WO2019110558A1 - Orbitalrad - Google Patents

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WO2019110558A1
WO2019110558A1 PCT/EP2018/083429 EP2018083429W WO2019110558A1 WO 2019110558 A1 WO2019110558 A1 WO 2019110558A1 EP 2018083429 W EP2018083429 W EP 2018083429W WO 2019110558 A1 WO2019110558 A1 WO 2019110558A1
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orbital
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PCT/EP2018/083429
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Cornel Marian AMARIEI
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an orbital gear. Background of the invention
  • US2016 / 0068056 A1 discloses powered planetary orbital gear assemblies and methods of making and operating such assemblies.
  • the arrangements utilize friction-based components to stably support a rotating member with respect to a non-rotating member, thereby reducing friction and friction
  • An object of the present invention is to provide an improved orbital gear.
  • an orbital gear comprises a rotating part and a non-rotating part, wherein the non-rotating part is positioned in the rotating part, the rotating part comprising a rim and one or more magnetic field generating components radially on the rim on a rim Disposed inside thereof and aligned with an axis of rotation, the non-rotating part comprising a set of electrically controllable electromagnetic components arranged radially in at least one circular arc shape and proximate the magnetic field generating components of the rotating part, the electromagnetic components being configured; to generate magnetic fields that interact with the magnetic fields generated by the magnetic field generating components to cause the rotating part to rotate relative to the non-rotating part.
  • the magnetic field generating components may be evenly or nonuniformly distributed along an inner circumference of the rim.
  • the rotating member and / or the non-rotating member includes one or more guide members configured to restrict axial and / or radial movement between the rotating member and the non-rotating member, but one Allow rotation of the rotating part relative to the non-rotating part.
  • the one or more guide elements comprise at least one ball bearing and / or a bushing and / or a magnetic coupling and / or a magnetic levitation system.
  • the one or more guide elements comprise at least one ball bearing and / or a bushing and / or a magnetic coupling and / or a magnetic levitation system.
  • the non-rotating part further includes a processing and control unit configured to send electrical commands to the electromagnetic components.
  • the processing and control unit may be further configured to receive electrical commands from other systems or input from a human, e.g. B. via a man-machine interface, to receive.
  • the non-rotating part further comprises a
  • Energy storage device which is configured to the orbital gear and / or internal or external electrical consumers, such.
  • the energy storage device may be a rechargeable or non-rechargeable battery.
  • the non-rotating member further includes a one-piece or multi-piece chassis configured to support one or more components of the non-rotating member, e.g., the electromagnetic components, the processing and control unit, the energy storage device and one or more guide elements which are attached to the Orbitalrad to enclose and / or to hold .
  • the chassis is configured to cover the inner circumference of the rotating part.
  • the rotating member further includes a ground contact member disposed on an outboard side of the rim, e.g. B. a rubber tire.
  • Magnetic field generating components permanent magnets or windings.
  • Magnetic field generating components magnets which are arranged with respect to their polarity such that all of their north poles or all of their south poles in the radial direction to the axis of rotation point, or are arranged in a Halbach array pattern.
  • the one or more guide elements are attached to the non-rotating part and include electromagnetic or magnetic
  • Components configured to provide magnetic fields so that the magnetic field generating components are either attracted or repelled by these magnetic fields to keep the non-rotating portion and the rotating portion close to each other but to maintain a gap therebetween.
  • the one or more guide elements may be based on the magnetic levitation principle by providing an electromagnetic or magnetic field magnetic field, separating the non-rotating part and the rotating part by a small gap, and reducing friction at least in the radial direction of force. It is possible, but not necessary, to have in this situation other contact-based guidance systems that deal with the secondary forces, e.g. B. the axial or tangential forces record.
  • the non-rotating part includes at least one mechanical clutch configured to be mounted on a vehicle to restrict movement of the non-rotating part relative to the vehicle or limited movement of the non-rotating part relative to the vehicle allow.
  • the mechanical coupling using a suspension system such as.
  • a suspension system such as.
  • a mechanical spring a gas or liquid spring, a deformable / flexible component or a passive / active magnetic suspension attached to the chassis.
  • a vehicle may be provided that includes a vehicle body and at least one orbital gear attached to the vehicle body as described above.
  • the vehicle may be configured as a wheelchair or an electric bicycle or a motor vehicle or an electric scooter or a dicycle, a monowheel or a unicycle.
  • the orbital wheel allows the volume within the orbital wheel to be utilized by other components that do not need to rotate, or to allow that volume to remain empty.
  • the orbital wheel allows a reduction of
  • FIG. 1 is a schematic view of an exemplary embodiment of an orbital gear
  • FIG. 2 shows a schematic view of the orbital wheel with the chassis removed
  • FIG. 3 shows a detailed schematic view of the orbital wheel with the chassis removed
  • Figure 4 is a schematic view of the Orbitalrads with a mechanical coupling
  • Figure 5 is a schematic view of a vehicle.
  • Figure 1 is a schematic view of an exemplary embodiment of an orbital gear 1.
  • Figure 2 is a schematic view of the orbital gear 1 with the chassis 3.1 removed.
  • FIG. 3 is a detailed schematic view of the orbital gear 1 with the chassis 3.1 removed.
  • the orbital gear 1 comprises a rotating part 2 and a non-rotating part 3.
  • the rotating part 2 comprises a rim 2.2 and a ground contact element 2.1, such.
  • the magnetic field generating components 2.3 may be distributed uniformly or nonuniformly along an inner circumference of the rim 2.2.
  • the non-rotating part 3 is positioned inside the rotating part 2.
  • the non-rotating part 3 comprises a set of electromagnetic components 3.3, such. B. coils, which can be electrically controlled, which are arranged radially and in the vicinity of the magnetic field generating components 2.3 of the rotating part 2.
  • the electromagnetic components 3.3 are arranged in one or more arcs along the interior of the non-rotating part 3.
  • the one or more bows can be less than 360 degrees of
  • the rotating member 2 and / or the non-rotating member 3 may comprise one or more guide members 4 adapted to restrict an axial or other movement between the rotating member 2 and the non-rotating member 3, but one Allow rotation of the rotating part 2 with respect to the non-rotating part 3.
  • guide elements 4 include (thin-ring) ball bearings, bushes, magnetic couplings or active / passive magnetic levitation systems.
  • the non-rotating part 3 may further include a
  • Processing and control unit 3.4 which is configured to send electrical commands to the electromagnetic components 3.3 to perform a rotational movement.
  • the processing and control unit 3.4 may be further configured to receive electrical commands from other systems or input from a human.
  • the non-rotating part 3 comprises an energy storage device 3.5, the orbital wheel 1 and / or internal or external electrical consumers, such.
  • Energy storage device 3.5 may be a rechargeable or non-rechargeable battery.
  • the non-rotating member 3 may further comprise a one-piece or multi-piece chassis 3.1 containing one or more or all internal components of the non-rotating member 3, e.g. B. the electromagnetic components 3.3, the processing and control unit 3.4 or the energy storage device 3.5, which are attached to the orbital wheel 1, to enclose and / or hold.
  • a one-piece or multi-piece chassis 3.1 containing one or more or all internal components of the non-rotating member 3, e.g. B. the electromagnetic components 3.3, the processing and control unit 3.4 or the energy storage device 3.5, which are attached to the orbital wheel 1, to enclose and / or hold.
  • FIG. 4 is a schematic view of the orbital gear 1 with a mechanical coupling 3.2.
  • the orbital wheel 1 can be attached to a vehicle or other
  • Systems using at least one mechanical coupling 3.2 which may be part of the non-rotating part 3, be attached.
  • the mechanical coupling 3.2 is designed to restrict movement of the non-rotating part 3 with respect to the vehicle, or allows limited movement such.
  • Orbital 1 is a hinged wheel, or other movements for the purpose of stowage, space reduction or separation of Orbitalrads 1 of the vehicle.
  • the mechanical clutch 3.2 using a suspension system such.
  • a suspension system such as mechanical springs, gas or liquid springs, deformable / flexible components or a passive / active magnetic suspension, on the chassis 3.1 attached.
  • the one or more guide elements 4 may be on the
  • Magnetic levitation principle are based by an electromagnetic or magnetic field, whereby the non-rotating part 3 and the rotating part 2 are separated by a small gap, whereby the friction is reduced in at least the radial direction of force. It is possible, but not necessary, to have in this situation further contact-based guidance systems which are concerned with the secondary forces, such as, e.g. As the axial or tangential forces care.
  • the magnetic field creating components 2.3 are magnets arranged in polarity such that all of their north poles or all of their south poles face in the radial direction to the axis of rotation A, or arranged in a Halbach array pattern ,
  • the one or more guide members 4 may be fixed only to the non-rotating part 3 and may include electromagnetic or magnetic components that provide magnetic fields so that the magnetic field generating components 2.3 are either attracted to these magnetic fields or repelled to keep the non-rotating part 3 and the rotating part 2 close to each other but leaving the gap between them.
  • the electromagnetic components 3.3 are configured to generate magnetic fields that interact with the magnetic fields generated by the magnetic field generating components 2.3 are generated to cause the rotating part 2 to rotate relative to the non-rotating part 3.
  • the orbital gear 1 allows a reduction in weight and rotational inertia of driven wheels and at the same time allows the use of the volume within the orbital gear 1 by components that can not or do not rotate, or allows this volume to remain empty to increase a cooling surface. thereby allowing for weight reduction or creation of visually appealing designs.
  • the orbital gear 1 can be used as a driven wheel in vehicles such. B. wheelchairs, electric bicycles, such. B. eBikes or pedelecs, automobiles, electric scooters, dicycles, monowheels, unicycles or other systems are used, which are aimed at the transport of persons or goods.
  • FIG. 5 is a schematic view of a vehicle 5 including a vehicle body 5.1 and a number of orbital wheels 1.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Orbitalrad (1), das ein rotierendes Teil (2) und ein nicht rotierendes Teil (3) umfasst, wobei das nicht rotierende Teil (3) in dem rotierenden Teil (2) positioniert ist, wobei das rotierende Teil eine Felge (2.2) und eine oder mehrere Magnetfeld erzeugende Komponenten (2.3) umfasst, die radial auf der Felge (2.2) auf einer Innenseite davon angeordnet und zu einer Drehachse (A) hin ausgerichtet sind, wobei das nicht rotierende Teil (3) einen Satz elektrisch steuerbarer elektromagnetischer Komponenten (3.3) umfasst, die radial in mindestens einer Kreisbogenform und in Nähe zu den Magnetfeld erzeugenden Komponenten (2.3) des rotierenden Teils (2) angeordnet sind, wobei die elektromagnetischen Komponenten (3.3) konfiguriert sind, um Magnetfelder zu erzeugen, die mit den von den Magnetfeld erzeugenden Komponenten (2.3) generierten Magnetfeldern interagieren, um zu bewirken, dass sich das rotierende Teil (2) relativ zu dem nicht rotierenden Teil (3) dreht.

Description

Beschreibung
Orbitalrad Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Orbitalrad. Hintergrund der Erfindung
Orbitalräder erfordern komplizierte mechanische
Systeme, wodurch sie schwerer herzustellen sind als Standardräder. Des Weiteren erweisen sie sich in der Drehbewegung als weniger effizient als Standard- Speichenräder.
Die US2016/0068056 Al offenbart angetriebene Planetenorbitalradanordnungen und Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb derartiger Anordnungen. Die Anordnungen verwenden reibungsbasierte Komponenten, um ein rotierendes Teil bezüglich eines nicht rotierenden Teils stabil zu halten, wodurch die Reibung und
Abnutzung erhöht werden und der Wirkungsgrad des Systems verringert wird. Des Weiteren erfordert die Anordnung im Laufe der Zeit Verschleißausgleich.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Orbitalrad bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Orbitalrad nach Anspruch 1 gelöst . Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchenangegeben . Gemäß der Erfindung umfasst ein Orbitalrad ein rotierendes Teil und ein nicht rotierendes Teil, wobei das nicht rotierende Teil in dem rotierenden Teil positioniert ist, wobei das rotierende Teil eine Felge und eine oder mehrere ein Magnetfeld erzeugende Komponenten umfasst, die radial auf der Felge auf einer Innenseite davon angeordnet und zu einer Drehachse hin ausgerichtet sind, wobei das nicht rotierende Teil einen Satz elektrisch steuerbarer elektromagnetischer Komponenten umfasst, die radial in mindestens einer Kreisbogenform und in Nähe der Magnetfeld erzeugenden Komponenten des rotierenden Teils angeordnet sind, wobei die elektromagnetischen Komponenten konfiguriert sind, um Magnetfelder zu erzeugen, die mit den durch die Magnetfeld erzeugenden Komponenten generierten Magnetfeldern interagieren, , um zu bewirken, dass sich das rotierende Teil relativ zum nicht rotierenden Teil dreht .
In einer beispielhaften Ausführungsform können die Magnetfeld erzeugenden Komponenten gleichmäßig oder ungleichmäßig entlang eines Innenumfangs der Felge verteilt sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst bzw. umfassen das rotierende Teil und/oder das nicht rotierende Teil ein oder mehrere Führungselemente, die ausgeführt sind, um eine axiale und/oder eine radiale Bewegung zwischen dem rotierenden Teil und dem nicht rotierenden Teil zu beschränken, jedoch eine Drehung des rotierenden Teils relativ zu dem nicht rotierenden Teil gestatten.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst bzw. umfassen das eine oder die mehreren Führungselemente zumindest ein Kugellager und/oder eine Buchse und/oder eine Magnetkupplung und/oder ein Magnetschwebesystem. In einer beispielhaften Ausführungsform können die
Führungselemente um einen Innenumfang des rotierenden Teils verteilt sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der nicht rotierende Teil ferner eine Verarbeitungs- und Steuereinheit, die konfiguriert ist, um elektrische Befehle an die elektromagnetischen Komponenten zu senden.
Die Verarbeitungs- und Steuereinheit kann ferner dazu konfiguriert sein, elektrische Befehle von anderen Systemen oder eine Eingabe von einem Menschen, z. B. über eine Mensch-Maschine-Schnittsteile, zu empfangen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das nicht rotierende Teil ferner eine
Energiespeichervorrichtung, die konfiguriert ist, um das Orbitalrad und/oder interne oder externe elektrische Verbraucher, wie z. B. unter anderem Elektromotoren, mit Energie zu versorgen, und die andere Energiequellen, Lichtsysteme, Verarbeitungs- und Steuereinheiten aufladen kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann es sich bei der Energiespeichervorrichtung um eine Batterie, wiederaufladbar oder nicht wiederaufladbar, handeln. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das nicht rotierende Teil ferner ein einteiliges oder mehrteiliges Chassis, das ausgeführt ist, um eine oder mehrere Komponenten des nicht rotierenden Teils, z. B. die elektromagnetischen Komponenten, die Verarbeitungs- und Steuereinheit, die Energiespeichervorrichtung und eine oder mehrere Führungselemente, die an dem Orbitalrad befestigt sind, zu umschließen und/oder zu halten .
In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Chassis dazu konfiguriert, den Innenumfang des rotierenden Teils abzudecken.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das rotierende Teil ferner ein Bodenkontaktelement, das auf einer außenliegenden Seite der Felge angeordnet ist, z. B. einen Gummireifen.
In einer beispielhaften Ausführungsform sind die
Magnetfeld erzeugenden Komponenten Dauermagneten oder Wicklungen .
In einer beispielhaften Ausführungsform sind die
Magnetfeld erzeugenden Komponenten Magneten, die im Hinblick auf ihre Polarität derart angeordnet sind, dass all ihre Nordpole oder all ihre Südpole in der radialen Richtung zur Drehachse hin zeigen, oder in einem Halbach-Array-Muster angeordnet sind.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist bzw. sind das eine oder die mehreren Führungselemente an dem nicht rotierenden Teil befestigt und umfasst bzw. umfassen elektromagnetische oder magnetische
Komponenten, die dazu konfiguriert sind, Magnetfelder zu schaffen, so dass die Magnetfeld erzeugenden Komponenten von diesen Magnetfeldern entweder angezogen oder abgestoßen werden, um das nicht rotierende Teil und das rotierende Teil nah beieinander zu halten, jedoch einen Spalt zwischen ihnen zu erhalten.
In einer beispielhaften Ausführungsform des Orbitalrads kann bzw. können das eine oder die mehreren Führungselemente auf dem Magnetschwebeprinzip basieren durch Bereitstellung eines elektromagnetischen oder magnetischen Feldes, Trennung des nicht rotierenden Teils und des rotierenden Teils durch einen kleinen Spalt , und Reduzierung einer Reibung zumindesten in der radialen Kraftrichtung . Es ist möglich, aber nicht erforderlich, in dieser Situation weitere kontaktbasierte Führungssysteme zu haben, die sich um die sekundären Kräfte, wie z. B. die axialen oder tangentialen Kräfte, aufnehmen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das nicht rotierende Teil mindestens eine mechanische Kupplung, die dazu konfiguriert ist, an einem Fahrzeug befestigt zu werden, um eine Bewegung des nicht rotierenden Teils bezüglich des Fahrzeugs zu beschränken oder eine eingeschränkte Bewegung des nicht rotierenden Teils bezüglich des Fahrzeugs zu gestatten.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die mechanische Kupplung unter Verwendung eines Aufhängungssystems, wie z. B. einer mechanischen Feder, einer Gas- oder Flüssigkeitsfeder, einer verformbaren/flexiblen Komponente oder einer passiven/aktiven Magnetaufhängung, an dem Chassis befestigt .
In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Fahrzeug bereitstellbar, das eine Fahrzeugkarosserie und mindestens ein an der Fahrzeugkarosserie befestigtes Orbitalrad gemäß obiger Beschreibung umfasst .
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Fahrzeug als ein Rollstuhl oder ein Elektrofahrrad oder ein Kraftfahrzeug oder ein Elektroroller oder ein Dicycle, ein Monowheel oder ein Einrad konfiguriert sein . Das Orbitalrad ermöglicht die Nutzung des Volumens innerhalb des Orbitalrads durch andere Komponenten, die sich nicht drehen müssen, oder ermöglicht, dass dieses Volumen leer bleibt.
Das Orbitalrad gestattet eine Reduzierung der
Komplexität und der Teileanzahl für ein angetriebenes Rad, erhöht den Rollwirkungsgrad aufgrund der Verwendung von reibungsarmen oder reibungslosen Komponenten und erhöht den Leistungswirkungsgrad im
Vergleich zu elektrischen Aktuatoren aus dem Stand der Technik aufgrund reduzierter Teileanzahl und verbessertes Wärmemanagement. Weiterhin geht der Anwendungsumfang der vorliegenden
Erfindung aus der nachstehend erfolgenden detaillierten Beschreibung hervor. Es versteht sich jedoch, dass die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, jedoch lediglich beispielhaft angeführt werden, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Gedankens und des Schutzumfangs der Erfindung für den Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung ersichtlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehend erfolgende detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen, die lediglich beispielhaft sind und somit die vorliegende Erfindung nicht einschränken, besser verständlich; in den Zeichnungen zeigen : Figur 1 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Orbitalrads, Figur 2 eine schematische Ansicht des Orbitalrads mit entferntem Chassis,
Figur 3 eine detaillierte schematische Ansicht des Orbitalrads mit entferntem Chassis,
Figur 4 eine schematische Ansicht des Orbitalrads mit einer mechanischen Kupplung, und
Figur 5 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs.
Übereinstimmende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Orbitalrads 1. Figur 2 ist eine schematische Ansicht des Orbitalrads 1 mit entferntem Chassis 3.1. Figur 3 ist eine detaillierte schematische Ansicht des Orbitalrads 1 mit entferntem Chassis 3.1.
Das Orbitalrad 1 umfasst ein rotierendes Teil 2 und ein nicht rotierendes Teil 3. Das rotierende Teil 2 umfasst eine Felge 2.2 und ein Bodenkontaktelement 2.1, wie z. B. einen Gummireifen, und eine oder mehrere Magnetfeld erzeugende Komponenten 2.3, wie z. B. Permanentmagneten oder Wicklungen ähnlich einem Käfigläufer, die radial an der Felge 2.2 auf einer innenliegenden Seite davon angeordnet und zu einer Drehachse A, die in leerem Raum positioniert sein kann, ausgerichtet sind. Die Magnetfeld erzeugenden Komponenten 2.3 können gleichmäßig oder ungleichmäßig entlang einem Innenumfang der Felge 2.2 verteilt sein. Das nicht rotierende Teil 3 ist innerhalb des rotierenden Teils 2 positioniert . Das nicht rotierende Teil 3 umfasst einen Satz elektromagnetischer Komponenten 3.3, wie z. B. Spulen, die elektrisch gesteuert werden können, die radial und in der Nähe der Magnetfeld erzeugenden Komponenten 2.3 des rotierenden Teils 2 angeordnet sind.
Die elektromagnetischen Komponenten 3.3 sind in einem oder mehreren Bögen entlang dem Inneren des nicht rotierenden Teils 3 angeordnet. Der eine oder die mehreren Bögen können weniger als 360 Grad des
Innenumfangs der Felge 2.2 abdecken. Das rotierende Teil 2 und/oder das nicht rotierende Teil 3 kann bzw. können ein oder mehrere Führungselemente 4 umfassen, die dazu ausgeführt sind, eine axiale oder eine andere Bewegung zwischen dem rotierenden Teil 2 und dem nicht rotierenden Teil 3 zu beschränken, jedoch eine Drehung des rotierenden Teils 2 bezüglich des nicht rotierenden Teils 3 zu gestatten.
Beispiele für Führungselemente 4 sind unter anderem (Dünnring-) Kugellager, Buchsen, Magnetkupplungen oder aktive/passive Magnetschwebesysteme . Das nicht rotierende Teil 3 kann ferner eine
Verarbeitungs- und Steuereinheit 3.4 umfassen, die dazu konfiguriert ist, elektrische Befehle zu den elektromagnetischen Komponenten 3.3 zu senden, um eine Drehbewegung durchzuführen. Die Verarbeitungs- und Steuereinheit 3.4 kann ferner dazu konfiguriert sein, elektrische Befehle von anderen Systemen oder eine Eingabe von einem Menschen zu empfangen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das nicht rotierende Teil 3 eine Energiespeichervorrichtung 3.5, die das Orbitalrad 1 und/oder interne oder externe elektrische Verbraucher, wie z. B. unter anderem Elektromotoren, mit Energie zu versorgen, und die andere Energiequellen, Lichtsysteme, Verarbeitungs- und Steuereinheiten aufladen kann. Bei der
Energiespeichervorrichtung 3.5 kann es sich um eine Batterie, wiederaufladbar oder nicht wiederaufladbar, handeln .
Das nicht rotierende Teil 3 kann ferner ein einteiliges oder mehrteiliges Chassis 3.1 umfassen, das eine oder mehrere oder alle internen Komponenten des nicht rotierenden Teils 3, z. B. die elektromagnetischen Komponenten 3.3, die Verarbeitungs- und Steuereinheit 3.4 oder die Energiespeichervorrichtung 3.5, die an dem Orbitalrad 1 befestigt sind, zu umschließen und/oder zu halten.
Figur 4 ist eine schematische Ansicht des Orbitalrads 1 mit einer mechanischen Kupplung 3.2. Das Orbitalrad 1 kann an einem Fahrzeug oder anderen
Systemen unter Verwendung mindestens einer mechanischen Kupplung 3.2, die Teil des nicht rotierenden Teils 3 sein kann, befestigt sein. Die mechanische Kupplung 3.2 ist dazu ausgeführt, eine Bewegung des nicht rotierenden Teils 3 bezüglich des Fahrzeugs zu beschränken, oder gestattet eine eingeschränkte Bewegung, wie z. B. Lenken, in dem Fall, dass das
Orbitalrad 1 ein angelenktes Rad ist, oder andere Bewegungen zum Zwecke der Verstauung, Platzreduzierung oder Trennung des Orbitalrads 1 von dem Fahrzeug.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Orbitalrads 1 ist die mechanische Kupplung 3.2 unter Verwendung eines Aufhängungssystems, wie z. B. mechanischer Federn, Gas- oder Flüssigkeitsfedern, verformbarer/flexibler Komponenten oder einer passiven/aktiven Magnetaufhängung, an dem Chassis 3.1 befestigt .
Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Orbitalrads 1 kann bzw. können das eine oder die mehreren Führungselemente 4 auf dem
Magnetschwebeprinzip basieren, indem es ein elektromagnetisches oder magnetisches Feld gibt, wodurch das nicht rotierende Teil 3 und das rotierende Teil 2 durch einen kleinen Spalt voneinander getrennt werden, wodurch die Reibung in mindestens der radialen Kraftrichtung reduziert wird. Es ist möglich, jedoch nicht erforderlich, in dieser Situation weitere kontaktbasierte Führungssysteme zu haben, die sich um die sekundären Kräfte, wie z. B. die axialen oder tangentialen Kräfte, kümmern.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die ein Magnetfeld erstellenden Komponenten 2.3 Magneten, die im Hinblick auf ihre Polarität derart angeordnet sind, dass all ihre Nordpole oder all ihre Südpole in der radialen Richtung zur Drehachse A hinzeigen, oder in einem Halbach-Array-Muster angeordnet sind.
In dieser Situation kann bzw. können das eine oder die mehreren Führungselemente 4 lediglich an dem nicht rotierenden Teil 3 befestigt sein und kann bzw. können elektromagnetische oder magnetische Komponenten umfassen, die Magnetfelder schaffen, so dass die Magnetfeld erzeugenden Komponenten 2.3 von diesen Magnetfeldern entweder angezogen oder abgestoßen werden, um das nicht rotierende Teil 3 und das rotierende Teil 2 nah beieinander zu halten, jedoch den Spalt zwischen ihnen zu belassen. Die elektromagnetischen Komponenten 3.3 sind dazu konfiguriert, Magnetfelder zu erzeugen, die mit den Magnetfeldern interagieren, die von den Magnetfeld erzeugenden Komponenten 2.3 generiert werden, um zu bewirken, dass sich das rotierende Teil 2 relativ zu dem nicht rotierenden Teil 3 dreht.
Das Orbitalrad 1 ermöglicht eine Reduzierung von Gewicht und Rotationsträgheiten von angetriebenen Rädern und ermöglicht gleichzeitig die Nutzung des Volumens innerhalb des Orbitalrads 1 durch Komponenten, die sich nicht drehen können oder müssen, oder ermöglicht, dass dieses Volumen leer bleibt, um eine Kühlfläche zu vergrößern, wodurch eine Gewichtsreduzierung oder die Schaffung visuell ansprechender Konstruktionen gestattet wird.
Das Orbitalrad 1 kann als ein angetriebenes Rad in Fahrzeugen, wie z. B. Rollstühlen, Elektrofahrrädern, wie z. B. eBikes oder Pedelecs, Kraftfahrzeugen, Elektrorollern, Dicycles, Monowheels, Einrädern oder anderen Systemen verwendet werden, die auf den Transport von Personen oder Gütern abzielen.
Figur 5 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 5, das eine Fahrzeugkarosserie 5.1 und eine Anzahl an Orbitalrädern 1 umfasst.
Bezugszeichenliste
1 Orbitalrad
2 rotierendes Teil
2.1 Bodenkontaktelement
2.2 Felge
2.3 ein Magnetfeld erstellende Komponente
3 nicht rotierendes Teil
3.1 Chassis
3.2 mechanische Kupplung
3.3 elektromagnetische Komponente
3.4 Verarbeitungs- und Steuereinheit
3.5 Energiespeichervorrichtung
4 Führungselement
5 Fahrzeug
5.1 Fahrzeugkarosserie
A Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Orbitalrad (1), das ein rotierendes Teil (2) und ein nicht rotierendes Teil (3) umfasst, wobei das nicht rotierende Teil (3) in dem rotierenden Teil (2) positioniert ist, wobei das rotierende Teil eine Felge (2.2) und eine oder mehrere Magnetfeld erzeugende
Komponenten (2.3) umfasst, die radial auf der Felge (2.2) auf einer Innenseite davon angeordnet und zu einer Drehachse (A) hin ausgerichtet sind, wobei das nicht rotierende Teil (3) einen Satz elektrisch steuerbarer elektromagnetischer Komponenten (3.3) umfasst, die radial in mindestens einer Kreisbogenform und in Nähe zu den Magnetfeld erzeugenden Komponenten (2.3) des rotierenden Teils (2) angeordnet sind, wobei die elektromagnetischen Komponenten (3.3) konfiguriert sind, um Magnetfelder zu erzeugen, die mit den von den Magnetfeld erzeugenden Komponenten (2.3) generierten Magnetfeldern interagieren, um zu bewirken, dass sich das rotierende Teil (2) relativ zu dem nicht rotierenden Teil (3) dreht.
2. Orbitalrad (1) nach Anspruch 1, wobei das rotierende Teil (2) und/oder das nicht rotierende Teil (3) ein oder mehrere Führungselemente (4) umfasst bzw. umfassen, die ausgeführt sind, um eine axiale oder eine radiale Bewegung zwischen dem rotierenden Teil (2) und dem nicht rotierenden Teil (3) zu beschränken, jedoch eine Drehung des rotierenden Teils (2) relativ zu dem nicht rotierenden Teils (3) gestatten.
3. Orbitalrad (1) nach Anspruch 2, wobei das eine oder die mehreren Führungselemente (4) ein Kugellager und/oder eine Buchse und/oder eine Magnetkupplung und/oder ein Magnetschwebesystem umfasst bzw. umfassen.
4. Orbitalrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das nicht rotierende Teil (3) ferner eine Verarbeitungs- und Steuereinheit (3.4) umfasst, die konfiguriert ist, um elektrische Befehle an die elektromagnetischen Komponenten (3.3) zu senden.
5. Orbitalrad (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das nicht rotierende Teil (3) ferner eine Energiespeichervorrichtung (3.5) umfasst, die konfiguriert ist, um das Orbitalrad (1) mit Energie zu versorgen.
6. Orbitalrad (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das nicht rotierende Teil (3) ferner ein einteiliges oder mehrteiliges Chassis (3.1) umfasst, das ausgeführt ist, um eine oder mehrere Komponenten des nicht rotierenden Teils (3) zu umschließen und/oder zu halten.
7. Orbitalrad (1) nach Anspruch 6, wobei das Chassis (3.1) konfiguriert ist, um den Innenumfang des rotierenden Teils (2) abzudecken.
8. Orbitalrad (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das rotierende Teil (2) ferner ein Bodenkontaktelement (2.1) umfasst, das auf einer außenliegenden Seite der Felge (2.2) angeordnet ist.
9. Orbitalrad (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Magnetfeld erzeugenden Komponenten (2.3) Dauermagneten oder Wicklungen sind.
10. Orbitalrad (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Magnetfeld erzeugenden Komponenten (2.3) Magneten sind, die im Hinblick auf ihre Polarität derart angeordnet sind, dass all ihre Nordpole oder all ihre Südpole in der radialen Richtung zur Drehachse (A) hin zeigen, oder in einem Halbach-Array-Muster angeordnet sind.
11. Orbitalrad (1) nach Anspruch 10, wobei das eine oder die mehreren Führungselemente (4) an dem nicht rotierenden Teil (3) befestigt ist bzw. sind und elektromagnetische oder magnetische Komponenten umfasst bzw. umfassen, die konfiguriert sind, um Magnetfelder zu schaffen, so dass die Magnetfeld erzeugenden
Komponenten (2.3) von diesen Magnetfeldern entweder angezogen oder abgestoßen werden.
12. Orbitalrad (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das nicht rotierende Teil (3) mindestens eine mechanische Kupplung (3.2) umfasst, die konfiguriert ist, um an einem Fahrzeug befestigt zu werden, eine Bewegung des nicht rotierenden Teils (3) bezüglich des Fahrzeugs zu beschränken oder eine eingeschränkte Bewegung des nicht rotierenden Teils (3) bezüglich des Fahrzeugs zu gestatten.
13. Orbitalrad (1) nach Anspruch 12, wobei die mechanische Kupplung (3.2) unter Verwendung eines Aufhängungssystems an dem Chassis (3.1) befestigt ist.
14. Fahrzeug (5), das eine Fahrzeugkarosserie (5.1) und mindestens ein an der Fahrzeugkarosserie (5.1) befestigtes Orbitalrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
15. Fahrzeug (5) nach Anspruch 14, das als ein
Rollstuhl oder ein Elektrofahrrad oder ein Kraftfahrzeug oder ein Elektroroller oder ein Dicycle oder ein Monowheel oder ein Einrad konfiguriert ist.
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