DE69823260T2

DE69823260T2 - Mit Hilfsmotor angetriebene Schubkarre

Info

Publication number: DE69823260T2
Application number: DE69823260T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi 4-1 Yuki; Yoshihisa 4-1 Hirose
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2018-03-28
Also published as: DE69823260D1; EP0867353A2; EP0867353A3; JP3819525B2; EP0867353B1; US6065555A; JPH10273051A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schubkarren, wie etwa einen von Hand zu schiebenden einrädrigen Wagen, und insbesondere einen motorunterstützten Schubkarren, der einen Elektromotor zum Unterstützen der Bewegung des Schubkarrens aufweist.
2. Relevante Technik
Ein Schubkarren, wie etwa ein von Hand zu schiebender einrädriger Wagen, passt leicht durch einen schmalen Weg und wird weithin genutzt, um Materialien, Teile, Ernte oder Dünger an Arbeitsstellen auf dem Feld, in Obstfarmen, im Gebirge oder im Wald zu transportieren. Da der Wagen von Hand geschoben wird, erfordert dies jedoch schwere manuelle Arbeit auf Wegen, die mit Kieseln oder Steinen bedeckt sind, oder auf Steigungen mit starkem Gefälle, sodass sein Anwendungsbereich eingeschränkt ist.
Wie in den japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschriften Nr. 3-100568 und 7-40354 offenbart, sind daher Wägen offenbart, in denen die manuelle Arbeit reduziert wird, indem dem Rad eine Unterstützungskraft eines Elektromotors gegeben wird, der durch von einer Batterie zugeführten elektrischen Strom aktiviert wird.
Bei den Wägen, die in den japanischen Gebrauchsmuster Offenlegungsschriften Nr. 3-100568 und 7-40354 offenbart sind, wird von dem Elektromotor auf das Rad eine konstante Unterstützungskraft ausgeübt, indem ein Schalter eingeschaltet wird, der an dem hinteren Endabschnitt der Griffe des von Hand zu schiebenden Wagens angebracht ist. Hierbei muss die konstante Unterstützungskraft auf einen relativ hohen Wert eingestellt werden, um zu vermeiden, dass eine zu niedrige Unterstützungskraft bereitgestellt wird. Wenn die Bewegung durch die Unterstützungskraft fortgesetzt wird, erzeugt der Elektromotor eine größere Unterstützungskraft als notwendig, sodass nachteilhaft die Batterie frühzeitig entleert ist. Wenn die Kapazität der Batterie vergrößert wird, führt die Gewichtszunahme des Wagens zu einem Bedienungsproblem, weil die Funktion des Schubkarrens verschlechtert ist.
Die US-A-2,253,288 offenbart einen motorunterstützten Schubkarren, umfassend: einen Trägerrahmen; ein Rad, das an der Mitte eines unteren Abschnitts des Trägerrahmens gelagert ist; ein Paar linker und rechter Griffstangen, die jeweils von zwei Seiten des Trägerrahmens nach hinten abstehen, wobei zu transportierendes Material auf dem Trägerrahmen angeordnet und durch Kombination des Rads und des Paars rechter und linker Griffstangen gestützt wird; einen Verbrennungsmotor, der an dem Trägerrahmen angebracht ist; ein Kraftübertragungsmittel, das zwischen dem Rad und dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, um Kraft zwischen dem Motor und dem Rad nur dann zu übertragen, wenn der Motor aktiv ist; einen Griffschaft, der am hinteren Endabschnitt einer der Griffstangen befestigt ist und sich nach hinten erstreckt; sowie einen den Griffschaft abdeckenden zylindrischen Griff, der in einem beschränkten Bereich relativ zu dem Griffschaft drehbar ist, um die Kupplung des Verbrennungsmotors zu aktivieren.
Die EP-A2-0 691 232 offenbart einen elektrischen Rollstuhl, worin ein Griff vorgesehen ist, der mit Griffstangen verbunden und mit einer Mehrzahl von Stahlkugeln versehen ist, die zwischen dem Griffschaft und dem Griff gehalten sind, sowie ein elastisches Mittel, das zwischen dem Griffschaft und dem Griff aufgenommen ist, um den Griff elastisch nach hinten vorzuspannen, sowie Schubkrafterfassungssensoren und Steuermittel zum Steuern des Betriebs eines Elektromotors.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist im Hinblick auf den insoweit beschriebenen Hintergrund erdacht worden und hat zum Ziel, einen motorunterstützten Schubkarren anzugeben, in dem eine Unterstützungskraft durch einen Elektromotor effizient auf ein Rad ausgeübt wird, um die manuelle Arbeit zu reduzieren, während der Stromverbrauch einer Batterie minimiert wird.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein motorunterstützter Schubkarren gemäß Anspruch 1 angegeben.
Der motorunterstützte Schubkarren umfasst: einen Trägerrahmen, ein Rad, das an einer Mitte eines unteren Abschnitts des Trägerrahmens gelagert ist; ein Paar rechter und linker Griffstangen, die sich jeweils von zwei Seiten des Trägerrahmens nach hinten erstrecken; einen einzigen Elektromotor, der an dem Trägerrahmen angebracht ist; ein Kraftübertragungsmittel, das zwischen dem Rad und dem Elektromotor angeordnet ist, um Kraft zwischen dem Elektromotor und dem Rad nur dann zu übertragen, wenn der Elektromotor aktiv ist; ein Paar von Griffschäften, die an hinteren Endabschnitten der Griffstangen befestigt sind und sich nach hinten erstrecken; zylindrische Griffe, die einzeln die Griffschäfte abdecken und relativ zu den Griffschäften innerhalb eines begrenzten Bereichs koaxial und axial bewegbar sind; mehr als eine Stahlkugel, die zwischen jedem der Griffschäfte und jedem der Griffe gehalten sind; ein elastisches Mittel, das zwischen jedem Griffschaft und jedem Griff aufgenommen ist, um jeden Griff elastisch nach hinten vorzuspannen; linke und rechte Schubkrafterfassungssensoren, die einzeln an den Griffen oder Griffstangen angebracht sind, um axiale Bewegungen der Griffe relativ zu den Griffschäften entsprechend den auf die Griffe ausgeübten Schubkräften zu erfassen; ein Steuermitttel zum Steuern/Regeln des Betriebs des einzigen Elektromotors auf der Basis zumindest eines der linken und rechten erfassten Werte der linken und rechten Schubkrafterfassungssensoren; und ein Drehbegrenzungsmittel zum Begrenzen der relativen Drehung jedes Griffs in Bezug auf jeden Griffschaft um die Achse des Griffschafts herum.
Gemäß der Konstruktion dieses ersten Aspekts werden die auf die Griffe wirkenden Schubkräfte durch das elastische Mittel auf die Griffschäfte und die Griffe übertragen. Die axialen Bewegungen der Griffe relativ zu den Griffschäften entsprechend den Schubkräften werden als die einzeln auf die Griffe wirkenden Schubkräfte durch die Schubkrafterfassungssensoren erfasst, sodass der Betrieb des Elektromotors durch das Steuermittel auf der Basis der von den Schubkrafterfassungssensoren erfassten Werten gesteuert/geregelt wird. Im Ergebnis wird die Unterstützungskraft durch den Elektromotor auf das Rad entsprechend den Schubkräften auf das Rad ausgeübt, sodass die manuelle Arbeit beim Schieben eines voll beladenen Schubkarrens auf rauem Boden oder über Kieselboden reduziert werden kann. Bei leerem Träger oder in einem leicht beladenen Zustand auf einer flachen Fläche kann der Stromverbrauch der Batterie auf einen geringen Wert gedrückt werden, ohne den Elektromotor zu aktivieren. Darüber hinaus wird der Schubkarren geschoben, indem die Griffe angehoben werden, um die Schubkräfte auf die Griffe auszuüben. Mit den zwischen die Griffe und die Griffschäfte eingesetzten Stahlkugeln können jedoch die axialen Bewegungen der Griffe relativ zu den Griffschäften geglättet werden, auch wenn Hublasten auf die Griffe ausgeübt werden. Insbesondere, wenn eine Last auf rauem Grund oder einer Steigung befördert werden, besteht die Neigung, dass die Lage des Trägerrahmens unstabil wird. Der Balanceverlust wird häufig durch den Griff der Griffstange an einer Seite stark abgestützt. Auch in diesem Fall können axiale Relativbewegungen dere Griffe durchgeführt werden, die akkurat zu den Schubkräften passen. Somit können die auf die Griffe auszuübenden Schubkräfte durch die Schubkrafterfassungssensoren erfasst werden, um eine richtige Unterstützungskraft auf das Rad auszuüben.
Bevorzugt sind, gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, in den Außenumfängen der Griffschäfte und in den Innenumfängen der Griffe individuell eine Mehrzahl von Nuten ausgebildet, die in zumindest drei Abschnitten der Griffschäfte und der Griffe mit Umfangsabstand angeordnet sind. Die Mehrzahl von Nuten erstreckt sich axial in gegenseitiger Entsprechung, sodass mehr als eine Stahlkugel zwischen den Griffschäften und den Griffen gehalten werden, während sie entlang den Nuten rollen können. Im Ergebnis wird verhindert, dass sich die Griffe drehen, während die Achsen der Griffschäfte und der Griffe koaxial gehalten werden, und daher die axialen Bewegungen der Griffe relativ zu den Griffschäften sichergestellt werden.
Bevorzugt sind, gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung, zwischen den Außenumfängen der Griffschäfte und den Innenumfänge der Griffe zylindrische Stützelemente koaxial angeordnet, die einzeln mit einer Mehrzahl von Stützlöchern in Positionen versehen sind, die einzeln den Nuten entsprechen. Die Stützelemente sind mit axialem Abstand angeordnet, sodass die Stahlkugeln einzeln rollbar in den Lagerlöchern gehalten sind. Im Ergebnis können die Positionen der einzelnen Stahlkugeln in den axialen Richtungen der Griffschäfte und der Griffe fixiert werden, sodass die Griffe durch die Griffschäfte an den vorbestimmten Positionen gestützt werden können, die axial der Griffschäfte und der Griffe verteilt sind.
Die vorgenannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführung ersichtlich, die in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail aufgeführt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 bis 8 zeigen eine erste Ausführung der Erfindung:
1 ist eine Seitenansicht, die einen manuellen einrädrigen Schubkarren zeigt;
2 ist eine Draufsicht in Richtung von Pfeil 2 in 1;
3 ist eine Vorderansicht in Richtung von Pfeil 3 in 1;
4 ist ein Diagramm, das die Konstruktion eines Kraftübertragungsmittels zeigt;
5 ist ein vergrößertes Diagramm, das einen wesentlichen Abschnitt von 1 zeigt;
6 ist ein vergrößerter Abschnitt entlang Linie 6-6 in 2;
7 ist ein vergrößertger Abschnitt entlang Linie 7-7 in 6;
8 ist ein Diagramm, das eine Konstruktion eines Steuermittels einer ersten Ausführung zeigt; und
9 ist ein Diagramm, das eine Konstruktion eines Steuermittels einer zweiten Ausführung zeigt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGEN DER ERFINDUNG
Eine erste Ausführung der Erfindung wird in Bezug auf die 1 bis 8 beschrieben. In den 1 bis 3 ist ein Trägerrahmen 11, der zu einem von Hand zu schiebenden einrädrigen Schubkarren gehört, so aufgebaut, dass er enthält: ein Paar paralleler Rahmenabschnitte 12 und 12, die sich allgemein parallel in einer Längsrichtung erstrecken; einen Verbindungsrahmenabschnitt 13, der sich nach oben und vorne erstreckt, um in die Vorderenden der zwei parallelen Rahmenabschnitte 12 und 12 zu münden, und allgemein zu einer U-Form ausgebildet ist, die an dem vorderen Endabschnitt geschlossen ist; ein Paar vorderer und hinterer Querrahmenabschnitte 14 und 15, die die zwei parallelen Rahmenabschnitte 12 und 12 queren; ein Paar rechter und linker Tragrahmenabschnitte 16 und 16, die sich zwischen den zwei parallelen Rahmenabschnitten 12 und 12 nach unten und vorne erstrecken, um in den vorderen Querrahmenabschnitt 14 zu münden; einen Radtragrahmenabschnitt 17, der allgemein zu einer U-Form gebildet ist, die an der Vorderseite geschlossen ist, um in die zwei Tragrahmenabschnitte 16 und 16 zu münden; ein Paar rechter und linker Verstärkungsrahmenabschnitte 18 und 18, die sich zwischen dem vorderen Abschnitt des Verbindungsrahmenabschnitts 13 und dem vorderen Querrahmenabschnitt 14 erstrecken; sowie ein Paar rechter und linker Verstärkungsrahmenabschnitte 19 und 19, die sich zwischen dem vorderen Abschnitt des Verbindungsrahmenabschnitts 13 und dem Radtragrahmenabschnitt 17 erstrecken.
An den Hinterenden der zwei parallelen Rahmenabschnitte 12 und 12 sind die Vorderenden eines Paars rechter und linker Griffstangen 20 und 20 vorgesehen, wobei sich die Griffstangen 20 und 20 nach oben und hinten erstrecken. Ein Verstärkungsrahmen 21 quert die zwei Griffstangen 20 und 20. Darüber hinaus sind die zwei parallelen Rahmenabschnitte 12 und 12, der Verbindungsrahmenabschnitt 13 und die Griffstangen 20 und 20 durch Biegen eines Metallrohrs integral ausgebildet.
Andererseits sind die Tragrahmenabschnitte 16 und 16 und der Radtragrahmenabschnitt 17 durch Biegen eines Metallrohrs integral ausgebildet. Eine Achse 24 eines einzigen Rads 23 ist durch ein Paar rechter und linker Lagerabschnitte 22 und 22 drehbar gelagert, die an dem Radtragrahmenabschnitt 17 befestigt sind.
Zwischen den hinteren Abschnitten der zwei parallelen Rahmenabschnitte 12 und 12 und den Zwischenabschnitten der zwei Griffstangen 20 und 20 sind die Oberenden von Beinabschnitten 25 und 25 befestigt. Die Beinabschnitte 25, 25 sind allgemein dreieckförmig ausgebildet. Diese Beinabschnitte 25 und 25 sind so ausgebildet, dass sie die Lage des Trägerrahmens 11 derart halten, dass die zwei parallelen Rahmenabschnitte 12 und 12 allgemein parallel zum Boden 26 sind, wenn die Beinabschnitte 25 und 25 und das Rad 23 auf dem Boden 26 stehen.
Ein wannenförmiger Träger 27 ist auf den zwei parallelen Rahmenabschnitten 12 und 12, dem Verbindungsrahmenabschnitt 13 und den vorderen Abschnitten der Griffstangen 20 und 20 angeordnet.
Unter dem Trägerrahmen 11 sind nicht nur erste und zweite Batterien 28 und 29 angebracht, sondern auch a) ein Elektromotor 30, der durch elektrische Energie von den Batterien 28 und 29 aktiviert wird; und b) ein Kraftübertragungsmittel 31, das zwischen dem Elektromotor 30 und dem Rad 23 angeordnet ist. Das Kraftübertragungsmittel 31 dient zur Übertragung einer Unterstützungskraft, die durch Betrieb des Elektromotors 30 erzeugt wird, auf das Rad 23.
Die erste Batterie 28 ist unter dem Trägerrahmen 11 an einer der rechten und linken Seiten des Rads 23 angebracht, d. h. in dieser Ausführung an der rechten Seite des Rads 23, wenn man nach vorne blickt. An der rechten Seite des Verbindungsrahmenabschnitts 23 ist ein Batterieträger 32 befestigt. Die erste Batterie 28 ist auf dem Batterieträger 32 angebracht.
Die zweite Batterie 29 ist unter dem Trägerrahmen 11 an der Rückseite des Rads 23 angebracht. An den vorderen und hinteren Querrahmenabschnitten 14 und 15 ist ein Batterieträger 33 befestigt, auf dem die zweite Batterie 29 angebracht ist. Darüber hinaus ist der Batterieträger 33, d. h. die zweite Batterie 29, angeordnet, um die Balance quer zum Rad 23 einzuhalten. Die Anordnung ist so bestimmt, dass zumindest ein Abschnitt, besonders bevorzugt der zweiten Batterie 29, in einem virtuellen Dreieck 34 angeordnet werden kann, da, wenn man den Trägerrahmen 11 nach unten hin betrachtet, dadurch definiert ist, indem man den Aufstandsabschnitt des Rads 23 und die hinteren Endabschnitte der zwei Griffstangen 20 verbindet.
Wie in 4 gezeigt, ist das Kraftübertragungsmittel so aufgebaut, dass es enthält: eine Antriebswelle 37, die koaxial mit einer Ausgangswelle 36 des Elektromotors 30 verbunden ist; ein erstes Zahnrad 38, das an der Antriebswelle 37 befestigt ist; eine erste Zwischenwelle 39, deren Achse parallel zu der Antriebswelle 37 ist; ein zweites Zahnrad 40, das koaxial zu der ersten Zwischenwelle 39 ist und mit dem Antriebszahnrad 38 kämmt; eine Einwegkupplung 41, die zwischen der ersten Zwischenwelle 39 und dem zweiten Zahnrad 40 angeordnet ist; ein drittes Zahnrad 42, das auf der ersten Zwischenwelle 37 befestigt ist; eine zweite Zwischenwelle 43, deren Achse parallel zu der ersten Zwischenwelle 39 ist; ein viertes Zahnrad 44, das auf der dritten Zwischenwelle 43 befestigt ist, während es mit dem dritten Zahnrad 42 kämmt, ein fünftes Zahnrad 45, das als Kegelrad ausgebildet und auf der zweiten Zwischenwelle 43 befestigt ist; eine Abtriebswelle 46, deren Achse orthogonal zur zweiten Zwischenwelle 43 ist; ein sechstes Zahnrad 47, das als Kegelrad ausgebildet und an der Abtriebswelle 46 befestigt ist, während es mit dem fünften Zahnrad 45 kämmt; ein Ritzel 48, das auf der Antriebswelle 46 befestigt ist; ein Ritzel 49, das auf der Achse 24 des Rads 23 befestigt ist; und ein Endloskette 50, die um die zwei Ritzel 48 und 49 herumgelegt ist.
In diesem Kraftübertragungsmittel 31 sind die Antriebswelle 37, das erste Zahnrad 38, die erste Zwischenwelle 39, das zweite Zahnrad 40, die Einwegkupplung 41, das dritte Zahnrad 42, die zweite Zwischenwelle 43, das vierte Zahnrad 44, das fünfte Zahnrad 45, ein Abschnitt der Abtriebswelle 46 und das sechste Zahnrad 47 in einem Getriebegehäuse 51 untergebracht, mit dem der Elektromotor 30 gekoppelt ist. Die einzelnen Wellen 37, 39, 43 und 46 sind in dem Getriebegehäuse 51 drehbar gelagert. Das Ritzel 48 ist an dem Endabschnitt der Abtriebswelle 46 befestigt und steht von dem Getriebegehäuse 51 vor.
Die Einwegkupplung 41 überträgt die Kraft von dem zweiten Zahnrad 40 auf die erste Zwischenwelle 39, unterbindet jedoch die Kraftübertragung von der ersten Zwischenwelle 39 auf das zweite Zahnrad 40. Somit ist das Kraftübertragungsmittel 31 so aufgebaut, dass es eine Kraftübertragung zwischen dem Elektromotor 30 und dem Rad 23 nur dann erlaubt, wenn der Elektromotor 30 aktiv ist.
Der Elektromotor 30 und das so aufgebaute Kraftübertragungsmittel 31 sind an der von der ersten Batterie 28 in Bezug auf das Rad 23 abgelegenen Seite angebracht, d. h. in dieser Ausführung an der linken Seite des Rads 23, wenn man von vorne blickt, und unter dem Trägerrahmen 11.
In Bezug auf 5 ist ein Tragarm 52 mit seinem Vorderende an dem Getriebegehäuse 51 befestigt. Mit dem Getriebegehäuse 51 ist ein Tragarm 53 integriert, der sich nach oben erstreckt. Das Hinterende des Tragarms 52 ist an dem Querrahmenabschnitt 14 befestigt, und das Oberende des Tragarms 53 ist an dem Verbindungsrahmenabschnitt 13 befestigt.
Mit den hinteren Endabschnitten der zwei Griffstangen 20 sind, wie in den 6 und 7 gezeigt, die Vorderenden von Griffschäften 55 befestigt, die sich nach hinten erstrecken, und der Großteil der Griffschäfte 55, außer ihre Vorderabschnitte, sind einzeln mit Griffen 56 abgedeckt.
Jeder Griff 56 ist so aufgebaut, dass er enthält: eine metallische zylindrische Lagerhülse 57, die den Griffschaft 55 koaxial abdeckt; ein Deckelement 58, das an der Lagerhülse 57 befestigt ist, um die hintere Endöffnung der Lagerhülse 57 zu verschließen; und ein Deckelement 59, das aus Kunstharz hergestellt ist und den Großteil der Lagerhülse 57 integral abdeckt, außer an dem vorderen Abschnitt der Hülse 57. An dem Deckelement ist axial vorwärts und rückwärts bewegbar ein Einstellschaft 60 angeschraubt, der an seinem Außenende einen Eingriffssteuerabschnitt 60a aufweist und dessen Innenende in die Lagerhülse 57 eingesetzt ist. Eine Kontermutter 61 ist auf die Einstellwelle 60 geschraubt, um mit der Außenseite des Deckelements 58 in Eingriff zu kommen. Darüber hinaus ist eine Öffnung 82, um das Drehen der Mutter 61 zu ermöglichen, in dem Hinterende des Deckelements 59 ausgebildet. Ein Flanschabschnitt 59a, der sich radial nach außen erstreckt, ist integral mit dem Vorderende des Deckelements 59 ausgebildet.
In dem Außenumfang des Griffschafts 55 sind Nuten 63 ausgebildet, die sich axial erstrecken und mit Umfangsabstand des Griffschafts 55 in zumindest drei Abschnitten angeordnet sind, d. h. in dieser Ausführung mit gleichmäßigem Abstand an drei Abschnitten in der Umfangsrichtung. In dem Innenumfang des Griffs 56, d. h. in dem Innenumfang der Lagerhülse 57, sind drei sich axial erstreckende Nuten 64 ausgebildet, die den einzelnen Nuten 63 des Griffschafts 55 entsprechen.
Zwischen dem Griffschaft 55 und dem Griff 56 sind eine Mehrzahl von Stahlkugeln 65 angeordnet, die so in die entsprechenden Nuten 63 und 64 eingesetzt sind, dass sie entlang den zwei Nuten 63 und 64 rollen. Im Ergebnis kann der Griff 56 in Bezug auf den Griffschaft 55 axial bewegt werden, indem die einzelnen Stahlkugeln 65 rollen.
Zwischen dem Außenumfang des Griffschafts 55 und dem Innenumfang jedes Griffs 56 ist ein zylindrisches Stützelement 66 koaxial angeordnet. Das Stützelement 66 enthält eine Mehrzahl von Stützlöchern 67, die mit axialem Abstand an Postionen entsprechend den entsprechenden Nuten 63 und 64 angeordnet sind, um die einzelnen Stahlkugeln 65 so zu halten, dass sie in diesen Stützlöchern 67 einzeln rollen.
In dem hinteren Endabschnitt des Griffschafts 55 ist koaxial ein Einsetzloch 68 ausgebildet, das ein geschlossenes Innenende aufweist, um den vorderen Endabschnitt der Einstellwelle 60 verschiebbar aufzunehmen. Zwischen dem geschlossenen inneren Endabschnitt des Einsetzlochs 68 und dem vorderen Endabschnitt der Einstellwelle 60 ist eine Schraubenfeder 69 aufgenommen, um den Griff 56 in Bezug auf den Griffschaft 55 elastisch nach hinten vorzuspannen.
In dem vorderen Abschnitt des Griffschafts 55 ist ein Schlitz 70 ausgebildet, der axial des Griffschafts 55 langgestreckt ist und der an seinen zwei Seiten zum Außenumfang des Griffschafts 55 hin offen ist. In dem Griff 56 ist ein Regulierstift 71 eingesetzt, der sich entlang einem Durchmesser des Griffs 56 erstreckt und der in den Schlitz 70 eingesetzt ist. Der Stift 71 reguliert die axiale Bewegung des Griffs 56 relativ zu dem Griffschaft 55 in einem Bereich, in dem sich der Regelregulierstift 71 gegen die zwei Enden des Schlitzes 70 abstützt.
Wenn eine Schubkraft auf jeden Griff 56 ausgeübt wird, um den Schubkarren vorwärts zu schieben, wird jeder Griff 56 in Bezug auf den Griffschaft 55 nach vorne zu einer Position bewegt, wo die Federkraft der Schraubenfeder 69 und die vorgenannte Schubkraft einander ausgleichen. Somit kann die Schubkraft erfasst werden, indem der Vorwärtshub jedes der Griffe 56 erfasst wird. Durch Einstellen der Vorwärts- und Rückwärtspositionen der Einstellwellen 60 ist es möglich, die Vorwärtshübe der Griffe 56 so einzustellen, dass sie den Federkräften der Schraubenfedern 69 entsprechen, d. h. den Schubkräften.
Um die Vorwärtshübe der Griffe 56 zu erfassen, d. h. die auf die Griffe 56 auszuübenden Schubkräfte, ist ein Flansch 74 eines Schubkrafterfassungssensors 73, der einen nach hinten weisenden Detektor 73a aufweist, an einem Beschlag 72 befestigt, der an dem hinteren Endabschnitt der Griffstange 20 fest angebracht ist. Eine Anlageplatte 75 zum Kontakt mit dem Detektor 73 ist an dem vorderen Endabschnitt der Lagerhülse 57 in dem Griff 56 befestigt.
Der Schubkrafterfassungssensor 73 ist an dem hinteren Endabschnitt jeder der zwei Griffstangen 20 und 20 so angebracht, dass die Schubkräfte, die auf die zwei Griffe 56 und 56 wirken, die an den hinteren Endabschnitten 20 und 20 angebracht sind, einzeln erfasst werden können, indem die Bewegungshübe der Griffe 56 und 56 erfasst werden.
Wie in 8 gezeigt, ist jeder der zwei Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73 mit einem variablen Spannungsteilerwiderstand 78 ausgestattet, um die Ausgangsspannung gemäß der axialen Bewegung des Griffs 56 relativ zu dem Griffschaft 55 zu verändern. Auf der Basis der erfassten Werte der zwei Schubkrafterfassungssensoren 73, 73, d. h. der Ausgangsspannungen, werden die Wirkungen von Treibermitteln 79 zum Aktivieren der Elektromotoren 30 durch ein Steuermittel 80₁ gesteuert/geregelt.
Dieses Steuermittel 80₁ ist so aufgebaut, dass es enthält: einen Regler 81 zum Regulieren des elektrischen Stroms der ersten und zweiten Batterien 28 und 29 auf einen konstanten Pegel; einen Spannungsteilerwiderstand 82, der in Serie mit dem Regler 81 und in Serie mit einer Parallelschaltung verbunden ist, die aus den zwei variablen Spannungsteilerwiderständen 78 und 78 zusammengesetzt ist; Dioden 83 und 84, die einzeln mit den Ausgangsanschlüssen der zwei Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73 verbunden sind; einen A/D-Wandler 86 zum Umwandeln der Spannung, wie sie an einem Knoten 85 erzeugt wird, der die Dioden 83 und 84 miteinander verbindet, d. h. ein analoges elektrisches Signal in ein digitales elektrisches Signal umzuwandeln; sowie eine Arithmetiksteuereinheit 87 zum Bestimmen eines Steuersignals auf der Basis des digitalen Signals als Ausgabe von dem A/D-Wandler 86 zum Steuern der Aktionen des Treibermittels 79 in Antwort auf das Steuersignal.
Gemäß dem so aufgebauten Steuermittel 80₁ wird der eine höhere der erfassten Werte, d. h. der Ausgangsspannungen, wie sie von den zwei Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73 erhalten werden, an der Verknüpfung 85 der zwei Dioden 83 und 84 ausgewählt. Das Steuermittel 80₁ steuert/regelt den Betrieb des Elektromotors 30 auf der Basis des vorgenannten einen höheren der Werte, die von den zwei Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73 erfasst sind, sodass der Elektromotor 30 eine Unterstützungskraft entsprechend dem höheren erfassten Wert erzeugen kann, wenn dieser Wert einen vorbestimmten Pegel überschreitet.
Nun werden die Wirkungen dieser ersten Ausführung beschrieben. Die erste Batterie 28, die ein relativ großes Gewicht hat, der Elektromotor 30, der ein relativ großes Gewicht hat, und das Kraftübertragungsmittel 31 sind an den rechten und linken Seiten des Rads 23 aufgeteilt und unter dem Trägerrahmen 11 derart angeordnet, dass zwischen den linken und rechten Seiten des Rads 23 eine zufriedenstellende Balance eingehalten werden kann. Dies macht es leicht, die Lage des Trägerrahmens 11 auch während des Transports auf rauem Boden oder einer Steigung stabil zu halten, obwohl die Lage anderenfalls unstabil wäre.
Um die Unterstützungskraft des Elektromotors 30 für eine relativ lange Zeitdauer fortzusetzen, ist die zweite Batterie 29 an dem Trägerrahmen 11 zusätzlich der der ersten Batterie 28 angebracht. Diese zweite Batterie 29 ist an der Rückseite des Rads 23 und unter dem Trägerrahmen 11 angebracht und so angeordnet, dass sie sich auf einem der Punkte des virtuellen Dreiecks 34 befindet, das durch Verbinden des Aufstandsabschnitts des Rads 23 mit den hinteren Endabschnitten der zwei Griffstangen 20 und 20 gebildet ist, wenn man auf den Trägerrahmen 11 nach unten sieht, um hierdurch die Balance an den rechten und linken Seiten des Rads 23 einzuhalten. Im Ergebnis kann die Balance des Trägerrahmens 11 zufriedenstellend gehalten werden, während die Stromspeicherkapazität mittels der zweiten Batterie 29 erhöht werden kann.
Darüber hinaus können die Griffe 56, die einzeln die Griffschäfte 55 abdecken, die an den hinteren Endabschnitten der zwei Griffstangen 20 und 20 befestigt sind, axial in einem begrenzten Bereich in Bezug auf die Griffschäfte 55 bewegt werden und werden einzeln elastisch nach hinten durch die Schraubenfedern 69 vorgespannt, die zwischen den einzelnen Griffschäften 55 und den einzelnen Griffen 56 aufgenommen sind. Im Ergebnis werden die auf die Griffe 56 wirkenden Schubkräfte durch die Schraubenfedern 69 auf die Griffschäfte 55 und die Griffstangen 20 und 20 übertragen. Die axialen Bewegungen der einzelnen Griffe 56 relativ zu den einzelnen Griffschäften 55 entsprechend den auf die einzelnen Griffe 56 wirkenden Schubkräften werden durch die Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73 erfasst, die einzeln an den Griffstangen 20 und 20 angeordnet sind. Wenn der eine höhere der Werte, die von diesen Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73 erfasst werden, einen vorbestimmten Pegel überschreitet, werden die Wirkungen des Elektromotors 30 durch das Steuermittel 80₁ auf der Basis des höheren erfassten Werts gesteuert/geregelt.
Im Ergebnis kann die Unterstützung von dem Elektromotor 30 auf das Rad 23 entsprechend den auf die Griffstangen 20 und 20 ausgeübten Schubkräften ausgeübt werden. Daher ist eine geringere manuelle Arbeit erforderlich, um den Wagen auf rauem Boden zu bewegen oder über Kiesboden zu fahren, auch wenn der Träger 27 voll geladen ist. Wenn jedoch der Wagen über eine flache Straße bewegt wird, während der Träger 27 leer oder leicht beladen ist, kann der Stromverbrauch der Batterien 28, 29 auf einen geringen Pegel gedrückt werden, ohne den Elektromotor 30 zu aktivieren. Wenn ferner eine Last auf rauem Boden oder einer Steigung transportiert wird, kann die Lage des Trägerrahmens 11 unstabil werden und bewirken, dass unterschiedliche Kräfte auf die Griffstangen 20 und 20 zum Tragen der rechten und linken Seiten ausgeübt werden. Der Balanceverlust aufgrund der unstabilen Lage würde daher von einer der zwei Griffstangen 20 und 20 häufig abgestützt werden müssen. Jedoch wird die Aktivierung des Elektromotors 30 auf der Basis des Lastzustands derjenigen Seite der rechten und linken Griffstangen 20 und 20 gesteuert/geregelt, bei der die Schubkraft höher ist oder die stärker unterstützt wird, sodass auf das Rad 23 eine richtige Unterstützungskraft in einer Weise ausgeübt werden kann, die den Balanceverlust überwinden kann, der von der unstabilen Lage kommt.
Der Wagen wird geschoben, indem die Griffe 56 angehoben werden, um die Schubkräfte auf die Griffstangen 20 und 20 auszuüben. Weil die Stahlkugeln 65 zwischen den Griffen 56 und den Griffschäften 55 gehalten sind, können die axialen Bewegungen der Griffe 56 relativ zu den Griffschäften 55 auch dann geglättet werden, wenn Hublasten auf die Griffe 56 ausgeübt werden. Auch wenn der Balanceverlust durch den Griff 56 einer der zwei Griffstangen 20 und 20 stark abgestützt wird, kann der Griff 56 in akkurater Übereinstimmung mit der Schubkraft relativ bewegt werden. Die auf den Griff 56 wirkende Schubkraft kann durch dessen Erfassungssensor 53 erfasst werden, um die richtige Unterstützungskraft auf das Rad 23 auszuüben.
Weil darüber hinaus die axial langgestreckten Nuten 63 und 64 an den drei oder mehr Abschnitten im Außenumfang des Griffschafts 55 und Innenumfang des Griffs 56 ausgebildet sind, erlauben die axial langgestreckten Nuten 63 und 64, dass die mehreren Stahlkugeln 65 in jedem Paar der Nuten 63 und 64 rollen. Im Ergebnis kann verhindert werden, dass sich der Griff 56 um seine eigene Achse dreht, während der Griffschaft 55 und der Griff 56 in koaxialer Beziehung gehalten werden, um hierdurch die axiale Bewegung des Griffs 56 relativ zu dem Griffschaft 55 positiv sicherzustellen.
Weil darüber hinaus die einzelnen Stahlkugeln 65 einzeln in den mehreren Stützlöchern 67 rollbar gehalten sind, die in dem zylindrischen Stützelement 66 ausgebildet sind, das zwischen dem Außenumfang des Griffschafts 55 und dem Innenumfang des Griffs 56 angeordnet ist, können die Positionen der einzelnen Stahlkugeln 65 in der axialen Richtung des Griffschafts 55 und des Griffes 56 fixiert werden. Auch wenn einen Hublast auf den Griff 56 ausgeübt wird, kann der Griff 56 durch den Griffschaft 55 an der Mehrzahl fester Abschnitte abgestützt werden, die in der Achsrichtung des Griffschafts 55 und dem Griff 56 verteilt sind.
9 zeigt eine zweite Ausführung der Erfindung, in der jene Abschnitte, die jenen der vorstehenden ersten Ausführung entsprechen, mit gemeinsamen Bezugszahlen bezeichnet sind.
Das Steuermittel 80₂ zum Steuern/Regeln der Wirkungen des Antriebsmittels 79 auf der Basis der erfassten Werte der zwei Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73, d. h. der Ausgangsspannungen, ist so aufgebaut, dass es enthält: den Regler 81 zum Regulieren des elektrischen Stroms der ersten und zweiten Batterien 28 und 29 auf einen konstanten Pegel; den Spannungsteilerwiderstand 82, der in Serie mit dem Regler 81 und in Serie mit der Parallelschaltung verbunden ist, die aus den zwei variablen Spannungsteilerwiderständen 78 und 78 aufgebaut ist; Widerstände 89 und 90, die einzeln mit den Ausgangsanschlüssen der zwei Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73 verbunden sind; Verstärker 91 und 92, die in einzeln in Serie mit den Widerständen 89 und 90 verbunden sind; Widerstände 93 und 94, die einzeln in Serie mit den Ausgangsanschlüssen der zwei Verstärker 91 und 92 und an einer Verknüpfung 95 miteinander verbunden sind; einen Verstärker 96 zur Aufnahme der Spannung an der Verknüpfung 95; den A/D-Wandler 86 zum Umwandeln der Ausgangsspannung des Verstärkers 96, d. h. Umwandeln des analogen elektrischen Signals in ein digitales elektrisches Signal; sowie ein die Arithmetiksteuereinheit 87 zum Bestimmen eines Steuersignals auf der Basis des digitalen Signals, wie es von dem A/D-Wandler 86 ausgegeben wird, um die Wirkungen des Treibermittels 79 in Antwort auf das Steuersignal zu steuern/zu regeln.
Gemäß dem so aufgebauten Steuermittel 80₂ wird eine Spannung entsprechend der Summe der erfassten Werte der zwei Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73 von dem Verstärker 96 ausgegeben. Im Ergebnis steuer/regelt das Steuermittel 80₂ den Betrieb des Elektromotors 30 auf der Basis der Summe der erfassten Werte der zwei Schubkrafterfassungssensoren 73 und 73, sodass die Unterstützungskraft entsprechend der Gesamtlast auf den Trägerrahmen 11 noch genauer gesteuert/geregelt werden kann.
Die Erfindung kann auch auf einen Schubkarren angewendet werden, der an der Rückseite des Rads 23 mit einem Hilfsrad ausgestattet ist.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit diesen Ausführungen im Detail beschrieben worden ist, sollte die Erfindung nicht darauf beschränkt sein, sondern kann in verschiedenen Konstruktionen modifiziert werden, ohne von der in den Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.
Ein motorunterstützter Schubkarren bietet eine Unterstützungsfunktion mittels eines Elektromotors. Griffschäfte, die mit den hinteren Endabschnitten zweier Griffstangen verbunden sind, sind mit Griffen abgedeckt, die sich axial relativ zu den Griffschäften bewegen können. Mehr als eine Stahlkugel ist zwischen die Griffschäfte und die Griffe eingesetzt. An den Seiten der Griffe oder Griffstangen sind Schubkrafterfassungssensoren angeordnet, um die axialen Bewegungen der Griffe relativ zu den Griffschäften entsprechend den auf die Griffe ausgeübten Schubkräften zu erfassen. Der Betrieb des Elektromotors wird auf der Basis der erfassten Werte der zwei Schubkrafterfassungssensoren gesteuert/geregelt. Im Ergebnis kann die Unterstützungskraft durch den Elektromotor effizient auf das Rad des manuell zu schiebenden einrädrigen Wagens ausgeübt werden, sodass die manuelle Arbeit reduziert werden kann, während der Verbrauch einer Batterie minimiert wird.

Claims

Motorunterstützter Schubkarren, umfassend: einen Trägerrahmen (11); ein Rad (23), das an einer Mitte eines unteren Abschnitts des Trägerrahmens (11) gelagert ist; ein Paar rechter und linker Griffstangen (20), die sich jeweils von zwei Seiten des Trägerrahmens nach hinten erstrecken; einen einzigen Elektromotor (31), der an dem Trägerrahmen (11) angebracht ist; ein Kraftübertragungsmittel (31), das zwischen dem Rad (23) und dem Elektromotor (30) angeordnet ist, um Kraft zwischen dem Elektromotor (30) und dem Rad (23) nur dann zu übertragen, wenn der Elektromotor aktiv ist; ein Paar von Griffschäften (55), die an hinteren Endabschnitten der Griffstangen (20) befestigt sind und sich nach hinten erstrecken; zylindrische Griffe (56}, die einzeln die Griffschäfte (55) abdecken und relativ zu den Griffschäften (55) innerhalb eines begrenzten Bereichs koaxial und axial bewegbar sind; eine Mehrzahl von Stahlkugeln (65), die zwischen jedem der Griffschäfte (55) und jedem der Griffe (56) gehalten sind; ein elastisches Mittel (69), das zwischen jedem Griffschaft (55) und jedem Griff (56) aufgenommen ist, um jeden Griff elastisch nach hinten vorzuspannen; linke und rechte Schubkrafterfassungssensoren (73), die einzeln an den Griffen (56) oder Griffstangen (55) angebracht sind, um axiale Bewegungen der Griffe (56) relativ zu den Griffschäften (55) entsprechend den auf die Griffe (56) ausgeübten Schubkräften zu erfassen; ein Steuermitttel (80₁ , 80₂ ) zum Steuern/Regeln des Betriebs des einzigen Elektromotors (30) auf der Basis zumindest eines der linken und rechten erfassten Werte der linken und rechten Schubkrafterfassungssensoren (73), um den Motor (30) anzutreiben, wenn einer der linken und rechten erfassten Werte anzeigt, dass die Schubkraft größer als ein vorbestimmter Wert ist; und ein Drehbegrenzungsmittel (63, 64, 65) zum Begrenzen der relativen Drehung jedes Griffs (56) in Bezug auf jeden Griffschaft (55) um die Achse des Griffschafts herum.
Motorunterstützter Schubkarren nach Anspruch 1, worin das Drehbegrenzungsmittel eine Mehrzahl von Nuten (63, 64) aufweist, die einzeln in Außenumfängen der Griffschäfte (55) und in den Innenumfängen der Griffe (56) ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Nuten (63, 64) mit Umfangsabstand der Griffschäfte (55) und der Griffe (56) in zumindest drei Abschnitten der Umfänge angeordnet sind und sich einander entsprechend axial erstrecken, und wobei die Mehrzahl von Stahlkugeln (65) zwischen den Griffschäften (55) und den Griffen (56) gehalten sind, während sie in der Lage sind, entlang der Mehrzahl von Nuten (63, 64) zu rollen.
Motorunterstützter Schubkarren nach Anspruch 2, der ferner zylindrische Stützelemente (57) aufweist, die koaxial zwischen den Außenumfängen der Griffschäfte (55) und den Innenumfängen der Griffe (56) angeordnet sind, wobei die zylindrischen Stützelemente (57) einzeln mit einer Mehrzahl von Stützlöchern (67) in Positionen versehen sind, die einzeln den Nuten (63, 64) entsprechen und mit axialem Abstand angeordnet sind, sodass die Stahlkugeln (65) einzeln in den Stützlöchern (67) rollbar gehalten sind.
Motorunterstützter Schubkarren nach Anspruch 1, worin eine größere der Schubkräfte, die von den linken und rechten Schubkrafterfassungssensoren (73) erfasst werden, ausgewählt und zum Steuern/Regeln der Wirkungen des Elektromotors (30) verwendet wird.
Motorunterstützter Schubkarren nach Anspruch 1, worin das Steuermittel (80₂ ) die Summe der an den linken und rechten Griffstangen erfassten Schubkräfte verwendet, um den Elektromotor (30) zu steuern/zu regeln.