt, dass ein Dichtungselement 18 in Form einer Ausstülpung 19 gebildet wird (siehe 4a) und dadurch eine Trennwand zwischen dem Innenraum des Gehäuses und Außenraum des Gehäuses. Im an dem Gehäuse 12 des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts 10 befestigten Zustand der Radeinheit 50, ist die Führungsstange 58 beweglich in der Ausstülpung 19 angeordnet.
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In 7 ist eine alternative Ausführungsform der Leiterplatte 42a gezeigt. Die Sensoreinheit 100a ist auf einer zusätzlichen, separaten Leiterplatte 42a angeordnet, die mittels elektrischer Kontaktelemente mit der Leiterplatte (nicht gezeigt) der Steuereinheit verbindbar ist. Die Sensoreinheit 100a umfasst ebenfalls ein Sensorelement in Form einer Sensorspule (nicht gezeigt), die dazu ausgebildet ist, die Position eines Signalgeberelements 59a, das als Führungsstange 58a der Radeinheit 50a ausgebildet ist, zu ermitteln. In dieser Ausführungsform ist die Befestigungseinheit 60a als Dichtungselement 18a ausgebildet. Die Befestigungseinheit 60a ist dazu ausgebildet, die Leiterplatte 42a an der Radeinheit 50a zu befestigen. Vorteilhaft ist die Befestigungseinheit 60a derart geformt, dass es als eine geschlossene Wand in die Ausnehmung 46a der Leiterplatte 42a hineinragt und eine Ausstülpung 19a bildet, in welcher die Führungsstange 58a der Radeinheit 50a beweglich angeordnet ist.
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In 8a und 8b ist eine weitere alternative Ausführungsform der Sensoreinheit 100b gezeigt. Die Sensoreinheit 100b umfasst ein Sensorelement 101b in Form eines Hall Sensors 102b, der auf einer Leiterplatte 42b angeordnet ist. Die Leiterplatte 42b kann als Komponente der Steuereinheit 40b ausgebildet sein. Der Hall Sensor 102b ist vorteilhaft dazu ausgebildet, die Position der Radeinheit 50b zu detektieren. Die Bewegung der Führungsstange 58b der Radeinheit 50b ist mit der Bewegung eines Signalgeberelements 59b gekoppelt, wobei die Position des Signalgeberelements 59b durch den Hall Sensor 102b ermittelbar ist. Das Signalgeberelement 59b ist beispielhaft als ein Magnet 108b ausgebildet. Vorteilhaft ist die beweglich gelagerte Führungsstange 58b derart von einem Dichtungselement 18b umhüllt, dass kein Schmutz oder keine Feuchtigkeit zu dem Hall Sensor 102b gelangen kann. Vorteilhaft wird das Dichtungselement 18b durch den Unterboden 14b des Gehäuses 12b des autonomen Bodenbearbeitungsgeräts 10b in Form einer Ausstülpung 19b gebildet.
