DE102013110334A1

DE102013110334A1 - Drive wheel for a small vehicle, in particular wheelchair

Info

Publication number: DE102013110334A1
Application number: DE201310110334
Authority: DE
Inventors: Fabian Eppler; Harald Kauffmann
Original assignee: Alber GmbH
Current assignee: Alber GmbH
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: DE102013110334B4

Abstract

Es wird ein Antriebsrad für ein Kleinfahrzeug, insbesondere für einen Rollstuhl, bereitgestellt mit einer Radnabe, die ein stationäres Gehäuse (202), das im fahrbereiten Betriebszustand an dem Kleinfahrzeug verdrehfest montierbar ist, und eine gegenüber dem stationären Gehäuse (202) drehbar gelagerte Nabe (201), die im fahrbereiten Betriebszustand gegenüber dem Kleinfahrzeug verdreht werden kann, um das Kleinfahrzeug anzutreiben, aufweist, mit einem einen Rotor (101) und einen Stator (102) aufweisenden elektrischen Nabenmotor, und mit einer Kupplung (300), die in einer ersten Betriebsstellung die Nabe (201) mit dem Rotor (101) koppelt und in einer zweiten Betriebsstellung die Nabe (201) von dem Rotor (101) entkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (300) ein Schaltelement (310) aufweist, das in der Nabe (201) so angeordnet ist, dass es gegenüber der Nabe (201) axial verschiebbar und mit der Nabe (201) drehfest verbunden ist, wobei die Kupplung (300) in einer ersten axialen Stellung des Schaltelements (310) die Nabe (201) mit dem Rotor (101) koppelt und in einer zweiten axialen Stellung des Schaltelements (310) die Nabe (201) von dem Rotor (101) entkoppelt. Die Kupplung (300) weist vorzugsweise einen ersten Magnetring (311) und zweiten Magnetring (312) auf, die einander gegenüberliegend und zueinander verdrehbar angeordnet sind und Magnete aufweisen, die in Umfangsrichtung der Magnetringe (311, 312) in wechselnder Orientierung angeordnet sind.A drive wheel for a small vehicle, in particular for a wheelchair, is provided with a wheel hub which has a stationary housing (202) which can be rotationally mounted on the small vehicle in the runnable operating state, and a hub rotatably mounted relative to the stationary housing (202) ( 201), which can be rotated in the running condition with respect to the small vehicle to drive the small vehicle, comprising, with a rotor (101) and a stator (102) having electric hub motor, and with a clutch (300) in a first Operating position, the hub (201) coupled to the rotor (101) and in a second operating position, the hub (201) decoupled from the rotor (101), characterized in that the coupling (300) has a switching element (310) which in the Hub (201) is arranged so that it is axially displaceable relative to the hub (201) and rotatably connected to the hub (201), wherein the coupling (300) in a first axial position of the switching element (310), the hub (201) coupled to the rotor (101) and in a second axial position of the switching element (310), the hub (201) of the rotor (101) decoupled. The coupling (300) preferably has a first magnetic ring (311) and second magnetic ring (312), which are arranged opposite one another and rotatable relative to one another and have magnets which are arranged in the circumferential direction of the magnetic rings (311, 312) in alternating orientation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsrad für ein Kleinfahrzeug, insbesondere für einen Rollstuhl.The invention relates to a drive wheel for a small vehicle, in particular for a wheelchair.

Die EP 0 528 235 A1 offenbart ein Antriebsrad für einen Rollstuhl der hier in Rede stehenden Art. Ein weiteres Antriebsrad der in Rede stehenden Art ist aus der DE 10 2005 049 012 B3 bekannt. Beide vorstehend genannten Druckschriften gehen auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung beziehungsweise deren Rechtsvorgängerin zurück und zeigen den Gang der technologischen Entwicklung auf dem in Rede stehenden Gebiet.The EP 0 528 235 A1 discloses a drive wheel for a wheelchair of the type in question here. Another drive wheel of the type in question is from the DE 10 2005 049 012 B3 known. Both of the aforementioned publications are based on the applicant of the present application or its predecessor and show the course of technological development in the field in question.

Derartige Antriebsräder sind üblicherweise als große Laufräder ausgeführt, wobei ein Rollstuhl üblicherweise neben zwei derartigen Antriebsrädern noch zwei kleine, nicht angetriebene Laufräder aufweist, die an schwenkbaren Auslegern, Kastoren genannt, gelagert sind. Ein Antriebsrad der hier in Rede stehenden Art weist einen als Nabenmotor ausgeführten Elektromotor auf mit einem Statorteil, der in betriebsbereitem Zustand drehfest mit dem Rollstuhl verbunden ist, und mit einem Rotorteil, der mit den drehbaren Komponenten des Rades, das heißt beispielsweise den Speichen, der Felge und dem Reifen verbunden ist. Wenn der Elektromotor betrieben wird und sich hierbei der Rotorteil gegenüber dem Statorteil dreht, wird der Rollstuhl entsprechend der Drehrichtung angetrieben, wobei durch unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten beziehungsweise Drehrichtungen auch eine Lenkung des Rollstuhls erfolgen kann.Such drive wheels are usually designed as large wheels, a wheelchair usually in addition to two such drive wheels still has two small, non-driven wheels, which are called on pivoting arms, castors, stored. A drive wheel of the type in question has a running as a hub motor electric motor with a stator which is rotatably connected in an operable state to the wheelchair, and with a rotor part, with the rotatable components of the wheel, that is, for example, the spokes, the Rim and the tire is connected. When the electric motor is operated and in this case rotates the rotor part relative to the stator, the wheelchair is driven according to the direction of rotation, which can be done by different rotational speeds or directions of rotation and steering of the wheelchair.

Die Steuerung der beiden Nabenmotoren, die in den beiden Antriebsrädern, eines auf der linken Seite und eines auf der rechten Seite des Rollstuhls angeordnet, vorgesehen sind, kann beispielsweise durch eine am Rollstuhl angebrachte Bedienkonsole mit einem sogenannten Joystick erfolgen. Die Stromversorgung der beiden Nabenmotoren kann durch eine an dem Rollstuhl angebrachte wiederaufladbare Batterie erfolgen. Die Steuerleitungen zur Übermittlung der Steuersignale von der Bedienkonsole zu den Nabenmotoren sowie die Stromversorgungsleitungen können durch eine Drehmomentabstützvorrichtung geführt sein, wie in der EP 0 528 235 A1 dargestellt. Diese Drehmomentabstützvorrichtung bewirkt zusammen mit einer Steckachse, über die das Antriebsrad an dem Rollstuhl gelagert ist, dass sich der Statorteil des Nabenmotors nicht gegenüber dem Rollstuhl verdrehen kann.The control of the two hub motors, which are provided in the two drive wheels, one on the left side and one on the right side of the wheelchair, are provided, for example, by a wheelchair mounted control panel with a so-called joystick. The power supply of the two hub motors can be done by a mounted on the wheelchair rechargeable battery. The control lines for transmitting the control signals from the control console to the hub motors and the power supply lines may be passed through a Drehmomentabstützvorrichtung, as shown in EP 0 528 235 A1 shown. This Drehmomentabstützvorrichtung causes together with a thru axle, via which the drive wheel is mounted on the wheelchair, that the stator of the hub motor can not rotate relative to the wheelchair.

Es ist aus beiden vorstehend genannten Druckschriften bekannt, bei derartigen Antriebsrädern Planetenradgetriebe vorzusehen, die in die Radnabe integriert sind. Bei Antriebsrädern der in Rede stehenden Art ist es zudem üblich, eine Feststellbremse vorzusehen. Diese Feststellbremse ist eine Sicherheitseinrichtung und bewirkt, dass bei einem Stromausfall ein Drehen des Rades nicht möglich ist. In den beiden genannten Druckschriften ist eine Feststellbremse offenbart, bei der durch Federkraft im stromlosen Zustand des Nabenmotors die gewünschte Bremswirkung erzielt wird. Wenn der Elektromotor zum Drehen des Antriebsrades betätigt wird, sorgt eine elektromagnetisch betriebene Vorrichtung dafür, dass die Feststellbremse entgegen der Federkraft gelöst wird.It is known from the above two publications to provide planetary gear drives in such drive wheels, which are integrated in the wheel hub. In drive wheels of the type in question, it is also common to provide a parking brake. This parking brake is a safety device and causes a turning of the wheel is not possible in case of power failure. In the two cited documents a parking brake is disclosed in which by spring force in the de-energized state of the hub motor, the desired braking effect is achieved. When the electric motor for rotating the drive wheel is actuated, an electromagnetically operated device ensures that the parking brake is released against the spring force.

Da allerdings ein derartiger Rollstuhl gegebenenfalls auch ohne Strom bewegt werden können muss, beispielsweise dann, wenn er von einer Hilfsperson geschoben werden soll, muss eine Vorrichtung vorgesehen werden, die ein Schieben des Rollstuhls trotz der Funktion der Feststellbremse ermöglicht.However, since such a wheelchair may need to be able to be moved without power, for example, when it is to be pushed by an assistant, a device must be provided which allows sliding of the wheelchair despite the function of the parking brake.

Bei dem Antriebsrad gemäß der EP 0 528 235 A1 ist zu diesem Zweck eine Kupplung vorgesehen, wie in den 13 bis 15 dargestellt. Die im Zusammenhang mit dem in den 13 bis 15 gezeigten Stand der Technik gemäß der EP 0 528 235 A1 verwendeten Bezugszeichen beziehen sich nur auf diese 13 bis 15 und nicht auf die weiter unten erläuterten 1 bis 12, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die in der EP 0 528 235 A1 beschriebene Kupplung, mittels derer die Drehbarkeit des Rades auch dann, wenn der Motor stromlos ist und die Feststellbremse eingerückt ist, gewährleistet wird, ist axial außerhalb des äußeren drehenden Teils der Radnabe angeordnet und weist eine Mitnehmer-Zahnscheibe 45 auf, zwischen deren Zähnen 45.1 Zähne 46.1 von Kupplungsmitnehmern 46 einrasten können. Die Mitnehmer-Zahnscheibe 45 ist drehfest mit einem Planetenradträger 37 verbunden, welcher das Getriebeausgangselement eines Planetenradgetriebes darstellt. Die Kupplungsmitnehmer 46 sind an der drehbaren Nabe 10 verankert. Wenn die Kupplungsmitnehmer 46 die Stellung gemäß 14 einnehmen, in der die Zähne 46.1 der Kupplungsmitnehmer 46 zwischen den Zähnen 45.1 der Mitnehmer-Zahnscheibe 45 verrastet sind, ist die Nabe 10 drehfest mit dem Getriebeausgang verbunden. In dieser Betriebsstellung verhindert eine als elektromagnetische Federkraftbremse ausgeführte Feststellbremse im stromlosen Zustand des Motors ein Drehen der Nabe 10.In the drive wheel according to the EP 0 528 235 A1 For this purpose, a clutch is provided as in the 13 to 15 shown. In connection with in the 13 to 15 shown prior art according to the EP 0 528 235 A1 Reference numerals used refer only to these 13 to 15 and not on the ones explained below 1 to 12 showing an embodiment of the present invention. The in the EP 0 528 235 A1 described clutch, by means of which the rotation of the wheel, even if the motor is de-energized and the parking brake is engaged, is arranged axially outside the outer rotating part of the wheel hub and has a driver toothed pulley 45 on, between their teeth 45.1 teeth 46.1 of clutch drivers 46 can engage. The driver toothed disc 45 is rotatable with a planet carrier 37 connected, which represents the transmission output element of a planetary gear. The coupling driver 46 are at the rotatable hub 10 anchored. When the clutch driver 46 the position according to 14 take in the teeth 46.1 the coupling driver 46 between the teeth 45.1 the driver toothed disc 45 are locked, is the hub 10 rotatably connected to the transmission output. In this operating position, a parking brake designed as an electromagnetic spring-applied brake prevents the hub from rotating when the motor is de-energized 10 ,

Wenn die Kupplungsmitnehmer 46 die Stellung gemäß 15 einnehmen, in der die Zähne 46.1 der Kupplungsmitnehmer 46 aus den Zwischenräumen zwischen den Zähnen 45.1 der Mitnehmer-Zahnscheibe 45 ausgetreten sind, ist die Nabe 10 von dem Getriebeausgang entkoppelt. In dieser Betriebsstellung kann die Nabe 10 trotz eingerückter Feststellbremse gedreht werden.When the clutch driver 46 the position according to 15 take in the teeth 46.1 the coupling driver 46 from the spaces between the teeth 45.1 the driver toothed disc 45 leaked, is the hub 10 decoupled from the transmission output. In this operating position, the hub 10 be turned despite engaged parking brake.

Die aus der EP 0 528 235 A1 bekannte Kupplung weist eine Vielzahl von Bauteilen auf, die mit hoher Präzision gefertigt werden müssen, was zu erheblichen Produktionskosten führt und eine erhöhte Gefahr von Fehlerquellen beinhaltet. Die Anordnung dieser bekannten Kupplung hat zudem eine große Baubreite zur Folge. Dies ist für den hier relevanten Anwendungszweck der Antriebsräder, nämlich zum Antrieb eines Rollstuhls, besonders nachteilig, da zu breite Rollstühle nicht durch schmale Türen passen. The from the EP 0 528 235 A1 known coupling has a variety of components that must be manufactured with high precision, which leads to significant production costs and involves an increased risk of error sources. The arrangement of this known coupling also has a large width. This is for the relevant application of the drive wheels, namely for driving a wheelchair, particularly disadvantageous because too wide wheelchairs do not fit through narrow doors.

Die DE 10 2005 049 012 B3 schlägt daher bei einem grundsätzlich gleichen Antriebsrad vor, auf eine derartige Kupplung zu verzichten und die Möglichkeit eines Schiebens des Rollstuhls dann, wenn die Nabenmotoren stromlos und die Feststellbremsen aufgrund der Federkraft eingerückt sind, dadurch zu ermöglichen, dass eine Vorrichtung bereitgestellt wird, mittels derer die Feststellbremse entgegen der Federkraft mechanisch gelöst werden kann. Das aus der DE 10 2005 049 012 B3 bekannte Antriebsrad weist allerdings den Nachteil auf, dass beim Schieben des Rollstuhls die Nabe drehfest mit dem Getriebeausgang des Planetenradgetriebes verbunden bleibt und daher alle rotierenden Teile des Nabenmotors einschließlich des Getriebes mit rotiert werden müssen. Durch die Reibung der rotierenden Bauteile, insbesondere der Zahnräder des Planetenradgetriebes, und die Ummagnetisierungsverluste in dem Elektromotor entsteht hierbei ein erhöhter Rollwiderstand. Zudem sind die Betätigungskräfte zum mechanischen Lösen der Feststellbremse entgegen der für eine wirksame Bremsfunktion notwendigen hohen Federkraft unerwünscht hoch.The DE 10 2005 049 012 B3 proposes, therefore, in a basically same drive wheel, to dispense with such a clutch and the possibility of pushing the wheelchair when the hub motors are de-energized and the parking brakes are engaged due to the spring force, thereby providing a device by which the Parking brake against the spring force can be solved mechanically. That from the DE 10 2005 049 012 B3 However, known drive wheel has the disadvantage that when pushing the wheelchair, the hub rotatably connected to the transmission output of the planetary gear remains and therefore all rotating parts of the hub motor including the transmission must be rotated with. Due to the friction of the rotating components, in particular the gears of the planetary gear, and the Ummagnetisierungsverluste in the electric motor in this case creates an increased rolling resistance. In addition, the actuating forces for the mechanical release of the parking brake against the high spring force necessary for an effective braking function are undesirably high.

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die vorstehend erläuterten Nachteile des Standes der Technik auszuräumen und ein Antriebsrad für ein Kleinfahrzeug, insbesondere einen Rollstuhl, der in Rede stehenden Art bereitzustellen, bei dem es möglich ist, mit geringen Produktionskosten und minimierter Fehlergefahr eine Feststellbremse der vorstehend erläuterten Art mit den entsprechenden Sicherheitsmerkmalen bereitzustellen, ein manuelles Schieben trotz der besagten Sicherheitsfunktion zu ermöglichen, den Reibungswiderstand hierbei zu minimieren und dennoch eine geringe Baubreite einzuhalten.The present invention is based on the technical problem of eliminating the above-described disadvantages of the prior art and a drive wheel for a small vehicle, in particular a wheelchair to provide the type in question, in which it is possible, with low production costs and minimized risk of failure a parking brake to provide the above-explained type with the corresponding safety features, to allow a manual sliding despite the said safety function to minimize the frictional resistance while still maintaining a small width.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The solution of this problem is defined in claim 1. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Antriebsrad für ein Kleinfahrzeug, insbesondere für einen Rollstuhl, weist eine Radnabe auf mit einem stationären Gehäuse, das im fahrbereiten Betriebszustand an dem Kleinfahrzeug verdrehfest montierbar ist, und mit einer gegenüber dem stationären Gehäuse drehbar gelagerten Nabe, die im fahrbereiten Betriebszustand gegenüber dem Kleinfahrzeug verdreht werden kann, um das Kleinfahrzeug anzutreiben. Das Antriebsrad verfügt zudem über einen elektrischen Nabenmotor mit einem Rotor und einem Stator sowie über eine Kupplung, die in einer ersten Betriebsstellung die Nabe mit dem Rotor koppelt und in einer zweiten Betriebsstellung die Nabe von dem Rotor entkoppelt. Erfindungsgemäß weist die Kupplung ein Schaltelement auf, das in der Nabe so angeordnet ist, dass es gegenüber der Nabe axial verschiebbar und mit der Nabe drehfest verbunden ist, wobei die Kupplung in einer ersten axialen Stellung des Schaltelements die Nabe mit dem Rotor koppelt und in einer zweiten axialen Stellung des Schaltelements die Nabe von dem Rotor entkoppelt.The drive wheel according to the invention for a small vehicle, in particular for a wheelchair, has a wheel hub with a stationary housing which is rotationally mounted on the small vehicle in the running ready operating state, and with a respect to the stationary housing rotatably mounted hub in the running condition against the small vehicle can be twisted to power the minicar. The drive wheel also has an electric hub motor with a rotor and a stator and a coupling which couples the hub to the rotor in a first operating position and decouples the hub from the rotor in a second operating position. According to the invention, the coupling has a switching element which is arranged in the hub so that it is axially displaceable relative to the hub and rotatably connected to the hub, wherein the coupling in a first axial position of the switching element couples the hub with the rotor and in a second axial position of the switching element, the hub decoupled from the rotor.

Die Kupplung des erfindungsgemäßen Antriebsrades unterscheidet sich somit sowohl hinsichtlich ihrer Anordnung als auch hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion grundlegend von der eingangs erläuterten Kupplung gemäß der EP0528235A1 .The coupling of the drive wheel according to the invention thus differs fundamentally, both in terms of their arrangement and in terms of their construction and their function of the initially described coupling according to the EP0528235A1 ,

Das erfinderische Grundprinzip besteht darin, dass eine Kupplung, welche die Radnabe vom Getriebe und allen hiermit verbundenen Bauteilen löst, als axial verschiebbares Bauteil ausgeführt wird. Eine derartige axial verschiebbare Kupplung kann wesentlich weniger Bauteile als die Kupplung gemäß der EP 0 528 235 A1 aufweisen und zudem innerhalb der Radnabe angeordnet werden. Ohne die Nachteile gemäß dieses Standes der Technik kann somit die Radnabe frei gegenüber den stehenden und für den Antrieb beziehungsweise die Bremsung erforderlichen Komponenten gedreht werden, so dass der Drehwiderstand minimiert ist, und gleichzeitig sind die Anzahl der Bauelemente, die Produktionskosten, die Zahl potentieller Fehlerquellen und die erforderliche Baubreite erheblich verringert.The inventive basic principle is that a coupling which releases the wheel hub from the gearbox and all the components connected thereto is designed as an axially displaceable component. Such axially displaceable coupling can substantially fewer components than the coupling according to the EP 0 528 235 A1 and also be arranged within the wheel hub. Thus, without the drawbacks of this prior art, the wheel hub can be rotated freely with respect to the stationary components required for the drive or braking, so that the rotational resistance is minimized, and at the same time the number of components, the production costs, the number of potential sources of error and significantly reduced the required width.

Die axiale Verschiebung des Schaltelements kann durch Magnetkraft bewirkt werden. Hierzu kann die Kupplung einen ersten Magnetring und einen zweiten Magnetring aufweisen, die einander gegenüberliegend und zueinander verdrehbar angeordnet sind und Magnete aufweisen, die in Umfangsrichtung der Magnetringe in wechselnder Orientierung angeordnet sind. Mit anderen Worten, auf den beiden Magnetringen sind jeweils Magnete so angeordnet, dass sich Nordpol und Südpol in Umfangsrichtung abwechseln.The axial displacement of the switching element can be effected by magnetic force. For this purpose, the clutch may comprise a first magnetic ring and a second magnetic ring, which are arranged opposite one another and rotatable relative to each other and having magnets which are arranged in the circumferential direction of the magnetic rings in alternating orientation. In other words, magnets are respectively arranged on the two magnet rings so that the north pole and the south pole alternate in the circumferential direction.

In einer ersten Stellung der beiden Magnetringe zueinander können sich jeweils ungleichartige Magnetpole einander gegenüber liegen, das heißt immer ein Südpol und ein Nordpol, so dass eine Anziehung der Magnete der Magnetringe stattfindet und hierdurch eine erste axiale Stellung des Schaltelements bewirkt wird.In a first position of the two magnetic rings to each other may be mutually unequal magnetic poles face each other, that is always a south pole and a north pole, so that an attraction of the magnets of the magnetic rings takes place and thereby a first axial position of the switching element is effected.

In einer zweiten Stellung der beiden Magnetringe zueinander, die dadurch erreicht wird, dass ein Magnetring gegenüber dem anderen Magnetring verdreht wird, liegen jeweils zwei gleichartige Magnetpole der Magnetringe einander gegenüber. Mit anderen Worten, es liegt dann jeweils ein Nordpol einem Nordpol gegenüber und ein Südpol einem Südpol. Dies führt zu einer Abstoßung der Magnetringe voneinander und bewirkt eine zweite axiale Stellung des Schaltelements. In a second position of the two magnetic rings to each other, which is achieved in that one magnetic ring is rotated relative to the other magnetic ring, each two identical magnetic poles of the magnetic rings face each other. In other words, there is then a north pole to a north pole and a south pole to a south pole. This leads to a repulsion of the magnetic rings from each other and causes a second axial position of the switching element.

Vorzugsweise ist die erste axiale Stellung des Schaltelements, das heißt diejenige Stellung, in denen die Magnete einander anziehen und daher die Magnetringe dicht beieinander liegen, diejenige Stellung, die bewirkt, dass die Radnabe mit dem Rotor gekoppelt ist. Die zweite axiale Stellung des Schaltelements, das heißt diejenige Stellung, in denen die Magnete einander abstoßen und die Magnetringe daher einen größeren Abstand aufweisen, ist dann diejenige Stellung, die bewirkt, dass die Nabe von dem Rotor entkoppelt ist.Preferably, the first axial position of the switching element, that is, the position in which the magnets attract each other and therefore the magnetic rings are close together, that position which causes the wheel hub is coupled to the rotor. The second axial position of the switching element, that is the position in which the magnets repel each other and therefore the magnetic rings have a greater distance, is then that position which causes the hub to be decoupled from the rotor.

Das Schaltelement der Kupplung kann als Doppelzahnrad ausgeführt sein mit einer Außenverzahnung, über die es mit der Nabe gekoppelt ist, und einer Stirnverzahnung, über die es mit dem Rotor gekoppelt ist.The switching element of the clutch can be designed as a double gear with an external toothing, via which it is coupled to the hub, and a spur toothing, via which it is coupled to the rotor.

Es versteht sich, dass statt der jeweiligen Verzahnungen auch andere geometrische Formen möglich sind wie beispielsweise Feder-/Nutverbindungen, Vielecke und dergleichen.It is understood that instead of the respective toothing other geometric shapes are possible such as spring / groove connections, polygons and the like.

Das erfindungsgemäße Antriebsrad kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein Getriebe aufweisen, das funktional zwischen dem Rotor und dem Schaltelement angeordnet ist. Ein solches Getriebe kann durch ein ein- oder mehrstufiges Planetenradgetriebe realisiert werden, wobei ein als Getriebeausgangselement fungierender Planetenradträger dann, wenn die Nabe mit dem Rotor gekoppelt ist, mit dem Schaltelement in Eingriff ist. Bei der vorstehend erwähnten Stirnverzahnung weist der Planetenradträger dann eine Stirnverzahnung auf, die mit der Stirnverzahnung des Doppelzahnrades kompatibel ist.The drive wheel according to the invention may, in a preferred embodiment, comprise a gear which is functionally arranged between the rotor and the switching element. Such a transmission can be realized by a single- or multi-stage planetary gear, wherein acting as a transmission output member planet carrier when the hub is coupled to the rotor, with the switching element is engaged. In the case of the spur toothing mentioned above, the planet gear carrier then has spur toothing which is compatible with the spur toothing of the double toothed wheel.

Der erste Magnetring kann in dem axial verschiebbaren Schaltelement, beispielsweise einem entsprechenden Doppelzahnrad, fixiert sein. Der zweite Magnetring kann in einem axial feststehenden, jedoch gegenüber der Nabe verdrehbaren Tragring fixiert sein. Der Tragring kann gegenüber der Nabe verdreht werden durch Verdrehen einer Tragplatte. Bei einer topfförmig ausgeführten Nabe kann dann der Tragring zum Inneren der Nabe hin und die Tragplatte kann auf deren Außenseite angeordnet sein.The first magnetic ring can be fixed in the axially displaceable switching element, for example a corresponding double gear wheel. The second magnetic ring can be fixed in an axially fixed, but with respect to the hub rotatable support ring. The support ring can be rotated relative to the hub by turning a support plate. In a pot-shaped executed hub then the support ring to the interior of the hub and the support plate can be arranged on the outside thereof.

Vorzugsweise weist das Antriebsrad zudem eine elektro-mechanische Feststellbremse der eingangs erläuterten Art auf.Preferably, the drive wheel also has an electro-mechanical parking brake of the type described above.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigenAn advantageous embodiment of the invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it

1 eine Schnittdarstellung einer Radnabe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 1 a sectional view of a wheel hub according to an embodiment of the invention,

2A eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z gemäß 1 in einer ersten Betriebsstellung, in der sich eine Feststellbremse in Eingriffsstellung befindet, 2A an enlarged view of the detail Z according to 1 in a first operating position, in which a parking brake is in the engaged position,

2B eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z gemäß 1 in einer zweiten Betriebsstellung, in der die Feststellbremse gelöst ist, 2 B an enlarged view of the detail Z according to 1 in a second operating position in which the parking brake is released,

3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Y gemäß 1, 3 an enlarged view of the detail Y according to 1 .

4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung von Bauteilen im Zusammenhang mit einer Kupplung, 4 an exploded perspective view of components in connection with a coupling,

5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung von Bauteilen im Zusammenhang mit der Kupplung und deren Betätigung, 5 an exploded perspective view of components in connection with the clutch and its operation,

6 eine Schnittansicht von Bauteilen im Zusammenhang mit einer Kupplung und deren Betätigung in einer ersten Betriebsstellung, in der sich die Kupplung in Eingriffsstellung befindet, 6 a sectional view of components in connection with a clutch and its operation in a first operating position, in which the clutch is in the engaged position,

7 eine Schnittansicht gemäß 6 in einer zweiten Betriebsstellung, in der die Kupplung ausgerückt ist, 7 a sectional view according to 6 in a second operating position in which the clutch is disengaged,

8 eine perspektivische Schnittansicht der Betriebsstellung gemäß 6, 8th a perspective sectional view of the operating position according to 6 .

9 eine perspektivische Schnittansicht der Betriebsstellung gemäß 7, 9 a perspective sectional view of the operating position according to 7 .

10 eine perspektivische Ansicht in einer ersten Betätigungsstellung, 10 a perspective view in a first operating position,

11 eine perspektivische Ansicht in einer zweiten Betätigungsstellung, 11 a perspective view in a second operating position,

12 eine perspektivische Ansicht in einer dritten Betätigungsstellung und 12 a perspective view in a third operating position and

die 13 bis 15 eine Kupplung gemäß dem Stand der Technik.the 13 to 15 a coupling according to the prior art.

1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Radnabenantriebs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Einzelheiten einer Feststellbremse sind in den 2A und 2B vergrößert dargestellt. Der Aufbau und die Funktion einer axial verschiebbaren Kupplung werden insbesondere anhand der 3 bis 9 erläutert, die 10 bis 12 dienen insbesondere ergänzend der Erläuterung der Betätigung der Kupplung und einer diesbezüglichen Sicherheitsfunktion. 1 shows a sectional view of a wheel hub drive according to an embodiment the invention. Details of a parking brake are in the 2A and 2 B shown enlarged. The structure and function of an axially displaceable coupling are in particular based on the 3 to 9 explained that 10 to 12 serve in particular supplementing the explanation of the operation of the clutch and a related safety function.

Im Folgenden werden zunächst die Funktion und der Grundaufbau des Radnabenantriebs erläutert. Der in den 1 bis 12 dargestellte Radnabenantrieb entspricht grundsätzlich hinsichtlich Aufbau und Funktion dem eingangs unter Bezug auf die EP 0 528 235 A1 und die DE 10 2005 049 012 B3 erläuterten Stand der Technik. Er dient ebenfalls und in grundsätzlich gleicher Weise als Nabenmotor für den Antrieb eines Kleinfahrzeugs, insbesondere eines Rollstuhls. Das diesbezüglich im Zusammenhang mit dem Stand der Technik Erläuterte gilt entsprechend für den in 1 bis 12 dargestellten Radnabenantrieb. Unterschiede, soweit hier relevant, insbesondere im Zusammenhang mit der Kupplung und ihrer Funktion und Betätigung sowie entsprechender Sicherheitsaspekte werden im Anschluss daran erläutert.In the following, first the function and the basic structure of the wheel hub drive will be explained. The in the 1 to 12 illustrated wheel hub drive basically corresponds in terms of design and function of the above with reference to the EP 0 528 235 A1 and the DE 10 2005 049 012 B3 explained prior art. He also serves and in basically the same way as a hub motor for driving a small vehicle, especially a wheelchair. The explanation in this regard in connection with the prior art applies correspondingly to the in 1 to 12 illustrated wheel hub drive. Differences, as far as relevant here, in particular in connection with the clutch and its function and operation as well as corresponding safety aspects are explained below.

Der Radnabenantrieb weist ein stationäres Bauteil 202 auf, das als Gehäuse ausgeführt ist und in dem die Antriebskomponenten angeordnet sind. Das stationäre Bauteil 202 beziehungsweise stationäre Gehäuse 202 ist drehfest mit dem Statorteil beziehungsweise Stator 102 eines in dem Gehäuse 202 angeordneten Elektromotors verbunden und kann drehfest mit dem Rollstuhl verbunden werden über eine Steckachse 10 und eine Drehmomentabstützung 218. Die Steckachse 10 und die Drehmomentabstützung 218 können zur Montage in an dem Rollstuhl vorgesehene, hier nicht dargestellte, Aufnahmen eingeführt werden. Stromversorgungsleitungen und Steuerleitungen für den in dem Gehäuse angeordneten Elektromotor sind durch die Drehmomentabstützung 218 hindurchgeführt.The wheel hub drive has a stationary component 202 on, which is designed as a housing and in which the drive components are arranged. The stationary component 202 or stationary housing 202 is non-rotatable with the stator or stator 102 one in the housing 202 arranged electric motor connected and can be rotatably connected to the wheelchair via a thru axle 10 and a torque support 218 , The thru axle 10 and the torque support 218 can be introduced for mounting in provided on the wheelchair, not shown here, recordings. Power supply lines and control lines for the electric motor arranged in the housing are provided by the torque support 218 passed.

Das stationäre Gehäuse 202 wird umgriffen von einem drehbaren Element in Form einer Nabe 201, die über Lager 105 auf dem stationären Gehäuse 202 gelagert ist. Stegelemente 211 sind am Außenumfang der Nabe 201 angeordnet und weisen Bohrungen (nicht gezeigt) auf, die zur Aufnahme von Speichen eines Antriebsrades dienen, für das der Radnabenantrieb als Nabenmotor dient.The stationary housing 202 is encompassed by a rotatable element in the form of a hub 201 that over stock 105 on the stationary case 202 is stored. web elements 211 are on the outer circumference of the hub 201 arranged and have holes (not shown), which serve to receive spokes of a drive wheel, for which the wheel hub drive serves as a hub motor.

Der Radnabenantrieb weist ein als Planetenradgetriebe ausgeführtes Getriebe auf. Ein Rotorteil beziehungsweise Rotor 101 des Elektromotors ist mit einer Getriebeeingangswelle 110 drehfest verbunden, welche in dem als Planetenradgetriebe ausgeführten Getriebe die Funktion eines Sonnenrades erfüllt. Der Getriebeausgang wird durch einen Planetenradträger 120 realisiert und ist mit einer Stirnverzahnung 121 versehen.The wheel hub drive has a transmission designed as a planetary gear. A rotor part or rotor 101 the electric motor is connected to a transmission input shaft 110 rotatably connected, which fulfills the function of a sun gear in the gear designed as a planetary gear. The transmission output is through a planet carrier 120 realized and is with a spur toothing 121 Mistake.

Die Nabe 201 weist mittig eine Bohrung 220 mit einer Innenverzahnung 221 auf. Eine Kupplung 300 mit einer zu der Innenverzahnung 221 komplementären Außenverzahnung 301 ist axial verschiebbar in der Bohrung 220 und somit in der Nabe 201 angeordnet, wobei die Innenverzahnung 221 der Bohrung 220 der Nabe 201 mit der Außenverzahnung 301 der Kupplung 300 in Eingriff ist. Auf der dem stationären Gehäuse 202 und damit dem die Funktion des Getriebeausgangs erfüllenden Planetenradträger 120 zugewandten Seite weist die Kupplung 300 eine Stirnverzahnung 321 auf, die zu der Stirnverzahnung 121 des Planetenradträgers 120 als Getriebeausgangselement kompatibel ist.The hub 201 has a hole in the middle 220 with an internal toothing 221 on. A clutch 300 with one to the internal toothing 221 complementary external toothing 301 is axially displaceable in the bore 220 and thus in the hub 201 arranged, with the internal toothing 221 the bore 220 the hub 201 with the external teeth 301 the clutch 300 is engaged. On the stationary housing 202 and thus the function of the transmission output fulfilling planet carrier 120 facing side has the coupling 300 a spur toothing 321 up to the spur toothing 121 of the planet carrier 120 is compatible as transmission output element.

Wenn die Kupplung 300 in der Darstellung gemäß 4 nach links verschoben wird, so dass die Stirnverzahnung 321 der Kupplung 300 in die Stirnverzahnung 121 des Getriebeausgangs eingreift, wird die Nabe 201 drehfest mit dem Elektromotor verbunden. Wird die Kupplung 300 in der Darstellung gemäß 4 nach rechts verschoben, so dass die Stirnverzahnungen 121 und 321 außer Eingriff gelangen, ist die Nabe 201 gegenüber dem Planetenradträger 120 und damit gegenüber dem stationären Gehäuse 202 frei drehbar. Es versteht sich, dass die Innenverzahnung 221 der Bohrung 220 der Nabe 201 in axialer Richtung ausreichend breit bemessen ist, um über den gesamten axialen Verschiebungsweg der Kupplung 300 einen Eingriff der Innenverzahnung 221 mit der Außenverzahnung 301 der Kupplung zu gewährleisten. Es versteht sich zudem, dass dem Fachmann anstatt einer Kombination von Innen- und Außenverzahnung auch andere Geometrien zur Verfügung stehen, um die Kupplung 300 in der Bohrung 220 der Radnabe 201 axial zu führen und gleichzeitig eine Kraftübertragung in Umfangsrichtung zu gewährleisten, beispielsweise Vielkante unterschiedlicher Ausführungen und Varianten mit entsprechenden Stegen und Nuten.When the clutch 300 in the illustration according to 4 is shifted to the left, so that the spur toothing 321 the clutch 300 in the spur toothing 121 engages the transmission output, the hub 201 rotatably connected to the electric motor. Will the clutch 300 in the illustration according to 4 shifted to the right, so that the serrations 121 and 321 is disengaged, is the hub 201 opposite the planet carrier 120 and thus with respect to the stationary housing 202 freely rotatable. It is understood that the internal teeth 221 the bore 220 the hub 201 dimensioned sufficiently wide in the axial direction to over the entire axial displacement path of the coupling 300 an engagement of the internal toothing 221 with the external teeth 301 to ensure the clutch. It is also understood that other geometries are available to the skilled person instead of a combination of internal and external teeth to the clutch 300 in the hole 220 the wheel hub 201 to guide axially and at the same time to ensure power transmission in the circumferential direction, for example, many edges of different designs and variants with corresponding webs and grooves.

Bevor nachfolgend die Kupplung 300 und ihre Funktion und Betätigung näher erläutert werden, wird zunächst zum Zwecke der Vollständigkeit die Feststellbremse des Nabenantriebs erläutert.Before the clutch below 300 and their function and operation are explained in more detail, the parking brake of the hub drive is first explained for the purpose of completeness.

Wie aus einer Zusammenschau von 1 und der vergrößerten Einzelheit Z gemäß den 2A und 2B ersichtlich, ist in dem Rotor 101 des Elektromotors ein Bremselement 401 geführt, das von einem in Rotationsrichtung feststehenden Bremsdruckelement 402 durch die Kraft von Federn 403 gegen einen an einer Innenwand des stationären Gehäuses 202 befestigten Stahlring 230 gedrückt wird. Über den Umfang des Rotors 101 sind mehrere, beispielsweise drei, derartige Ausnehmungen mit entsprechenden Bremselementen 401 vorgesehen. Das Bremsdruckelement 402 ist ringförmig ausgeführt. Die Federn 403 sind so stark ausgeführt, dass bei stromlosem Zustand des Elektromotors der Rotor 101 nicht gegenüber dem Stahlring 230 und damit dem stationären Gehäuse 202 verdreht werden kann. Wenn die Kupplung 300 sich in der oben erläuterten Einrückstellung befindet, das heißt in der Darstellung gemäß 4 so weit nach links verschoben ist, dass die Stirnverzahnung 321 der Kupplung 300 in die Stirnverzahnung 121 des Getriebeausgangs eingreift, wird durch die Feststellbremse in der Stellung gemäß 2A ein Drehen eines an einem Rollstuhl montierten Antriebsrades verhindert. Sollte daher auf einem abschüssigen Weg ein Stromausfall auftreten, würde ein Rollen des Rollstuhls verhindert. Dieser Betriebszustand der Feststellbremse ist in 2A dargestellt.Like from a synopsis of 1 and the enlarged detail Z according to the 2A and 2 B it can be seen in the rotor 101 the electric motor is a brake element 401 guided, that of a fixed in the direction of rotation brake pressure element 402 through the power of springs 403 against one on an inner wall of the stationary housing 202 attached steel ring 230 is pressed. About the circumference of the rotor 101 are several, for example, three, such recesses with corresponding brake elements 401 intended. The Brake pressure element 402 is designed annular. The feathers 403 are designed so strong that when de-energized state of the electric motor, the rotor 101 not opposite the steel ring 230 and thus the stationary housing 202 can be twisted. When the clutch 300 is in the above-explained engagement position, that is, in the illustration according to 4 moved so far to the left, that the spur toothing 321 the clutch 300 in the spur toothing 121 the transmission output is engaged by the parking brake in the position according to 2A prevents rotation of a drive wheel mounted on a wheelchair. Therefore, should a power failure occur on a downhill path, rolling of the wheelchair would be prevented. This operating state of the parking brake is in 2A shown.

Soll demgegenüber ein elektrischer Antrieb des Rollstuhls erfolgen, bewegen Elektromagnete 404 das Bremsdruckelement 402, ausgehend von der Darstellung gemäß 2A, entgegen der Kraft der Federn 403 nach links, so dass das Bremsdruckelement 402 die Stellung gemäß 2B einnimmt. In dieser Stellung werden die Bremselemente 401 nicht gegen den Stahlring 230 gedrückt. Der Rotor 101 kann somit rotieren und nimmt dabei die Bremselemente 401 in seinen Führungsdurchtritten mit.If, on the other hand, an electric drive of the wheelchair takes place, electromagnets move 404 the brake pressure element 402 , starting from the illustration according to 2A , against the force of the springs 403 to the left, leaving the brake pressure element 402 the position according to 2 B occupies. In this position, the brake elements 401 not against the steel ring 230 pressed. The rotor 101 can thus rotate and thereby takes the braking elements 401 in his leadership with.

Soll der Rollstuhl bei ausgeschalteter Stromversorgung der Elektromotoren seiner beiden Antriebsräder, was zwangsläufig die vorstehend erläuterte Stellung der Feststellbremse gemäß 2A zur Folge hat, von Hand geschoben werden, wird die Kupplung gemäß der Darstellung in 4 so weit nach rechts verschoben, dass die Stirnverzahnungen 121 und 321 außer Eingriff gelangen. Die Nabe 201 ist dann gegenüber dem stationären Gehäuse 202 frei drehbar. Beim Drehen der Nabe 201 werden das in dieser Betriebsstellung der Kupplung 300 von der Nabe entkoppelte Getriebe sowie der ebenfalls entkoppelte Rotor 101 nicht mitgedreht. Es treten somit keine dementsprechenden Reibungskräfte und Kräfte durch Ummagnetisierung auf. Das Schieben des Rollstuhls gestaltet sich dadurch besonders leicht.If the wheelchair with switched off power to the electric motors of its two drive wheels, which inevitably the above-described position of the parking brake according to 2A entails to be pushed by hand, the coupling as shown in 4 shifted so far to the right that the serrations 121 and 321 disengage. The hub 201 is then opposite the stationary housing 202 freely rotatable. When turning the hub 201 be that in this operating position of the clutch 300 decoupled from the hub gear and also decoupled rotor 101 not turned. There are thus no corresponding frictional forces and forces due to remagnetization. Pushing the wheelchair is thus particularly easy.

Im Folgenden werden nunmehr der Aufbau und die Betätigung der Kupplung 300 beschrieben.In the following, now the construction and the operation of the clutch 300 described.

Die Kupplung 300 weist ein axial verschiebbares Doppelzahnrad 310 auf mit der bereits erwähnten Außenverzahnung 301 und der ebenfalls bereits erwähnten Stirnverzahnung 321. Die axiale Verschiebung wird in der in den Figuren dargestellten Ausführungsform bewirkt mittels zweier Magnetringe 311, 312, die beide in Umfangsrichtung abwechselnd mit gegenpoligen Magneten bestückt sind. Ein erster Magnetring 311 ist fest mit dem Doppelzahnrad 310 verbunden. Ein zweiter Magnetring 312 ist fest mit einem Tragring 313 verbunden, der über Schraubstifte 315 fest mit einer Tragplatte 500 verbunden ist und hierbei einen definierten axialen Abstand zu der Tragplatte 500 aufweist.The coupling 300 has an axially displaceable double gear 310 on with the already mentioned external toothing 301 and the already mentioned spur toothing 321 , The axial displacement is effected in the embodiment shown in the figures by means of two magnetic rings 311 . 312 , which are both alternately equipped in the circumferential direction with opposite polarity magnets. A first magnetic ring 311 is fixed with the double gear 310 connected. A second magnetic ring 312 is fixed with a support ring 313 connected via screw pins 315 firmly with a support plate 500 is connected and in this case a defined axial distance to the support plate 500 having.

Wenn die beiden Magnetringe 311, 312 in einer koaxialen Lage eine solche Drehstellung zueinander annehmen, dass sich jeweils zwei ungleichnamige Magnetpole gegenüber liegen, das heißt einem Nordpol im ersten Magnetring 311 ein Südpol im zweiten Magnetring 312 gegenüberliegt und einem Südpol im ersten Magnetring 311 ein Nordpol im zweiten Magnetring 312 gegenüberliegt, ziehen sich die beiden Magnetringe 311, 312 an. Diese Stellung ist in den 6 und 8 gezeigt. Wenn die beiden Magnetringe 311, 312 hingegen eine solche Drehstellung zueinander annehmen, dass sich jeweils zwei gleichnamige Magnetpole gegenüber liegen, das heißt einem Nordpol im ersten Magnetring 311 ein Nordpol im zweiten Magnetring 312 gegenüberliegt und einem Südpol im ersten Magnetring 311 ein Südpol im zweiten Magnetring 312 gegenüberliegt, stoßen sich die Magnetringe 311, 312 voneinander ab. Diese Stellung ist in den 7 und 9 gezeigt.If the two magnet rings 311 . 312 assume such a rotational position to each other in a coaxial position, that in each case two unlike magnetic poles are opposite, that is, a north pole in the first magnetic ring 311 a south pole in the second magnet ring 312 opposite and a south pole in the first magnetic ring 311 a north pole in the second magnet ring 312 opposite, pull the two magnetic rings 311 . 312 at. This position is in the 6 and 8th shown. If the two magnet rings 311 . 312 on the other hand assume such a rotational position to each other that each two homonymous magnetic poles are opposite, that is, a north pole in the first magnetic ring 311 a north pole in the second magnet ring 312 opposite and a south pole in the first magnetic ring 311 a south pole in the second magnet ring 312 opposite, the magnetic rings collide 311 . 312 from each other. This position is in the 7 and 9 shown.

Die axiale Lage des zweiten Magnetrings 312 ist fix, da dieser an dem Tragring 313 fixiert ist. Der zweite Magnetring 312 kann allerdings zusammen mit dem Tragring 313 gegenüber der Nabe 201 verdreht werden. Die axiale Lage des ersten Magnetrings 311, der an dem Doppelzahnrad 310 fixiert ist, ist variabel. Der erste Magnetring 311 kann allerdings nicht gegenüber der Nabe 201 verdreht werden, da er an dem Doppelzahnrad 310 fixiert ist und dieses über seine Außenverzahnung 301 und die Innenverzahnung 221 der Bohrung 220 der Nabe 201 verdrehfest in der Nabe 201 geführt ist.The axial position of the second magnet ring 312 is fixed, as this on the support ring 313 is fixed. The second magnetic ring 312 However, together with the support ring 313 opposite the hub 201 to be twisted. The axial position of the first magnetic ring 311 that is at the double gear 310 is fixed, is variable. The first magnetic ring 311 but not opposite the hub 201 be twisted, as he is on the double gear 310 is fixed and this about its external teeth 301 and the internal teeth 221 the bore 220 the hub 201 rotationally fixed in the hub 201 is guided.

Wenn sich die beiden Magnetringe 311, 312 anziehen, dann wird das Doppelzahnrad 310 in die Einrückstellung der Kupplung 300 gemäß den 6 und 8 bewegt, in der die Stirnverzahnung 321 des Doppelzahnrades 310 in die Stirnverzahnung 121 des die Funktion des Getriebeausgangs erfüllenden Planetenradträgers 120 eingreift und damit den Elektromotor und das Getriebe drehfest mit der Nabe 201 verbindet. Wenn sich demgegenüber die beiden Magnetringe 311, 312 abstoßen, dann wird das Doppelzahnrad 310 in die Ausrückstellung der Kupplung 300 gemäß den 7 und 9 bewegt, in der die Stirnverzahnung 321 des Doppelzahnrades 310 aus der Stirnverzahnung 121 des die Funktion des Getriebeausgangs erfüllenden Planetenradträgers 120 austritt und damit den Elektromotor und das Getriebe von der Nabe 201 entkoppelt. Die axiale Verschiebung des Doppelzahnrades 310 wird somit durch eine einfache Verdrehung des zweiten Magnetrings 312 gegenüber dem ersten Magnetring 311 bewirkt.When the two magnet rings 311 . 312 then tighten, then the double gear 310 in the engagement position of the clutch 300 according to the 6 and 8th moves in which the spur gear teeth 321 of the double gear 310 in the spur toothing 121 of the function of the transmission output fulfilling planet carrier 120 engages and thus the electric motor and the gear rotatably with the hub 201 combines. If, in contrast, the two magnetic rings 311 . 312 repel, then the double gear 310 in the disengagement position of the clutch 300 according to the 7 and 9 moves in which the spur gear teeth 321 of the double gear 310 from the spur toothing 121 of the function of the transmission output fulfilling planet carrier 120 exit and thus the electric motor and the transmission of the hub 201 decoupled. The axial displacement of the double gear 310 is thus by a simple rotation of the second magnet ring 312 opposite the first magnetic ring 311 causes.

Die Verdrehung des zweiten Magnetrings 312 erfolgt über die Tragplatte 500, an der der zweite Magnetring 312 über den Tragring 313 und die Schraubstifte 315, die durch die Bohrung 220 in der Nabe 201 verlaufen, befestigt ist. Die Tragplatte 500 ist, wie aus 1 ersichtlich, auf der Außenseite der Nabe 201 angeordnet und kann gegenüber der Nabe 201 über einen vorbestimmten Drehbereich verdreht werden, der so bemessen ist, dass eine ausreichende Verdrehung der beiden Magnetringe 311, 312 zueinander möglich ist, um die zuvor beschriebene Abstoß- und Anziehwirkung zu erzielen. Die Tragplatte 500 wird hierzu auf ihrer nach außen gerichteten Seite so ausgeführt beziehungsweise mit weiteren Bauteilen versehen, dass die beschriebene Verdrehung gegenüber der Nabe 201 leicht von Hand ausgeführt werden kann. The twisting of the second magnet ring 312 takes place via the support plate 500 at the second magnet ring 312 over the support ring 313 and the screw pins 315 passing through the hole 220 in the hub 201 run, is attached. The support plate 500 is how out 1 visible on the outside of the hub 201 arranged and opposite the hub 201 be rotated over a predetermined range of rotation, which is dimensioned such that a sufficient rotation of the two magnetic rings 311 . 312 is possible to each other to achieve the repulsion and attraction effect described above. The support plate 500 For this purpose, it is executed on its outwardly directed side or provided with further components that the described rotation relative to the hub 201 can be easily done by hand.

Im Folgenden werden eine ergänzende Sicherheitsfunktion in Bezug auf diesen Verdrehvorgang, die wahlweise vorgesehen werden kann, sowie diesbezügliche Bauteile beschrieben.In the following, a supplementary safety function with respect to this twisting operation, which can optionally be provided, as well as related components will be described.

Die Magnete der Magnetringe 311, 312 sind so ausgelegt, dass dann, wenn kein nennenswertes Moment an der Stirnverzahnung 121, 321 anliegt, die axiale Verschiebung des ersten Magnetrings 311 und damit der Ausrückvorgang der Kupplung 300 infolge der Abstoßung der Magnete der Magnetringe 311, 312 schon dann erfolgt, wenn der zweite Magnetring 312 nur die Hälfte des gesamten Verdrehweges zurückgelegt hat. Wenn allerdings ein hohes Moment an der Stirnverzahnung 121, 321 anliegt, beispielsweise dann, wenn der Rollstuhl auf einer Gefällestrecke steht, kann die Abstoßkraft der Magnete unter Umständen nicht ausreichend sein, um ein Ausrücken zu bewirken. Würde nun die Tragplatte 500 und damit der Tragring 313 mit dem daran fixierten zweiten Magnetring 312 um den gesamten Verdrehweg gegenüber der Nabe 201 verdreht, so würde die Kupplung 300 dennoch zunächst in der eingerückten Stellung verbleiben. Ein Ausrücken würde unter Umständen erst dann erfolgen, wenn das Moment an der Stirnverzahnung 121, 321 zumindest kurzzeitig wegfällt, beispielsweise durch ein Rütteln oder Rucken des Rollstuhls. Dies kann gegebenenfalls dann unerwünscht sein.The magnets of the magnet rings 311 . 312 are designed so that if no significant moment on the spur gear teeth 121 . 321 is applied, the axial displacement of the first magnetic ring 311 and thus the disengagement of the clutch 300 due to the repulsion of the magnets of the magnetic rings 311 . 312 already done when the second magnet ring 312 only half of the total Verdrehweges has covered. If, however, a high moment on the spur toothing 121 . 321 is applied, for example, when the wheelchair is on a slope, the repulsive force of the magnets may not be sufficient to cause disengagement. Would now the support plate 500 and thus the support ring 313 with the attached second magnetic ring 312 around the entire Verdrehweg opposite the hub 201 twisted, so would the clutch 300 Nevertheless, initially remain in the engaged position. A disengagement would take place under circumstances only if the moment at the spur toothing 121 . 321 at least temporarily eliminated, for example, by shaking or jerking the wheelchair. This may possibly be undesirable then.

Die in Rede stehende Sicherheitsfunktion sieht daher vor, dass der volle Verdrehweg der Tragplatte 500 nur dann möglich ist, wenn die Kupplung 300 nach dem halben Verdrehweg tatsächlich ausrückt. Dies wird durch einen Sicherheitsring 510 erreicht, der über Sicherheitsstifte 511 und Sperrstege 512 verfügt. Der Sicherheitsring 510 wird durch eine Abdeckplatte 550 mittels Federn (nicht gezeigt) in Richtung auf die Nabe 201, das heißt in den Figuren nach links, vorgespannt. Wenn sich der Sicherheitsring 510 in der (bezogen auf die Figuren) linken Endstellung befindet, wie in den 6 und 8 gezeigt, erstrecken sich die Sperrstege 512 in Ringsegmentnuten 520, die auf der Außenseite der Nabe 201 vorgesehen sind. Diese Ringsegmentnuten 520 sind so ausgeführt, dass sie nur den halben Verdrehweg der Tragplatte 500 erlauben. Wenn dann ein Ausrücken der Kupplung 300 infolge der Abstoßkraft der Magnete nicht erfolgt, dann ist ein weiteres Verdrehen des Tragrings 500 über die zweite Hälfte des Verdrehweges nicht möglich.The safety function in question therefore provides that the full Verdrehweg the support plate 500 only possible if the clutch 300 actually turns off after half the Verdrehweg. This is done by a security ring 510 achieved that over safety pins 511 and barrier bars 512 features. The security ring 510 is through a cover plate 550 by means of springs (not shown) in the direction of the hub 201 , ie in the figures to the left, biased. When the security ring 510 in the (on the figures) left end position is, as in the 6 and 8th shown, the barrier webs extend 512 in ring segment grooves 520 on the outside of the hub 201 are provided. These ring segment grooves 520 are designed so that they only half the Verdrehweg the support plate 500 allow. If then a disengagement of the clutch 300 due to the repulsive force of the magnets does not occur, then is a further twisting of the support ring 500 Not possible over the second half of the Verdrehweges.

Wenn allerdings nach der ersten Hälfte des Verdrehweges ein Ausrücken der Kupplung 300 erfolgt, drückt das Doppelzahnrad 310 bei seiner axialen Ausrückbewegung (in den Figuren nach rechts) über die Sicherheitsstifte 511 entgegen den nicht gezeigten Federn den Sicherheitsring 510 ebenfalls nach außen (in den Figuren ebenfalls nach rechts), wodurch die Sperrstege 512 aus den Ringsegmentnuten 520 austreten und somit der volle Verdrehweg der Tragplatte 500 ermöglicht wird. Die jeweiligen Stellungen können signaltechnisch erfasst und mit entsprechenden Warn- oder Anzeigesignale verknüpft werden.If, however, after the first half of Verdrehweges disengagement of the clutch 300 takes place, pushes the double gear 310 in its axial disengagement movement (in the figures to the right) on the safety pins 511 against the springs, not shown, the safety ring 510 also to the outside (in the figures also to the right), whereby the barrier webs 512 from the Ringsegmentnuten 520 emerge and thus the full Verdrehweg the support plate 500 is possible. The respective positions can be detected by signal technology and linked with corresponding warning or display signals.

Die 10 bis 12 zeigen die diesbezügliche Verdrehung der Tragplatte 500. 10 zeigt die Ausgangsstellung, in der die Kupplung 300 eingerückt ist. Die Sperrstege 512 sind in die Ringsegmentnuten 520 eingetaucht. 11 zeigt eine Verdrehung der Tragplatte 500 gegenüber der Nabe 201 im Uhrzeigersinn um den halben Verdrehweg. Die Kupplung 300 ist ausgerückt und hat den Sicherheitsring 510 über die Sicherheitsstifte 511 von der Tragplatte 500 weg bewegt, was aus dem größeren Abstand der beiden Bauteile im direkten Vergleich der Figuren miteinander klar ersichtlich ist. Durch diese Verschiebung sind die Sperrstege 512 aus den Ringsegmentnuten 520 ausgetreten und eine vollständige Verdrehung der Tragplatte 500 gegenüber der Nabe 201 im Uhrzeigersinn bis in die Endstellung gemäß 12 ist möglich.The 10 to 12 show the related rotation of the support plate 500 , 10 shows the starting position in which the clutch 300 is indented. The barrier bars 512 are in the ring segment grooves 520 immersed. 11 shows a rotation of the support plate 500 opposite the hub 201 clockwise about half the Verdrehweg. The coupling 300 is disengaged and has the security ring 510 over the safety pins 511 from the support plate 500 moved away, which is clearly apparent from the greater distance between the two components in a direct comparison of the figures. By this shift are the barrier webs 512 from the Ringsegmentnuten 520 leaked and a complete rotation of the support plate 500 opposite the hub 201 clockwise to the end position according to 12 is possible.

Ein Vergleich der vorliegenden Ausführungsform gemäß den 1 bis 12 mit dem Stand der Technik gemäß der EP 0 528 235 A1 , wie er in den 13 bis 15 dargestellt ist, zeigt unmittelbar die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform, die erheblich weniger Bauteile und Bauraum umfasst. Ein weiterer Vorteil der vorlegenden Ausführungsform gegenüber dem Stand der Technik gemäß der EP 0 528 235 A1 , wie er in den 13 bis 15 dargestellt ist, besteht darin, dass eine Demontage der Antriebsvorrichtung wesentlich einfacher möglich ist. So kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Nabe einfach demontiert werden, ohne dass eine Demontage des Getriebes oder von Bestandteilen des Elektromotors erforderlich ist. Das Getriebe und der Elektromotor sowie die Feststellbremse können als Einheit verbleiben. Bei dem Stand der Technik gemäß der EP 0 528 235 A1 , wie er in den 13 bis 15 dargestellt ist, muss demgegenüber zur Demontage der Radnabe sowohl der Elektromotor als auch das Getriebe zerlegt werden.A comparison of the present embodiment according to the 1 to 12 with the prior art according to the EP 0 528 235 A1 as he is in the 13 to 15 is shown directly shows the advantages of the present embodiment, which includes significantly fewer components and space. Another advantage of the present embodiment over the prior art according to EP 0 528 235 A1 as he is in the 13 to 15 is shown, is that a disassembly of the drive device is much easier possible. Thus, in the present embodiment, the hub can be easily disassembled without disassembly of the transmission or components of the electric motor is required. The transmission and the electric motor and the parking brake can remain as a unit. In the prior art according to the EP 0 528 235 A1 as he is in the 13 to 15 is shown, in contrast, must be disassembled for disassembly of the wheel both the electric motor and the transmission.

Bezüglich des Bauraums ist festzustellen, dass die Kupplung bei dem Stand der Technik gemäß der EP 0 528 235 A1 , wie er in den 13 bis 15 dargestellt ist, zwangsläufig axial außerhalb des Nabenkörpers sitzen muss, um Bauraum für die Hebelelemente zu schaffen, während die Kupplung 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform innerhalb des Nabenkörpers angeordnet sein kann, nämlich in der Stirnwand der topfförmigen Nabe 201.With regard to the installation space, it should be noted that the coupling in the prior art according to the EP 0 528 235 A1 as he is in the 13 to 15 is shown, must necessarily sit axially outside of the hub body to provide space for the lever elements, while the clutch 300 According to the present embodiment may be disposed within the hub body, namely in the end wall of the cup-shaped hub 201 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0528235 A1 [0002, 0004, 0007, 0007, 0007, 0009, 0014, 0015, 0041, 0062, 0062, 0062, 0063] EP 0528235 A1 [0002, 0004, 0007, 0007, 0007, 0009, 0014, 0015, 0041, 0062, 0062, 0062, 0063]
DE 102005049012 B3 [0002, 0010, 0010, 0041] DE 102005049012 B3 [0002, 0010, 0010, 0041]

Claims

Antriebsrad für ein Kleinfahrzeug, insbesondere einen Rollstuhl, mit einer Radnabe, die ein stationäres Gehäuse (202), das im fahrbereiten Betriebszustand an dem Kleinfahrzeug verdrehfest montierbar ist, und eine gegenüber dem stationären Gehäuse (202) drehbar gelagerte Nabe (201), die im fahrbereiten Betriebszustand gegenüber dem Kleinfahrzeug verdreht werden kann, um das Kleinfahrzeug anzutreiben, aufweist, mit einem einen Rotor (101) und einen Stator (102) aufweisenden elektrischen Nabenmotor, und mit einer Kupplung (300), die in einer ersten Betriebsstellung die Nabe (201) mit dem Rotor (101) koppelt und in einer zweiten Betriebsstellung die Nabe (201) von dem Rotor (101) entkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (300) ein Schaltelement (310) aufweist, das in der Nabe (201) so angeordnet ist, dass es gegenüber der Nabe (201) axial verschiebbar und mit der Nabe (201) drehfest verbunden ist, wobei die Kupplung (300) in einer ersten axialen Stellung des Schaltelements (310) die Nabe (201) mit dem Rotor (101) koppelt und in einer zweiten axialen Stellung des Schaltelements (310) die Nabe (201) von dem Rotor (101) entkoppelt.Drive wheel for a small vehicle, in particular a wheelchair, with a wheel hub which has a stationary housing ( 202 ), which is rotationally mountable to the small vehicle in the running-ready operating state, and one with respect to the stationary housing ( 202 ) rotatably mounted hub ( 201 ), which can be rotated in the running operational state with respect to the small vehicle to drive the small vehicle, having a one rotor ( 101 ) and a stator ( 102 ) having an electric hub motor, and with a coupling ( 300 ), which in a first operating position the hub ( 201 ) with the rotor ( 101 ) and in a second operating position the hub ( 201 ) of the rotor ( 101 ) decoupled, characterized in that the coupling ( 300 ) a switching element ( 310 ) located in the hub ( 201 ) is arranged so that it is opposite the hub ( 201 ) axially displaceable and with the hub ( 201 ) is rotatably connected, wherein the coupling ( 300 ) in a first axial position of the switching element ( 310 ) the hub ( 201 ) with the rotor ( 101 ) and in a second axial position of the switching element ( 310 ) the hub ( 201 ) of the rotor ( 101 ) decoupled.

Antriebsrad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verschiebung des Schaltelements (310) durch Magnetkraft bewirkt wird.Drive wheel according to claim 1, characterized in that the axial displacement of the switching element ( 310 ) is effected by magnetic force.

Antriebsrad gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (300) einen ersten Magnetring (311) und zweiten Magnetring (312) aufweist, die einander gegenüberliegend und zueinander verdrehbar angeordnet sind und Magnete aufweisen, die in Umfangsrichtung der Magnetringe (311, 312) in wechselnder Orientierung angeordnet sind, und dass in einer ersten Stellung der beiden Magnetringe (311, 312) zueinander jeweils ungleichartige Magnetpole einander gegenüber liegen, so dass eine Anziehung der Magnete der Magnetringe (311, 312) und damit eine erste axiale Stellung des Schaltelements (310) bewirkt wird, und in einer zweiten Stellung der beiden Magnetringe (311, 312) zueinander jeweils gleichartige Magnetpole der Magnetringe (311, 312) einander gegenüber liegen, so dass eine Abstoßung und damit eine zweite axiale Stellung des Schaltelements (310) bewirkt wird.Drive wheel according to claim 2, characterized in that the coupling ( 300 ) a first magnetic ring ( 311 ) and second magnetic ring ( 312 ) which are arranged opposite one another and rotatable relative to one another and have magnets which are arranged in the circumferential direction of the magnetic rings ( 311 . 312 ) are arranged in alternating orientation, and that in a first position of the two magnetic rings ( 311 . 312 ) are mutually opposite each other dissimilar magnetic poles, so that an attraction of the magnets of the magnetic rings ( 311 . 312 ) and thus a first axial position of the switching element ( 310 ) is effected, and in a second position of the two magnetic rings ( 311 . 312 ) to each other similar magnetic poles of the magnetic rings ( 311 . 312 ) are opposite to each other, so that a repulsion and thus a second axial position of the switching element ( 310 ) is effected.

Antriebsrad gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste axiale Stellung des Schaltelements (310) diejenige Stellung ist, die bewirkt, dass die Nabe (201) mit dem Rotor (101) gekoppelt ist, und dass die zweite axiale Stellung des Schaltelements (310) diejenige Stellung ist, die bewirkt, dass die Nabe (201) von dem Rotor (101) entkoppelt ist.Drive wheel according to claim 3, characterized in that the first axial position of the switching element ( 310 ) is the position that causes the hub ( 201 ) with the rotor ( 101 ), and that the second axial position of the switching element ( 310 ) is the position that causes the hub ( 201 ) of the rotor ( 101 ) is decoupled.

Antriebsrad gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (310) ein Doppelzahnrad (310) ist, das eine Außenverzahnung (301) aufweist, über die es mit der Nabe (201) gekoppelt ist, und eine Stirnverzahnung (321), über die es mit dem Rotor (101) gekoppelt ist.Drive wheel according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the switching element ( 310 ) a double gear ( 310 ) is that an external toothing ( 301 ), via which it is connected to the hub ( 201 ), and a spur toothing ( 321 ), over which it with the rotor ( 101 ) is coupled.

Antriebsrad gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Getriebe aufweist, das funktional zwischen dem Rotor (101) und dem Schaltelement (310) angeordnet ist.Drive wheel according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that it comprises a gear which is functional between the rotor ( 101 ) and the switching element ( 310 ) is arranged.

Antriebsrad gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein ein- oder mehrstufiges Planetenradgetriebe ist und einen als Getriebeausgangselement fungierenden Planetenradträger (120) aufweist, der dann, wenn die Nabe (201) mit dem Rotor (101) gekoppelt ist, mit dem Schaltelement (310) in Eingriff ist.Drive wheel according to claim 6, characterized in that the transmission is a single or multi-stage planetary gear and acting as a transmission output element planet carrier ( 120 ), which, when the hub ( 201 ) with the rotor ( 101 ) is coupled to the switching element ( 310 ) is engaged.

Antriebsrad gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Magnetring (311) in dem axial verschiebbaren Schaltelement (310) fixiert ist und dass der zweite Magnetring (312) in einem axial feststehenden, jedoch gegenüber der Nabe (201) verdrehbaren Tragring (313) fixiert ist.Drive wheel according to one of the preceding claims 3 to 7, characterized in that the first magnetic ring ( 311 ) in the axially displaceable switching element ( 310 ) and that the second magnetic ring ( 312 ) in an axially fixed but opposite the hub ( 201 ) rotatable support ring ( 313 ) is fixed.

Antriebsrad gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (313) gegenüber der Nabe (201) verdrehbar ist durch Verdrehen einer Tragplatte (500), wobei die Nabe (201) topfförmig ausgeführt ist und der Tragring (313) zur Innenseite der topfförmigen Nabe (201) hin und die Tragplatte (500) auf deren Außenseite angeordnet ist.Drive wheel according to claim 7, characterized in that the support ring ( 313 ) opposite the hub ( 201 ) is rotatable by rotating a support plate ( 500 ), whereby the hub ( 201 ) is executed pot-shaped and the support ring ( 313 ) to the inside of the cup-shaped hub ( 201 ) and the support plate ( 500 ) is arranged on the outside thereof.

Antriebsrad gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine elektro-mechanische Feststellbremse aufweist.Drive wheel according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an electro-mechanical parking brake.