SI25808A

SI25808A - Samokolnica s pogonom

Info

Publication number: SI25808A
Application number: SI202000048A
Authority: SI
Inventors: Marko MAKAROVIČ
Original assignee: Marko MAKAROVIČ
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-09-30
Also published as: EP3878712B1; US20210284222A1; EP3878712A1; EP3878712C0

Abstract

Samokolnica z v kolo vgrajenim električnim motorjem pomaga uporabniku pri potiskanju in pri zaviranju samokolnice. Na nosilec ročaja je vgrajen senzor, ki zaznava položaj roke v aksialni smeri. Na nosilec ročaja je poleg ročaja vgrajena tipka. Na samokolnici se nahaja senzor pospeškov in žiroskop. Na osnovi aksialnega pomika roke krmilnik samokolnice izračuna potisno ali vlečno silo rok na ročajih. Delovanje elektromotorja nadzoruje krmilnik samokolnice preko krmilnika motorja, na podlagi prejetihinformacij s strani krmilnika motorja, zaznanih vrednosti senzorjev in stanja stikala. Posledično lahko silo elektromotorja učinkovito uporabimo za dodatni pogon ali zaviranje, tako da se lahko zmanjša potrebna potisna sila rok. Ob zaviranju motor deluje kot generator in polni baterijo. Dve bateriji sta postavljeni v nogi samokolnice, kar prispeva k masni uravnoteženosti samokolnice in omogoča dobro hlajenje baterij. Konstrukcija ogrodja zagotavlja zaščito baterij in je prilagojena transportu na vlečnikljuki osebnega vozila.

Description

OPIS IZUMA

PODROČJE TEHNIKE

Predloženi izum se nanaša na samokolnico, kot je eno-kolesni transportni voziček z ročnim potiskom in še posebej na samokolnico z električnim motorjem, ki ima električni motor za pomoč pri premikanju samokolnice.

PRIKAZ PROBLEMA

Samokolnica, kot je ročno potisni eno-kolesni transportni voziček, je dobro prehodna na ozkih poteh in se pogosto uporablja za prevoz materialov, delov, žetve ali gnojila na delovnih mestih, na poljih, sadovnjakih, v gorah ali gozdovih. Ker pa je potrebno samokolnico ročno potiskati, je upravljanje na slabo urejenih poteh, na travnikih ali na pobočjih z velikimi nakloni težavno, tako da je obseg uporabe omejen. Pri vožnji je potrebno hkrati potiskati oz. zavirati, ohranjati ravnotežje naprej/nazaj in ravnotežje levo/ desno. Prevoz tovora po razgibanem terenu je zato pogosto težavno, še posebej za občasne uporabnike, kot npr. hobi vzdrževalci okolice hiš, vrtov in hobi pridelovalci hrane. Večkrat se pojavi potreba po uporabi samokolnice na oddaljeni lokaciji.

DOSEDANJE STANJE TEHNIKE

Široko poznana problematika botruje številnim poskusom razvoja prepričljivega izdelka.

V patentu WO1992O07747A1 za rešitev masnega ravnotežja naprej/nazaj predlaga postavitev vseh elementov pogona in deloma prostora za tovor nad os kolesa.

V EP0867353A2 je intuitivna rešitve krmiljenja predlagana s pomičnim ročajem.

Masno ravnotežje levo/desno rešuje s postavitvijo baterij na različne položaje okvirja.

US2002/0084119A1 masno ravnotežje rešuje s postavitvijo motorja v kolo samokolnice in baterije pod posodo.

DE202012009715U1 masno ravnotežje rešuje s postavitvijo motorja in baterij v kolo samokolnice.

Zaradi potrebe po enostavnem prevozu samokolnic se na tržišču že ponujajo samokolnice z zložljivimi ročaji.

Do sedaj predlagane rešitve ne zagotavljajo intuitivnost uporabe primerljivo z ne-motorno samokolnico.

Poznane rešitve motornih samokolnic za krmiljenje pogona uporabljajo pomično ročico ali stikalo.

Poznane rešitve postavitve baterije postavljajo baterijo tako, da je težišče baterije na nevtralno osjo, s čimer skupno težišče še bolj dvignemo od nevtralne osi.

OPIS NOVE REŠITVE

Izum je zasnovan glede na do sedaj opisano ozadje in ima namen zagotoviti eno-kolesni transportni voziček z ročnim potiskom, pri katerem pomožna sila električnega motorja učinkovito deluje na kolo, da zmanjšuje potrebno silo rok, hkrati pa zmanjšajte porabo energije baterije in je masna uravnoteženost okoli nevtralne osi podobna ne-motorni samokolnici. Samokolnico naj bi bilo mogoče intuitivno upravljati in enostavno transportirati, njegovo shranjeno energijo in nezaseden volumen pa uporabiti tudi za druge namene.

Za dosego zgoraj navedenega predmeta je v skladu s prvim vidikom izuma na voljo samokolnica z električnim pogonom, ki vsebuje: ogrodje za posodo; kolo, nameščeno na sredini spodnjega dela ogrodja posode; desnega in levega nosilca ročajev, ki segata nazaj z dveh strani okvirja posode; leve in desne noge, ki sta sestavni del okvirja; elektromotor, nameščen v omenjenem kolesu, ki poganja ali zavira samokolnico le po potrebi; dveh ločenih baterij, ki sta nameščeni v zaščitni ohišji pritrjeni na omenjenih nogah; ročaji, ki v omejenem obsegu pokrivajo omenjeni par nosilcev, ki so fiksni glede na omenjene nosilce;

brezstičnega senzorja za zaznavanje položaja roke, pritrjenega na enega od omenjenih nosilcev ročajev; senzorja pospeškov v več oseh, togo povezanega na omenjeno ogrodje, tipke dosegljive s prstom ob hkratnem držanju za omenjena ročaja; in krmilnega sistema za nadzor delovanja omenjenega elektromotorja na podlagi informacij krmilnika motorja, zaznanih vrednosti senzorjev za zaznavanje položaja roke uporabnika, položaja samokolnice, temperaturnih senzorjev posamezne baterije in omogoča izbiro različnih režimov delovanja glede na sekvenco pritiskanja na omenjeno tipko.

Po konstrukciji tega prvega vidika se potisne sile, ki delujejo na ročaje, zaznajo preko majhnega pomika rok v smeri naprej/nazaj. Senzor za zaznavanje položaja roke posredujejo signal krmilniku samokolnice, tako da lahko motor poganja samokolnico v skladu s potisnimi silami in se lahko ročna dela zmanjšajo tako, da potisnemo polno obremenjeno samokolnico na grobo podlago ali na prodnato podlago. S prazno posodo ali v rahlo napolnjenem stanju na ravnem terenu lahko porabo energije akumulatorja zmanjšate brez aktiviranja elektromotorja.

Poleg tega se samokolnica potisne z dvigovanjem ročajev, da se nato s potisno sile deluje na ročaje. Še posebej, če vozite tovor na grobem terenu ali pobočju, lahko položaj ogrodja posode postane nestabilen. Izgubo ravnotežja pogosto dodatno povzroči potisna sila prijema ročaja na eni strani. Tako lahko senzor za zaznavanje pomika roke zaznajo potisne sile, ki jih je treba uporabiti za prijemanje, da na kolesu uporabijo pravilno vlečno silo.

Položaj kompaktnih ločenih baterij omogoča optimalen kompromis med uravnoteženostjo levo/desno in naprej/nazaj, večjo stabilnost ter tako lažje upravljanje tako ob polni naloženosti posode, kot tudi ob prazni posodi. Izbira sodobnih baterij omogoča ustrezno kompaktno vgradnjo ter zagotavlja veliko avtonomijo delovanja. Način vgradnje baterije zagotavlja zaščito uporabnika pred morebitno eksplozijo baterije, hkrati varuje baterijo pred mehanskimi poškodbami. Postavitev baterije v ohišje, ki je sestavni del nog nosilnega okvirja omogoča ustrezno hlajenje baterij in ohrani prostor pod posodo za prigraditev drugih električnih naprav.

Uporaba ustrezno velikega kolesa omogoča uporabo standardnih pnevmatik za skuterje z zimskim profilom, kar zagotavlja z boljšim oprijem pogonskega kolesa na spolzkih podlagah ob sprejemljivih stroških, obenem pa omogoča občutno mirnejšo vožnjo v primerjavi s pnevmatikami s traktorskim profilom, kar je še posebej opazno na gladkih utrjenih podlagah.

Kratka celotna dolžina in v noge nosilnega okvirja vgrajeni prirobnici za pritrditev transportnega nosilca omogočajo enostaven transport samokolnice na vlečni kljuki osebnega vozila.

KRATEK OPIS RISB

Slika 1 prikazuje prednostno konstrukcijo samokolnice z osnovnimi konstrukcijskimi elementi; Kolo z vgrajenim motorjem 1; nosilno ogrodje samokolnice 2, podporni nogi 3, ki so sestavni del ogrodja 1; ročaji iz umetne mase 4, ki so nepomično pritrjeni na ogrodje 3; posoda 5 za transport tovora; zaščita senzorja pomika roke 6; tipko 7; Ohišje baterije 8; Ohišje krmilne enote 9; hladili del močnostnega krmilnika motorja 10; pritrdilno prirobnico noge 11 za pritrditev nosilca za na vlečno kljuko; zaščitna cev 12 za vodnike med baterijo 8 in krmilno enoto 9, ki je togo povezana z ohišjem baterije 8 in nosilcem 13; nosilec 13, ki posodo 5 togo povezuje z ogrodjem 2, ohišje krmilne enote 9 pa preko blažilcev 16; nosilec kolesa 14; pnevmatika 15; elastični blažilni element 16; nosilec 17, ki posodo 5 togo povezuje z ogrodjem 2; nosilec 18, ki togo povezuje sprednji del posode 5 in sprednji del ogrodja 2; pokrov ohišja baterije 19.

slika 2 prikazuje podroben pogled vpetja krmilnega dela.

Slika 3 prikazuje tlorisni pogled na katerem sta so označeni nevtralna os 20 in položaja težišča baterij 21 in težišča celotne samokolnice 22.

Slika 4 prikazuje samokolnico z označenimi komponentami ohišja baterije 8 in pokrova ohišja baterije 9, prikazanim dezenom z lamelami 23 pnevmatike 15 in prikazano pritrdilno prirobnico kolesa 24.

Slika 5 prikazuje prednostno krmilno shemo pogona samokolnice. V ohišju krmilne enote 9 se nahajajo krmilnik motorja, krmilnik samokolnice, pospeškomer in žiroskop. V ohišju krmilne enota se sklenita voda iz obeh baterij in napajata krmilnik motorja in krmilnik samokolnice. V ohišje krmilne enote so pripeljani vodi iz stikala, iz ultrazvočnega senzorja, motorja in obeh baterij.

Kolo 1 je sestavljeno iz kolesnega obroča in vgrajenega motorja, in je preko gredi pritrjeno na nosilca koles 14 preko prednostno oblikovne zveze. Na eni strani motorja 1 je pritrdilno mesto kolesa 24, prednostno prirobnica z luknjami, ki je prednostno togo pritrjena na pokrov motorja. Prednostno je obroč prilagojen pnevmatikam brez zračnice dimenzije 3.ΘΘ-1Θ.

Nosilno ogrodje 2 je izdelano prednostno iz jeklene cevi, prednostno okroglega preseka.

Nogi 3 sta prednostno izdelani iz ukrivljenega jeklenega L profila in prednostno privarjeni na nosilno ogrodje 2.

Ročaji iz umetne mase 4 so prednostno okrogle oblike in prednostno zalepljeni na cev nosilnega ogrodja 2.

Posoda 5 za transport tovora je prednostno iz jeklene pločevine in je prednostno, preko nosilcev 13 in 17 privarjena na nosilno ogrodje 2.

Zaščita senzorja pomika roke 6 je prednostno krožne oblike in prednostno privarjena na nosilno ogrodje 2, postavljena prednostno na spodnji strani.

Tipka 7 je prednostno preko vmesne prirobnice prednostno privarjene na nosilno ogrodje 2 prednostno postavljeno tako, da njen zgornji rob po višini ne dosega zgornje točke nosilnega ogrodja 2 na tem mestu.

Ohišje baterije 8 je prednostno izdelano iz jeklene pločevine in je prednostno privarjeno na noge 3. Oblikovano je tako da skupaj s pokrovom ohišja baterije 19 tvori zaprt prostor takšne velikosti, da objame baterijo skupaj z obdanim blažilnim elementom, ki prednostno hkrati zagotavlja dobro toplotno prevodnost.

Ohišje krmilne enote 9 je prednostno izdelano iz jeklene pločevine in prednostno za vodo nepropustno objema močnostni krmilnik motorja in krmilnik samokolnice. Na nosilec 13 je prednostno preko cilindričnih blažilnih elementov 16 pritrjena z vijačno zvezo.

Hladilni del močnostnega krmilnika motorja 1Θ ima prost dostop do okoliškega zraku, tako da zagotavlja zadostno hlajenje.

Pritrdilni pririobnici noge 11 prednostno z obliko, prednostno z izrezom pravokotne oblike omogočata ustrezno togost povezave z nosilcem za priklop na vlečno kljuko.

Zaščitna cev 12 je prednostno izdelana iz ukrivljene jeklene cevi in prednostno privarjena na eni strani na ohišje baterije 8 in na drugi strani na nosilec 13.

Nosilec 13 je prednostno izdelan iz jeklene pločevine in je prednostno privarjen na nosilno ogrodje 2.

Nosilec kolesa 14 je prednostno izdelan iz jeklene pločevine in prednostno privarjen na nosilno ogrodje 2.

Pnevmatika 15 je prednostno zimska pnevmatika za skuterje.

Elastični blažilni element 16 je prednostno z vijačno zvezo pritrjen na ohišje krmilne enote 9 in nosilec 13, ter je dimenzioniran tako, da preprečuje prenos sunkov z nosilnega ogrodja 2 na ohišje krmilne enote 9.

Nosilec 17 je prednostno izdelan iz jeklene pločevine in povezuje zadnji del posode 5 z zadnjim delom nosilnega okvirja 2 prednostno preko varjenega spoja.

Nosilec 18 je prednostno izdelan iz ukrivljene jeklene palice in povezuje sprednji del posode 5 s sprednjim delom nosilnega okvirja 2 prednostno preko varjenega spoja.

Pokrov ohišja baterije 19 je prednostno izdelan iz jeklene pločevine in je prednostni z vijačno zvezo pritrjen na ohišje baterije.

Nevtralna os 2Θ poteka od prijemališča roke z ročajem do stičišča pnevmatike s tlemi.

Položaj težišča baterij 21 daleč pod nevtralno osjo omogoča kompenzacijo neugodne lokacije težišča motorja in težišča posode nad nevtralno osjo.

Cilj uravnoteženja samokolnice levo/desno je, da se težišče samokolnice 22 nahaja čim bližje nevtralni osi 20.

Dežen pnevmatike 23 vključuje številne lamele po vzoru zimskih pnevmatik.

Pritrdilno mesto kolesa 24 omogoča priklop različnih naprav, prednostno prirobnice vlečnega vitla.

Motor je prednostno enosmerni motor brez ščetk in prednostno prenaša moment neposredno na gred kolesa. Krmilnik motorja je prednostno krmilnik, ki se uporablja za krmiljenje električnih skuterjev. Krmilnik samokolnice temelji prednostno na 32-bitnem mikrokrmilniku in ima prednostno prigrajen pretvornik napetosti za napajanje iz prednostno 48v baterije. Krmilnik samokolnice sprejema signale iz senzorjev ter krmilnika motorja. ultrazvočni senzor zaznava položaj roke uporabnika, ter posreduje informacijo krmilniku samokolnice. Ultrazvočni senzor je preko blažilnega elementa vpet v zaščito senzorja 6. Tipka je prednostno gumbno stikalo 7 in je preko vodnikov speljanih prednostno v cevi nosilnega okvirja, povezana s krmilnikom samokolnice. Krmilnik samokolnice prednostno na podlagi različnih sekvenc pritiskov tipke spreminja način delovanja in izklop v sili. Na osnovi aksialnega pomika roke, krmilnik samokolnice izračuna potisno ali vlečno silo rok na ročajih. Krmilnik samokolnice krmili krmilnik motorja prednostno preko programsko izvedenega PID načina krmiljenja. Baterije tvorijo prednostno litijeve celice in imajo prednostno vgrajen sistem za nadzor. Baterija prednostno vključujejo temperaturni senzor in informacijo o temperaturi posredujejo krmilniku samokolnice. Pospeškometer posreduje krmilniku samokolnice prednostno podatke o pospeških v treh smereh. Žiroskop posreduje krmilniku samokolnice prednostno podatke o rotacijah okoli treh osi.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI:

1. Samokolnica na električni pogon, ki vsebuje:

ogrodje za posodo;

kolo, nameščeno na sredini spodnjega dela ogrodja posode;

par desnih in levih nosilcev ročajev, ki segata nazaj z dveh strani okvirja posode;

par levih in desnih nog, ki sta sestavni del okvirja;

elektromotor, nameščen v omenjenem kolesu, ki poganja ali zavira samokolnico le po potrebi;

dveh ločenih baterij, ki sta nameščeni v zaščitni ohišji pritrjeni na omenjenih nogah;

ročaji, ki v omejenem obsegu pokrivajo omenjeni par nosilcev, ki so fiksni glede na omenjene nosilce;

brezstičnega senzorja za zaznavanje položaja roke, pritrjenega na enega od omenjenih nosilcev ročajev;

senzorja pospeškov v več oseh, togo povezanega na omenjeno ogrodje, tipke dosegljive s prstom ob hkratnem držanju za omenjena ročaja; in krmilnega sistema za nadzor delovanja omenjenega elektromotorja na podlagi informacij krmilnika motorja, zaznanih vrednosti senzorjev za zaznavanje položaja roke uporabnika, položaja samokolnice in omogoča izbiro različnih režimov delovanja glede na sekvenco pritiskanja na omenjeno tipko.
2. Samokolnica po zahtevku 1, katere krmilni sistem omogoča povratno informacijo o izbranem načinu delovanja preko različnih sekvenc pomika kolesa naprej in nazaj.
3. Samokolnica po zahtevku 1, katere krmilni sistem omogoča na podlagi podatkov s senzorjem zaznavanje kadence korakov in temu prilagaja moč pogona znotraj koraka.
4. Samokolnica po zahtevku 3, katere krmilni sistem omogoča zaznavanje neenakosti levega in desnega koraka ter temu prilagaja moč pogona različno glede na levi in desni korak.
5. Samokolnica po zahtevku 1, katere krmilni sistem omogoča zaznavanje spodrsavanja kolesa, prednostno s primerjavo pospeševanja kolesa in pospeševanja samokolnice, na podlagi katere po potrebi zmanjšuje moment motorja.
6. Samokolnica po zahtevku 1, katere krmilni sistem omogoča redundantno krmiljenje, pri čemer se v primeru, ko sistem zazna nelogičnost na enem vhodnem signalu v primerjavi z najmanj dvema ostalima vhodnima signaloma, samodejno prestavi v rezervni režim delovanja.
7. Samokolnica po zahtevku 1, katere krmilni sistem omogoča komunikacijo, prednostno brezžično z drugimi napravami.
8. Samokolnica po zahtevku 1, katere baterije so nameščene tako, da je njihovo težišče pod osjo, ki povezuje točko prijemališče rok s točko dotika kolesa s podlago, prednostno čim nižje.
9. Samokolnica po zahtevku 1, ki vsebuje pritrdilni sistem za pritrditev na vlečno kljuko, prednostno z nastavkom, ki omogoča enostavne pritrditev in odstranitve pritrdilnega sistema, ki lahko ostane pritrjen na vlečni kljuki.

1Θ. Samokolnica po zahtevku 9, ki vsebuje električni vtikač na povezovalnem električnem kablu za polnjenje baterij samokolnice iz priklopnega vozila preko tipske vtičnice.
11. Samokolnica po zahtevku 1, katere ohišje krmilnika je oblikovano tako, da tvori hkrati ohišje zvočnika za reprodukcijo zvoka.
12. Samokolnica po zahtevku 1, ki ima pritrdilne točke, prednostno na ogrodju za posodo, ki omogočajo v posodo pritrditi zunanji zvočnik, prednostno aktivni in ga prednostno napajati z baterijami samokolnice.
13. Samokolnica po zahtevku 1, ki ima v ohišju krmilnika vgrajeno standardno 12V avtomobilsko vtičnico.
14. Samokolnica po zahtevku 1, ki ima vgrajen standardni avtomobilski

12V vtikač s podaljškom, ki preko vgrajenega napetostnega nivojskega pretvornika omogoča polnjenje na 12V avtomobilske vtičnice.
15. Samokolnica po zahtevku 14, ki ima kabel podaljška v obliki spirale, prednostno daljši od lm in je med neuporabo shranjen v ogrodju.
16. Samokolnica po zahtevku 1, pri kateri je profil pnevmatike sestavljen iz številnih lamel, prednostno enak profilu zimskih pnevmatik za mopede.