DE102019132820A1 - Vehicle and drive platform therefor - Google Patents

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Marcel Philipp Mayer
Jannick Dominik Herbert Altherr
Tomas Smetana
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Antriebsplattform für ein Fahrzeug, welches omnidirektional und somit in eine beliebige Richtung innerhalb einer Fahrtebene steuerbar ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein automatisiertes Landfahrzeug (Automated Ground Vehicle) handeln. Die Antriebsplattform umfasst mindestens eine Antriebseinheit (02) mit mindestens zwei individuell antreibbaren Rädern (04). Die Antriebseinheit (02) ist um eine vertikale Achse drehbar. Die Antriebsplattform umfasst weiterhin eine steuerbare Drehsperre (11) zum temporären Sperren einer Drehbewegung der Antriebseinheit (02) um die vertikale Achse. Zudem umfasst die Antriebsplattform mindestens zwei Schwenkräder (03) zur Fahrzeugstabilisierung. Die mindestens zwei Schwenkräder (03) sind jeweils um eine eigene Radachse und um eine eigene vertikale Achse drehbar. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Antriebsplattform.The present invention initially relates to a drive platform for a vehicle which is omnidirectional and thus controllable in any direction within a travel level. The vehicle can be, for example, an automated land vehicle (Automated Ground Vehicle). The drive platform comprises at least one drive unit (02) with at least two individually drivable wheels (04). The drive unit (02) can be rotated about a vertical axis. The drive platform also comprises a controllable turnstile (11) for temporarily locking a rotational movement of the drive unit (02) about the vertical axis. In addition, the drive platform comprises at least two swivel wheels (03) for stabilizing the vehicle. The at least two swivel wheels (03) can each be rotated about their own wheel axis and about their own vertical axis. The invention also relates to a vehicle with a drive platform.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine Antriebsplattform für ein Fahrzeug, welches omnidirektional und somit in eine beliebige Richtung innerhalb einer Fahrtebene steuerbar ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein automatisiertes Landfahrzeug (Automated Ground Vehicle) handeln. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Antriebsplattform.The present invention initially relates to a drive platform for a vehicle which is omnidirectional and thus controllable in any direction within a travel level. The vehicle can be, for example, an automated land vehicle (Automated Ground Vehicle). The invention also relates to a vehicle with a drive platform.

Die US 3,876,255 lehrt ein Rad, welches auch als Mecanum-Rad bekannt ist. Dieses Rad erlaubt einem damit ausgestatteten Fahrzeug omnidirektionale Fahrmanöver, ohne mit einer mechanischen Lenkung ausgestattet sein zu müssen. Wenn jedoch eines der Räder den Bodenkontakt verliert, ist das Fahrzeug instabil und bewegt sich in eine ungewünschte Richtung.The U.S. 3,876,255 teaches a wheel, which is also known as the Mecanum wheel. This wheel allows a vehicle equipped with it to perform omnidirectional driving maneuvers without having to be equipped with mechanical steering. However, if one of the wheels loses contact with the ground, the vehicle will be unstable and will move in an undesirable direction.

Die US 9,823,659 B2 zeigt ein Motorsystem, welches einen Lenkmotor mit einem ersten Rotor umfasst, welcher in einem ersten Stator positioniert ist. Der Lenkmotor ist dazu ausgebildet, den ersten Rotor um eine Lenkachse zu drehen. Das Motorsystem umfasst zudem einen Traktionsmotor mit einem zweiten Stator, welcher in einem zweiten Rotor positioniert ist. Der zweite Rotor weist eine Traktionsfläche auf, die ein Rad definiert. Der Traktionsmotor ist dazu ausgebildet, den zweiten Rotor um eine Rollachse zu drehen. Der Traktionsmotor ist in einer Öffnung im ersten Rotor positioniert. Das Motorsystem umfasst zudem eine Achse, die koaxial zum zweiten Rotor positioniert und mit dem ersten Rotor derart gekoppelt ist, dass sich der Traktionsmotor um die Lenkachse dreht, während sich der Lenkmotor mit dem ersten Rotor um die Lenkachse dreht.The US 9,823,659 B2 Figure 12 shows a motor system comprising a steering motor with a first rotor positioned in a first stator. The steering motor is designed to rotate the first rotor about a steering axis. The motor system also includes a traction motor with a second stator positioned in a second rotor. The second rotor has a traction surface that defines a wheel. The traction motor is designed to rotate the second rotor about a roll axis. The traction motor is positioned in an opening in the first rotor. The motor system also includes an axle positioned coaxially with the second rotor and coupled to the first rotor such that the traction motor rotates about the steering axis while the steering motor rotates with the first rotor about the steering axis.

Aus der US 6,491,127 B1 ist eine Antriebssystembasis bzw. Antriebsplattform bekannt, die beispielsweise für einen mobilen Roboter verwendet werden kann. Die Antriebssystembasis weist mehrere Lenkrollen auf. Jedes Rad umfasst einen eigenen ersten Motor zum unabhängigen Antreiben und einen eigenen zweiten Motor zum unabhängigen Lenken. Jedes Rad ist drehbar und schwenkbar in einem separaten Radmodul gelagert, welches sowohl den jeweiligen Antriebsmotor als auch den jeweiligen Lenkmotor enthält. Alle Radmodule auf der Basis sind gleich ausgebildet und austauschbar. Die beiden Motoren jedes Moduls sind aus Gründen der Kompaktheit in vertikaler Anordnung nebeneinander montiert. Jedes Radmodul enthält eine Aufhängung, mit der sich das jeweilige Rad vertikal und unabhängig von der Basis bewegen kann.From the US 6,491,127 B1 a drive system base or drive platform is known which can be used, for example, for a mobile robot. The drive system base has multiple castors. Each wheel has its own first motor for independent driving and its own second motor for independent steering. Each wheel is rotatably and pivotably mounted in a separate wheel module, which contains both the respective drive motor and the respective steering motor. All wheel modules on the base are designed in the same way and are interchangeable. The two motors of each module are mounted side by side in a vertical arrangement for reasons of compactness. Each wheel module contains a suspension with which the respective wheel can move vertically and independently of the base.

Ein Nachteil der oben genannten Antriebe besteht darin, dass je Rad ein Antriebsmotor und ein Lenkmotor für eine omnidirektionale Manövrierbarkeit notwendig sind, was zu einer großen Anzahl an Motoren im Fahrzeug führt.A disadvantage of the above-mentioned drives is that a drive motor and a steering motor are necessary for each wheel for omnidirectional maneuverability, which leads to a large number of motors in the vehicle.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine Antriebsplattform für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welche einen Antrieb in eine beliebige Richtung ermöglicht und nur wenige Motoren benötigt.Based on the prior art, the object of the present invention is to provide a drive platform for a vehicle which enables drive in any direction and requires only a few motors.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsplattform gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein Fahrzeug gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10.The stated object is achieved by a drive platform according to the attached claim 1 and by a vehicle according to the attached independent claim 10.

Die erfindungsgemäße Antriebsplattform bildet eine Komponente eines Fahrzeuges und weist Funktionen eines Fahrgestelles und eines Antriebes auf. Auf der Antriebsplattform kann beispielsweise eine Personenkabine oder ein Transportcontainer angeordnet werden.The drive platform according to the invention forms a component of a vehicle and has the functions of a chassis and a drive. For example, a passenger cabin or a transport container can be arranged on the drive platform.

Die erfindungsgemäße Antriebsplattform umfasst mindestens eine Antriebseinheit mit mindestens zwei individuell antreibbaren Rädern. Die Antriebseinheit kann auch als Dual-Drive-Unit bezeichnet werden. Die Antriebseinheit ist um eine vertikale Achse drehbar. Wird die Antriebseinheit um die vertikale Achse gedreht, so werden auch die mindestens zwei Räder gemeinsam mit Antriebseinheit geschwenkt. Die Antriebseinheit ist vollständig um die vertikale Achse drehbar, sodass sie um einen Drehwinkel von bevorzugt mehr als 360° um die vertikale Achse drehbar ist. Die Antriebseinheit kann beispielsweise auch mit vier der individuell antreibbaren Räder ausgeführt sein, wobei beispielsweise zwei Paare der Räder gegenüberliegend angeordnet sind. Auch kann die Antriebseinheit weitere nicht antreibbare Räder oder nicht individuell antreibbare Räder umfassen. Auch können die individuell antreibbaren Räder jeweils als ein Zwillingsrad bzw. Zwillingsreifen ausgebildet sein. Bevorzugt umfasst die Antriebseinheit genau zwei der individuell antreibbaren Räder.The drive platform according to the invention comprises at least one drive unit with at least two individually drivable wheels. The drive unit can also be referred to as a dual drive unit. The drive unit can be rotated around a vertical axis. If the drive unit is rotated about the vertical axis, the at least two wheels are also pivoted together with the drive unit. The drive unit is completely rotatable about the vertical axis, so that it can be rotated about the vertical axis by an angle of rotation of preferably more than 360 °. The drive unit can, for example, also be designed with four of the individually drivable wheels, for example two pairs of wheels being arranged opposite one another. The drive unit can also comprise further non-drivable wheels or non-individually drivable wheels. The individually drivable wheels can also each be designed as a twin wheel or twin tire. The drive unit preferably comprises exactly two of the individually drivable wheels.

Die erfindungsgemäße Antriebsplattform umfasst weiterhin eine steuerbare Drehsperre zum temporären Sperren einer Drehbewegung der Antriebseinheit um die vertikale Achse. Somit ist die Drehbarkeit der Antriebseinheit um die vertikale Achse sperrbar, d .h. beeinflussbar. Die Drehbarkeit der Antriebseinheit um die vertikale Achse kann freigegeben sein, sodass sich die Antriebseinheit frei um die vertikale Achse drehen kann. Die Drehbarkeit der Antriebseinheit um die vertikale Achse kann gesperrt sein, sodass sich die Antriebseinheit nicht um die vertikale Achse drehen kann. Die steuerbare Drehsperre kann auch als Central Locking System bezeichnet werden. Die Drehbarkeit der Antriebseinheit um die vertikale Achse ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie entweder frei oder durch die Drehsperre gesperrt ist. Die Drehbarkeit der Antriebseinheit um die vertikale Achse ist bevorzugt antriebslos, sodass sie nicht durch einen Antrieb bewirkt werden kann.The drive platform according to the invention further comprises a controllable turnstile for temporarily locking a rotary movement of the drive unit about the vertical axis. Thus the rotatability of the drive unit around the vertical axis can be blocked, i. E. influenceable. The rotatability of the drive unit about the vertical axis can be released so that the drive unit can rotate freely about the vertical axis. The rotatability of the drive unit about the vertical axis can be blocked so that the drive unit cannot rotate about the vertical axis. The controllable turnstile can also be referred to as a central locking system. The rotatability of the drive unit about the vertical axis is preferably designed so that it is either free or blocked by the turnstile. The rotatability of the drive unit around the vertical Axis is preferably non-drive so that it cannot be caused by a drive.

Die erfindungsgemäße Antriebsplattform umfasst weiterhin mindestens zwei, bevorzugt jedoch mindestens drei Schwenkräder zur Fahrzeugstabilisierung. Die mindestens zwei Räder der Antriebseinheit erlauben allein noch keinen sicheren Stand der Antriebsplattform bzw. des die Antriebsplattform umfassenden Fahrzeuges. Die mindestens zwei Räder der Antriebseinheit erlauben gemeinsam mit den mindestens zwei Schwenkrädern einen sicheren Stand der Antriebsplattform bzw. des die Antriebsplattform umfassenden Fahrzeuges. Die mindestens zwei Schwenkräder sind jeweils um eine eigene Radachse und um eine eigene vertikale Achse drehbar bzw. schwenkbar. Die Drehbarkeit um die eigene Radachse ist frei. Auch die Drehbarkeit um die vertikale Achse ist frei und bevorzugt um beliebig mehr als 360° möglich.The drive platform according to the invention furthermore comprises at least two, but preferably at least three swivel wheels for vehicle stabilization. The at least two wheels of the drive unit alone do not allow the drive platform or the vehicle comprising the drive platform to stand in a safe position. The at least two wheels of the drive unit, together with the at least two swivel wheels, allow the drive platform or the vehicle comprising the drive platform to stand securely. The at least two swivel wheels can each be rotated or pivoted about their own wheel axis and about their own vertical axis. The rotation around its own wheel axis is free. The rotatability about the vertical axis is also possible and preferably by any more than 360 °.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsplattform besteht darin, dass sie den omnidirektionalen Antrieb eines Fahrzeuges erlaubt und hierfür nur zwei Motoren notwendig sind. Die Ausrichtung der Antriebsplattform bzw. des die Antriebsplattform umfassenden Fahrzeuges ist durch die beiden Motoren in Kombination mit der steuerbaren Drehsperre möglich.A particular advantage of the drive platform according to the invention is that it allows the omnidirectional drive of a vehicle and only two motors are required for this. The alignment of the drive platform or the vehicle comprising the drive platform is possible using the two motors in combination with the controllable turnstile.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform umfasst die mindestens eine Antriebseinheit zwei Motoren. Die beiden Motoren sind jeweils zum individuellen Antrieb eines der mindestens zwei Räder der Antriebseinheit ausgebildet. Die beiden Motoren weisen bevorzugt eine gemeinsame Achse auf. Die Motoren sind bevorzugt jeweils durch einen Radnabenmotor gebildet, welcher mit dem jeweiligen Rad eine Einheit bildet. Die Radnabenmotoren können jeweils ein Getriebe aufweisen oder für einen getriebelosen Direktantrieb ausgebildet sein. Alternativ bevorzugt sind die Motoren jeweils über ein Riemengetriebe mit dem jeweiligen Rad verbunden.In preferred embodiments of the drive platform according to the invention, the at least one drive unit comprises two motors. The two motors are each designed to individually drive one of the at least two wheels of the drive unit. The two motors preferably have a common axis. The motors are preferably each formed by a wheel hub motor which forms a unit with the respective wheel. The wheel hub motors can each have a gear or be designed for a gearless direct drive. Alternatively, the motors are preferably each connected to the respective wheel via a belt drive.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform weisen die mindestens zwei Räder der Antriebseinheit eine gemeinsame Radachse auf. Somit rotieren die mindestens zwei Räder um eine gemeinsame Achse und sind grundsätzlich in dieselbe Richtung ausgerichtet. Die mindestens zwei Räder sind auf der gemeinsamen Radachse bevorzugt nebeneinander und beabstandet angeordnet. Die mindestens zwei Räder sind bevorzugt gleich.In preferred embodiments of the drive platform according to the invention, the at least two wheels of the drive unit have a common wheel axle. The at least two wheels thus rotate around a common axis and are basically oriented in the same direction. The at least two wheels are preferably arranged next to one another and spaced apart on the common wheel axle. The at least two wheels are preferably the same.

Die vertikale Achse, um welche die Antriebseinheit drehbar ist, schneidet bevorzugt die gemeinsame Radachse. Die vertikale Achse, um welche die Antriebseinheit drehbar ist, schneidet die gemeinsame Radachse in einer nominellen Stellung bevorzugt in einem rechten Winkel. Die vertikale Achse, um welche die Antriebseinheit drehbar ist, schneidet die gemeinsame Radachse in einer nominellen Stellung bevorzugt in einem rechten Winkel mittig zwischen den beiden Rädern.The vertical axis about which the drive unit can be rotated preferably intersects the common wheel axis. The vertical axis, about which the drive unit is rotatable, intersects the common wheel axis in a nominal position, preferably at a right angle. The vertical axis, about which the drive unit is rotatable, intersects the common wheel axis in a nominal position, preferably at a right angle, centrally between the two wheels.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform ist die gemeinsame Radachse um eine senkrecht zur gemeinsamen Radachse angeordnete horizontal ausgerichtete Achse schwenkbar, sodass sich die Radachse mit den mindestens zwei Rädern an Bodenunebenheiten anpassen kann und die mindestens zwei Räder immer Bodenkontakt haben. Diese Schwenkbarkeit kann auch als Tilting bezeichnet werden. In der nominellen Stellung ist die Radachse horizontal ausgerichtet.In preferred embodiments of the drive platform according to the invention, the common wheel axis can be pivoted about a horizontally aligned axis perpendicular to the common wheel axis, so that the wheel axis with the at least two wheels can adapt to uneven ground and the at least two wheels always have contact with the ground. This pivotability can also be referred to as tilting. In the nominal position, the wheel axle is aligned horizontally.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform umfasst die Antriebseinheit mindestens eine Bremse zum individuellen Bremsen jeweils eines der mindestens zwei Räder. Die mindestens eine Bremse ist bevorzugt steuerbar; insbesondere elektrisch steuerbar. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform umfasst die Antriebseinheit zwei Bremsen, welche jeweils zum individuellen Bremsen eines der beiden Räder ausgebildet sind. Somit ist jedem der beiden Räder eine der beiden Bremsen zugeordnet. Die mindestens eine Bremse ist bevorzugt jeweils durch eine Friktionsbremse oder durch eine Rekuperationsbremse gebildet.In preferred embodiments of the drive platform according to the invention, the drive unit comprises at least one brake for braking one of the at least two wheels individually. The at least one brake is preferably controllable; in particular electrically controllable. In further preferred embodiments of the drive platform according to the invention, the drive unit comprises two brakes, which are each designed to individually brake one of the two wheels. Thus, one of the two brakes is assigned to each of the two wheels. The at least one brake is preferably each formed by a friction brake or a recuperation brake.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform umfassen eine Federung, welche zwischen die Antriebseinheit und ein Fahrgestell der Antriebsplattform eingespannt ist. Aufgrund der Federung ist der Abstand zwischen der gemeinsamen Radachse bzw. den Rädern und dem Fahrgestell veränderbar, wobei diese Abstandsänderung federbelastet ist, sodass gewährleistet ist, dass die Räder auch bei Bodenunebenheiten immer einen Bodenkontakt haben. Bei der Federung handelt es sich bevorzugt um eine Druckfeder. Die Federung ist bevorzugt in der vertikalen Achse, um welche die Antriebseinheit drehbar ist, angeordnet. Die Federung ist bevorzugt durch ein Federbein gebildet.Preferred embodiments of the drive platform according to the invention comprise a suspension which is clamped between the drive unit and a chassis of the drive platform. Due to the suspension, the distance between the common wheel axle or the wheels and the chassis can be changed, this change in distance being spring-loaded, so that it is ensured that the wheels always have contact with the ground even when the ground is uneven. The suspension is preferably a compression spring. The suspension is preferably arranged in the vertical axis about which the drive unit can be rotated. The suspension is preferably formed by a strut.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform ist die Antriebseinheit an einer vertikalen Säule am Fahrgestell aufgehängt. Die Säule ist in der vertikalen Achse, um welche die Antriebseinheit drehbar ist, angeordnet. Die Säule und die Federung sind bevorzugt koaxial angeordnet. Die Federung wirkt bevorzugt in der Achse der vertikalen Säule. Die Länge der Säule ist bevorzugt veränderbar, wobei diese Längenveränderung durch die Federung federbelastet ist. In preferred embodiments of the drive platform according to the invention, the drive unit is suspended from a vertical column on the chassis. The column is arranged in the vertical axis about which the drive unit is rotatable. The column and the suspension are preferably arranged coaxially. The suspension acts preferably in the axis of the vertical column. The length of the column can preferably be changed, this change in length being spring-loaded by the suspension.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform ist die Antriebseinheit bezogen auf eine Fahrtebene der Antriebsplattform mittig angeordnet, wobei die mindestens zwei Schwenkräder bezogen auf die Fahrtebene um die Antriebseinheit herum verteilt sind. Bei der Fahrtebene handelt es sich um diejenige Ebene, in welcher die Antriebsplattform bzw. das Fahrzeug bewegt werden kann. Die Fahrtebene wird somit durch den Boden definiert. Die Fahrtebene umfasst alle möglichen Fahrtrichtungen. Das Fahrgestell ist bezogen auf seine flächige Ausdehnung bevorzugt parallel zur Fahrtebene ausgerichtet. Die Schwenkräder sind bevorzugt am Fahrgestell befestigt.In preferred embodiments of the drive platform according to the invention, the drive unit is arranged centrally in relation to a travel plane of the drive platform, the at least two swivel wheels being distributed around the drive unit in relation to the travel plane. The travel level is the level in which the drive platform or the vehicle can be moved. The driving plane is thus defined by the ground. The driving level includes all possible driving directions. The chassis is preferably aligned parallel to the driving plane in relation to its two-dimensional extent. The swivel wheels are preferably attached to the chassis.

Das Fahrgestell weist eine flächige Ausdehnung auf, welche bevorzugt rechteckförmig ist. Die Antriebsplattform umfasst bevorzugt vier der Schwenkräder, wobei die vier Schwenkräder jeweils an einer der vier Ecken des rechteckförmigen Fahrgestelles angeordnet sind.The chassis has a two-dimensional extension, which is preferably rectangular. The drive platform preferably comprises four of the swivel wheels, the four swivel wheels each being arranged at one of the four corners of the rectangular chassis.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform umfasst die Antriebseinheit Sensoren zur Messung von Rotationen der einzelnen Räder. Die Sensoren sind bevorzugt jeweils zur Messung eines Drehwinkeln oder einer Drehgeschwindigkeit des jeweiligen Rades ausgebildet.In preferred embodiments of the drive platform according to the invention, the drive unit comprises sensors for measuring the rotations of the individual wheels. The sensors are preferably each designed to measure an angle of rotation or a speed of rotation of the respective wheel.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform umfassen einen Sensor zur Messung einer Rotation der Antriebseinheit um die vertikale Achse. Dieser Sensor ist bevorzugt zur Messung eines absoluten Drehwinkels der Antriebseinheit um die vertikale Achse ausgebildet.Preferred embodiments of the drive platform according to the invention comprise a sensor for measuring a rotation of the drive unit about the vertical axis. This sensor is preferably designed to measure an absolute angle of rotation of the drive unit about the vertical axis.

Die Drehsperre ist bevorzugt elektrisch aktivierbar oder deaktivierbar. Die Drehsperre kann entweder so ausgebildet sein, dass sie in einem stromlosen Zustand entsperrt ist oder dass sie in einem stromlosen Zustand gesperrt ist. Die zweite Variante weist den Vorteil auf, dass die Drehsperre nur bei einer relativen Bewegung der Antriebsplattform bestromt werden muss.The turnstile can preferably be activated or deactivated electrically. The turnstile can either be designed in such a way that it is unlocked in a de-energized state or that it is locked in a de-energized state. The second variant has the advantage that the turnstile only needs to be energized with a relative movement of the drive platform.

Die Drehsperre umfasst bevorzugt eine Hydraulik zu deren Betätigung. Die Drehsperre umfasst bevorzugt mindestens einen Aktuator, welcher zwischen die Antriebseinheit und das Fahrgestell eingespannt ist. Der mindestens eine Aktuator weist bevorzugt Komponenten auf, welche fest mit der Antriebseinheit oder fest mit dem Fahrgestell verbunden sind.The turnstile preferably comprises a hydraulic system for actuating it. The turnstile preferably comprises at least one actuator which is clamped between the drive unit and the chassis. The at least one actuator preferably has components that are fixedly connected to the drive unit or fixedly to the chassis.

Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform umfassen mehrere der Antriebseinheiten. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform umfassen zwei der Antriebseinheiten. Die beiden Antriebseinheiten sind bevorzugt gleich. Die beiden Antriebseinheiten sind bevorzugt beabstandet in einem bezogen auf die Fahrtebene der Antriebsplattform mittleren Bereich der Antriebsplattform angeordnet, wobei die bevorzugt vier Schwenkräder bezogen auf die Fahrtebene um die Antriebseinheiten herum verteilt sind.Preferred embodiments of the drive platform according to the invention comprise several of the drive units. Preferred embodiments of the drive platform according to the invention comprise two of the drive units. The two drive units are preferably the same. The two drive units are preferably arranged spaced apart in a central region of the drive platform in relation to the driving plane of the drive platform, the preferably four swivel wheels being distributed around the drive units in relation to the driving plane.

Die Motoren sind bevorzugt jeweils durch einen modularen Axialflussmotor gebildet. Die folgende Beschreibung eines Axialflussmotors betrifft beide der modularen Axialflussmotoren. Der Axialflussmotor umfasst mindestens einen scheibenförmigen Stator und mindestens einen gegenüber dem Stator um eine gemeinsame Achse rotierbaren scheibenförmigen Rotor. Auf der gemeinsamen Achse sind der Rotor und der Stator nebeneinander angeordnet, sodass sie axial nebeneinander angeordnet sind. Der Stator umfasst elektrische Spulen. Der Rotor umfasst mindestens einen Permanentmagneten mit alternierenden Polen, welche bevorzugt umlaufend um die Achse verteilt sind. Der Permanentmagnet kann durch einen Multipolmagneten oder durch ein Halbach-Array gebildet sein. Bevorzugt umfasst der Rotor mehrere der Permanentmagneten, die zueinander beabstandet sind und alternierende Pole aufweisen, welche umlaufend um die Achse verteilt sind. Der scheibenförmige Stator und der scheibenförmige Rotor weisen jeweils einen Innenumfang auf. Der Innenumfang des Stators und der Innenumfang des Rotors sind zumindest umfänglich, d. h. in Umfangsrichtung abschnittsweise gleich. Der Innenumfang des Stators und der Innenumfang des Rotors sind insbesondere dadurch abschnittsweise gleich, dass sie einen zumindest abschnittsweise deckungsgleichen Querschnitt aufweisen, welcher senkrecht zur Achse ausgerichtet ist. Bevorzugt sind die Querschnitte bzw. Innenumfänge vollständig gleich. Entweder sitzt der Innenumfang des Rotors oder der Innenumfang des Stators formschlüssig auf einem Außenumfang einer rotierbaren oder stationären Welle des Axialflussmotors. Demzufolge weist die Welle einen axialen Abschnitt auf, welcher den dort axial positionierten Stator bzw. Rotor formschlüssig aufnimmt, sodass ein Drehmoment von der Welle auf den dort axial positionierten Stator bzw. Rotor übertragbar ist. Die jeweils andere Komponente der beiden durch den Stator und den Rotor gebildeten Komponenten ist an einer axialen Position der Welle positioniert, wo die Welle einen axialen Abschnitt aufweist, welcher einen Außenumfang besitzt, welcher den Innenumfang der dort axial positionierten Komponente nicht formschlüssig aufnimmt, sodass kein Drehmoment von der Welle auf die dort axial positionierten Komponente übertragbar ist. Im einfachsten Fall ist der Außenumfang dieses axialen Abschnittes rund und weist einen Durchmesser auf, welcher kleiner als der kleinste Durchmesser der Innenumfänge des Stators und des Rotors ist.The motors are preferably each formed by a modular axial flux motor. The following description of an axial flux motor applies to both of the modular axial flux motors. The axial flux motor comprises at least one disk-shaped stator and at least one disk-shaped rotor that is rotatable about a common axis relative to the stator. The rotor and the stator are arranged next to one another on the common axis, so that they are arranged axially next to one another. The stator includes electrical coils. The rotor comprises at least one permanent magnet with alternating poles, which are preferably distributed around the axis. The permanent magnet can be formed by a multipole magnet or by a Halbach array. The rotor preferably comprises several of the permanent magnets which are spaced apart from one another and have alternating poles which are distributed circumferentially around the axis. The disk-shaped stator and the disk-shaped rotor each have an inner circumference. The inner circumference of the stator and the inner circumference of the rotor are at least circumferentially, i. H. the same in sections in the circumferential direction. The inner circumference of the stator and the inner circumference of the rotor are in particular the same in sections in that they have an at least partially congruent cross section which is oriented perpendicular to the axis. The cross-sections or inner circumferences are preferably completely the same. Either the inner circumference of the rotor or the inner circumference of the stator sits positively on an outer circumference of a rotatable or stationary shaft of the axial flux motor. Accordingly, the shaft has an axial section which positively receives the stator or rotor positioned axially there, so that a torque can be transmitted from the shaft to the stator or rotor positioned axially there. The other component of the two components formed by the stator and the rotor is positioned at an axial position of the shaft, where the shaft has an axial section which has an outer circumference which does not positively receive the inner circumference of the component axially positioned there, so that no Torque can be transmitted from the shaft to the component axially positioned there. In the simplest case, the outer circumference of this axial section is round and has a diameter which is smaller than the smallest diameter of the inner circumferences of the stator and the rotor.

Die Innenumfänge sind bevorzugt unrund bzw. weisen einen unrunden Querschnitt auf, sodass sie zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes geeignet sind. Die unrunden Innenumfänge sind bevorzugt formgleich ausgebildet. Die Welle nimmt entweder den unrunden Innenumfang des Rotors oder den unrunden Innenumfang des Stators formschlüssig auf. Entsprechend ist die Welle rotierbar bzw. stationär. Die unrunden Innenumfänge sind bevorzugt jeweils dadurch gebildet, dass ein kreisförmiger Basisinnenumfang durch mindestens eine Aussparung oder eine Erhebung unterbrochen ist. Die mindestens einer Aussparung ist bevorzugt durch eine Kerbe im kreisförmigen Basisinnenumfang gebildet. Die mindestens einer Erhebung ist bevorzugt durch einen Zahn am kreisförmigen Basisinnenumfang gebildet. Bevorzugt ist eine Vielzahl der Zähne umfänglich gleichverteilt ausgebildet. Alternativ kann die Form der Innenumfänge von einem Kreis abweichen. Entsprechend weisen die Innenumfänge alternativ bevorzugt jeweils die Form einer Ellipse oder eines Rechteckes oder eines regelmäßigen Vielecks auf.The inner circumferences are preferably non-circular or have a non-circular cross-section, so that they are suitable for the positive transmission of torque. The non-round inner circumferences are preferably designed with the same shape. The shaft takes either the non-circular inner circumference of the rotor or the non-circular inner circumference of the stator in a form-fitting manner. The shaft is accordingly rotatable or stationary. The non-round inner circumferences are preferably each formed in that a circular base inner circumference is interrupted by at least one recess or an elevation. The at least one recess is preferably formed by a notch in the circular base inner circumference. The at least one elevation is preferably formed by a tooth on the circular base inner circumference. A plurality of the teeth are preferably designed to be uniformly distributed over the circumference. Alternatively, the shape of the inner circumference can deviate from a circle. Accordingly, the inner circumferences alternatively preferably each have the shape of an ellipse or a rectangle or a regular polygon.

Der wahlweise Formschluss des Stators oder des Rotors auf der Welle ist bevorzugt in gleicher Weise in Bezug auf den Sitz des Rotors bzw. des Stators in einem stationären oder rotierbaren Gehäuse des Axialflussmotors realisiert. Daher weisen der Rotor und der Stator weiterhin jeweils einen Außenumfang auf. Die Außenumfänge sind zumindest abschnittsweise gleich. Entweder sitzt der Außenumfang des Stators oder der Außenumfang des Rotors formschlüssig in einem Innenumfang des Gehäuses. Demzufolge weist das Gehäuse einen axialen Abschnitt auf, welcher den dort axial positionierten Stator bzw. Rotor formschlüssig aufnimmt, sodass ein Drehmoment von dem Gehäuse auf den dort axial positionierten Stator bzw. Rotor übertragbar ist. Die jeweils andere Komponente der beiden durch den Stator und den Rotor gebildeten Komponenten ist an einer axialen Position des Gehäuses positioniert, wo das Gehäuse einen axialen Abschnitt aufweist, welcher einen Innenumfang besitzt, welcher den Außenumfang der dort axial positionierten Komponente nicht formschlüssig aufnimmt, sodass kein Drehmoment von dem Gehäuse auf die dort axial positionierte Komponente übertragbar ist. Die Außenumfänge weisen bevorzugt auch die Merkmale auf, welche für die Innenumfänge angegeben sind.The optional form fit of the stator or the rotor on the shaft is preferably implemented in the same way with respect to the seat of the rotor or the stator in a stationary or rotatable housing of the axial flux motor. Therefore, the rotor and the stator continue to each have an outer circumference. The outer perimeters are the same, at least in sections. Either the outer circumference of the stator or the outer circumference of the rotor is positively seated in an inner circumference of the housing. Accordingly, the housing has an axial section which positively receives the stator or rotor positioned axially there, so that a torque can be transmitted from the housing to the stator or rotor positioned axially there. The other component of the two components formed by the stator and the rotor is positioned at an axial position of the housing, where the housing has an axial section which has an inner circumference which does not positively receive the outer circumference of the component axially positioned there, so that no Torque can be transmitted from the housing to the component axially positioned there. The outer circumferences preferably also have the features which are specified for the inner circumferences.

Die Permanentmagneten sind bevorzugt auf einer carbonfaserverstärkten Kunststoffscheibe (kurz CFK) angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Permanentmagneten in der carbonfaserverstärkten Kunststoffscheibe eingelassen.The permanent magnets are preferably arranged on a carbon fiber reinforced plastic disc (CFRP for short). The permanent magnets are particularly preferably embedded in the carbon fiber-reinforced plastic disk.

Der scheibenförmige Stator umfasst bevorzugt eine mehrschichtige Leiterplatte, auch printed circuit board (PCB) genannt. Die elektrischen Spulen sind auf Schichten der mehrschichtigen Leiterplatte als elektrische Leiterbahnen ausgebildet. Die Verwendung von mehrschichtigen Leiterplatten hat den Vorteil, dass dadurch der gesamte modulare Axialflussmotor miniaturisiert hergestellt werden kann. Vorteilhafterweise wird dabei Bauraum gespart.The disk-shaped stator preferably comprises a multilayer circuit board, also called a printed circuit board (PCB). The electrical coils are formed as electrical conductor tracks on layers of the multilayer printed circuit board. The use of multilayer printed circuit boards has the advantage that the entire modular axial flux motor can be manufactured in a miniaturized manner. Installation space is advantageously saved.

Bevorzugt weist die mehrschichtige Leiterplatte des Stators zehn bis dreißig gestapelte Leiterplattenschichten bzw. Leiterplatten auf. Besonders bevorzugt weist die mehrschichtige Leiterplatte fünfzehn bis fünfundzwanzig gestapelte Leiterplattenschichten auf.The multi-layer circuit board of the stator preferably has ten to thirty stacked circuit board layers or circuit boards. The multilayer circuit board particularly preferably has fifteen to twenty-five stacked circuit board layers.

Bevorzugt weisen die mehrschichtigen Leiterplatten des Stators umlaufend mehrere durchgängige Öffnungen auf, wobei die Öffnungen jeweils von mindestens einer der elektrischen Spulen in Form der Leiterbahnen umgeben sind. Die Anzahl der Öffnungen entspricht vorzugsweise der Anzahl der elektrischen Spulen. Der scheibenförmige Stator umfasst bevorzugt eine Eisenkernscheibe. Die Eisenkernscheibe weist eine Trägerscheibe auf, auf welcher mehrere Eisenkerne angeordnet sind. Die Eisenkerne erstrecken sich in axialer Richtung in die Öffnungen der Leiterplatte, wo sie von den elektrischen Spulen umgeben sind.The multilayer printed circuit boards of the stator preferably have a plurality of continuous openings around the circumference, the openings each being surrounded by at least one of the electrical coils in the form of the conductor tracks. The number of openings preferably corresponds to the number of electrical coils. The disk-shaped stator preferably comprises an iron core disk. The iron core disk has a carrier disk on which several iron cores are arranged. The iron cores extend in the axial direction into the openings in the circuit board, where they are surrounded by the electrical coils.

In einer Ausführungsform umfasst der Axialflussmotor einen Rotor und zwei Statoren, wobei der Rotor axial zwischen den beiden Statoren angeordnet ist. Die beiden Statoren mit dem axial dazwischen angeordneten Rotor bilden eine Motorbaugruppe. In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst der Axialflussmotor mehrere der Motorbaugruppen, welche axial benachbart angeordnet sind. Beispielsweise kann der Axialflussmotor drei axial benachbarte Gruppen umfassen, sodass er drei Rotoren und sechs Statoren umfasst.In one embodiment, the axial flux motor comprises a rotor and two stators, the rotor being arranged axially between the two stators. The two stators with the rotor arranged axially between them form a motor assembly. In an alternatively preferred embodiment, the axial flux motor comprises a plurality of the motor assemblies which are arranged axially adjacent. For example, the axial flux motor can comprise three axially adjacent groups so that it comprises three rotors and six stators.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind an dem Stator, insbesondere an der mehrschichtigen Leiterplatte vorteilhafterweise Sensoren angeordnet. Vorzugsweise ist der verwendete Sensor ein optischer Drehzahlsensor bzw. -encoder. Bevorzugt ist der Sensor ein Hall-Sensor. Durch die Sensoren lässt sich der Zustand des Axialflussmotors erfassen.In a preferred embodiment, sensors are advantageously arranged on the stator, in particular on the multilayer printed circuit board. The sensor used is preferably an optical speed sensor or encoder. The sensor is preferably a Hall sensor. The state of the axial flux motor can be recorded by the sensors.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist omnidirektional steuerbar, sodass es in eine beliebige Richtung innerhalb einer Fahrtebene fahrbar ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein automatisiertes Landfahrzeug (Automated Ground Vehicle). Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Antriebsplattform. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeuges umfassen eine der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsplattform .The vehicle according to the invention can be steered omnidirectionally so that it can be driven in any direction within a driving plane. The vehicle is preferably an automated land vehicle (Automated Ground Vehicle). The vehicle according to the invention comprises the drive platform according to the invention. Preferred embodiments of the vehicle according to the invention include one of the described preferred embodiments of the drive platform according to the invention.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

  • 1 eine Prinzipdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsplattform;
  • 2 die in 1 gezeigte Antriebsplattform auf einer einseitigen Bodenunebenheit;
  • 3 die in 1 gezeigte Antriebsplattform auf einer beidseitigen Bodenunebenheit;
  • 4 die in 1 gezeigte Antriebsplattform in einer Ansicht von oben;
  • 5 die in 4 gezeigte Antriebsplattform nach einer Auslenkung einer Antriebseinheit;
  • 6 die in 4 gezeigte Antriebsplattform nach einer Auslenkung der gesamten Antriebsplattform;
  • 7 eine Prinzipdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsplattform; und
  • 8 eine Explosionsdarstellung eines Radnabenmotors der in 1 gezeigten Antriebsplattform.
Further details, advantages and developments of the invention emerge from the following description of preferred embodiments of the invention, with reference to the drawing. Show it:
  • 1 a schematic diagram of a preferred embodiment of a drive platform according to the invention;
  • 2 in the 1 Shown drive platform on a uneven ground on one side;
  • 3rd in the 1 Drive platform shown on a bumpy floor on both sides;
  • 4th in the 1 Drive platform shown in a view from above;
  • 5 in the 4th Drive platform shown after a drive unit has been deflected;
  • 6th in the 4th Drive platform shown after a deflection of the entire drive platform;
  • 7th a schematic diagram of a further preferred embodiment of the drive platform according to the invention; and
  • 8th an exploded view of a wheel hub motor of the in 1 shown drive platform.

1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsplattform für ein omnidirektional bewegliches automatisiertes Landfahrzeug (Automated Ground Vehicle). Die Antriebsplattform umfasst ein Fahrgestell 01, an welchem eine Antriebseinheit 02 und vier Schwenkräder 03 (gezeigt in 4) angebracht sind. Die Antriebseinheit 02 umfasst zwei Räder 04, welche eine gemeinsame Radachse 06 besitzen und jeweils durch einen Radnabenmotor (gezeigt in 8) individuell antreibbar sind. Auf der Radachse 06 sitzt eine Säule 07, wobei die Radachse 06 gegenüber der Säule 07 über ein Gelenk 08 schwenkbar ist. Die Säule 07 weist eine Federung 09 auf, sodass die Länge der Säule 07 unter Belastung der Federung 09 veränderbar ist. Die Antriebseinheit 02 ist um eine vertikale Achse gegenüber dem Fahrgestell 01 drehbar, wobei diese Drehbarkeit durch eine steuerbare Drehsperre 11 sperrbar ist. Die Antriebseinheit 02 umfasst weiterhin zwei Bremsen 12, wobei jede der beiden Bremsen 12 auf jeweils eines der beiden Räder 04 wirkt. 1 shows a schematic diagram of a preferred embodiment of a drive platform according to the invention for an omnidirectionally movable automated land vehicle (Automated Ground Vehicle). The drive platform includes a chassis 01 on which a drive unit 02 and four swivel wheels 03 (shown in 4th ) are attached. The drive unit 02 includes two wheels 04 which have a common wheel axle 06 and each driven by a wheel hub motor (shown in 8th ) are individually drivable. On the wheel axle 06 sits a pillar 07 , with the wheel axle 06 opposite the column 07 about a joint 08 is pivotable. The pillar 07 has a suspension 09 up so that the length of the column 07 under load on the suspension 09 is changeable. The drive unit 02 is about a vertical axis opposite the chassis 01 rotatable, this rotatability by a controllable turnstile 11 is lockable. The drive unit 02 also includes two brakes 12th , each of the two brakes 12th on one of the two wheels 04 works.

2 zeigt die in 1 gezeigte Antriebsplattform auf einer einseitigen Bodenunebenheit 13. Die Antriebsplattform fährt über einen Boden 14, auf welchem sich die einseitige Bodenunebenheit 13 befindet. Es kommt insbesondere dazu, dass eines der beiden Räder 04 über die einseitige Bodenunebenheit 13 rollt, wodurch die Radachse 06 gegenüber der Säule 07 geschwenkt wird, was durch das Gelenk 08 ermöglicht wird. Die Radachse 06 verlässt somit ihre horizontale Ausrichtung, während das Fahrgestell 01 weiterhin horizontal ausgerichtet ist. Zudem gibt die Federung 09 nach, sodass sich der Abstand zwischen der Radachse 06 und dem Fahrgestell 01 verringert. Durch die Schwenkbarkeit der Radachse 06 gegenüber der Säule 07 und die Federung 09 wird gewährleistet, dass die beiden Räder 04 trotz der einseitigen Bodenunebenheit 13 Bodenkontakt behalten. 2 shows the in 1 Shown drive platform on a uneven ground on one side 13th . The drive platform travels over a floor 14th on which the uneven ground is on one side 13th is located. It happens in particular that one of the two wheels 04 over the unevenness of the ground on one side 13th rolls, causing the wheel axle 06 opposite the column 07 what is pivoted through the joint 08 is made possible. The wheel axle 06 thus leaves its horizontal orientation while the chassis 01 is still aligned horizontally. There is also the suspension 09 after, so that the distance between the wheel axle 06 and the chassis 01 decreased. Due to the swiveling of the wheel axle 06 opposite the column 07 and the suspension 09 ensures that the two wheels 04 despite the uneven ground on one side 13th Maintain contact with the ground.

3 zeigt die in 1 gezeigte Antriebsplattform auf einer beidseitigen Bodenunebenheit 16. Die Antriebsplattform fährt über den Boden 14, auf welchem sich die beidseitige Bodenunebenheit 16 befindet. Es kommt insbesondere dazu, dass die beiden Räder 04 über die beidseitige Bodenunebenheit 16 rollen, wodurch die Federung 09 deutlich nachgibt, sodass sich der Abstand zwischen der Radachse 06 und dem Fahrgestell 01 verringert. Die Radachse 06 und das Fahrgestell 01 bleiben horizontal ausgerichtet. Durch die Federung 09 wird gewährleistet, dass die beiden Räder 04 trotz der beidseitigen Bodenunebenheit 16 Bodenkontakt behalten. 3rd shows the in 1 Shown drive platform on an uneven floor on both sides 16 . The drive platform moves across the ground 14th , on which the unevenness of the ground on both sides is 16 is located. It happens in particular that the two wheels 04 over the unevenness of the floor on both sides 16 roll, reducing the suspension 09 clearly gives way, so that the distance between the wheel axle 06 and the chassis 01 decreased. The wheel axle 06 and the chassis 01 stay aligned horizontally. Through the suspension 09 ensures that the two wheels 04 despite the unevenness of the ground on both sides 16 Maintain contact with the ground.

4 zeigt die in 1 gezeigte Antriebsplattform in einer Ansicht von oben. In dieser Darstellung sind auch die vier Schwenkräder 03 abgebildet. 4th shows the in 1 shown drive platform in a view from above. The four swivel wheels are also shown in this illustration 03 pictured.

5 zeigt die in 4 gezeigte Antriebsplattform nach einer Auslenkung der Antriebseinheit 02. Die Antriebseinheit 02 wurde um eine in der Säule 07 (gezeigt in 1) liegende vertikale Achse gedreht, um die Antriebsplattform in eine andere Richtung fahren zu lassen. Hierfür werden die Räder 04 entsprechend angetrieben und/oder gebremst und es wird die Drehsperre 11 gelöst. Erfindungsgemäß ist kein weiterer Aktuator zum Drehen der Antriebseinheit 02 erforderlich. 5 shows the in 4th Drive platform shown after a deflection of the drive unit 02 . The drive unit 02 was around one in the pillar 07 (shown in 1 ) rotated horizontal axis to allow the drive platform to move in a different direction. This is what the wheels are for 04 accordingly driven and / or braked and it is the turnstile 11 solved. According to the invention, there is no further actuator for rotating the drive unit 02 required.

6 zeigt die in 4 gezeigte Antriebsplattform nach einer Auslenkung der gesamten Antriebsplattform. Hierzu kam es, nachdem die Räder 04 wie bei der in 5 gezeigten Auslenkung angetrieben wurden, jedoch die Drehsperre 11 gesperrt blieb. 6th shows the in 4th Drive platform shown after a deflection of the entire drive platform. This happened after the wheels 04 as with the in 5 deflection shown were driven, but the turnstile 11 remained locked.

7 zeigt eine Prinzipdarstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsplattform. Diese Ausführungsform gleicht zunächst der in 1 gezeigten Ausführungsform, weist jedoch im Unterscheid zu dieser zwei der Antriebseinheiten 02 auf. 7th shows a schematic diagram of a further preferred embodiment of the drive platform according to the invention. This embodiment is initially similar to that in 1 The embodiment shown, however, differs from this two of the drive units 02 on.

8 zeigt eine Explosionsdarstellung eines der Radnabenmotoren in Form eines modularen Axialflussmotors. Der modular aufgebaute Axialflussmotor umfasst einen scheibenförmigen Rotor 101 und zwei scheibenförmige Statoren 102, wobei der Rotor 101 axial zwischen den beiden Statoren 102 befindlich ist. Der Rotor 101 ist um eine Achse 103 drehbar, entlang welcher der Rotor 101 und die Statoren 102 angeordnet sind. Umlaufend weist der scheibenförmige Rotor 101 mehrere Permanentmagnete 104 auf, deren Pole umlaufend alternierend ausgebildet sind und die zueinander beabstandet liegen. Die beiden Statoren 102 umfassen jeweils eine Statorbasisscheibe 106 und mehrere elektrische Spulen 107, welche auf einer Seitenfläche der jeweiligen Statorbasisscheibe 106 umlaufend angeordnet sind. Die elektrischen Spulen 107 sind durch eine mehrschichtige Leiterplatte (PCB) 108 gebildet, wobei Windungen der elektrischen Spulen 107 durch elektrische Leiterbahnen (nicht gezeigt) auf der mehrschichtigen Leiterplatte 108 realisiert sind. In der mehrschichtigen Leiterplatte 108 sind die elektrischen Leiterbahnen in axiale Richtung übereinander gestapelt angeordnet. Beispielshaft umfasst die mehrschichtige Leiterplatte 108 neunzehn Schichten. Die elektrischen Spulen 107 der beiden Statoren 102 sind axial in Richtung des Rotors 101 ausgerichtet. Die Innenumfänge des Rotors 101 und der Statoren 102, insbesondere der Statorbasisscheiben 106, sind gleichartig ausgebildet, d. h. sie weisen die gleiche Form und den gleichen Durchmesser auf. Die Innenumfänge besitzen radial nach innen ausgerichtete Zähne 109. Die Zähne 109 bilden jeweils ein Arretierungselement. Ebenso sind die Außenumfänge des Rotors 101 und der beiden Statoren 102 gleichartig mit den Zähnen 109 als Arretierungselemente ausgebildet. Mit den gleichartigen Innenumfängen und den gleichartigen Außenumfängen sind die Statoren 102 und der Rotor 101 auf einer Welle (nicht gezeigt) bzw. auf der Radachse 08 (gezeigt in 1) und/oder einem Gehäuse bzw. Radnabe (nicht gezeigt) formschlüssig befestigbar, wobei die Welle bzw. Radachse 08 und/oder das Gehäuse bzw. Radnabe korrespondierende Außen- bzw. Innenumfänge aufweist. Durch die gleichartigen Innenumfänge und die gleichartigen Außenumfänge der Statoren 102 und des Rotors 101, kann der modulare Axialflussmotor vorteilhafterweise als verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Funktionsweisen aufgebaut werden. 8th shows an exploded view of one of the wheel hub motors in the form of a modular axial flux motor. The modular axial flux motor comprises a disk-shaped rotor 101 and two disk-shaped stators 102 , with the rotor 101 axially between the two stators 102 is located. The rotor 101 is around an axis 103 rotatable along which the rotor 101 and the stators 102 are arranged. The disk-shaped rotor points all around 101 several permanent magnets 104 on, the poles of which are alternately formed circumferentially and which are spaced apart from one another. The two stators 102 each include a stator base disk 106 and several electric coils 107 , which on a side surface of the respective stator base disk 106 are arranged circumferentially. The electric coils 107 are through a multilayer printed circuit board (PCB) 108 formed, with turns of the electrical coils 107 by electrical conductor tracks (not shown) on the multilayer circuit board 108 are realized. In the multilayer circuit board 108 the electrical conductor tracks are stacked one on top of the other in the axial direction. By way of example, the multilayer circuit board includes 108 nineteen layers. The electric coils 107 of the two stators 102 are axial towards the rotor 101 aligned. The inner circumference of the rotor 101 and the stators 102 , especially the stator base disks 106 , are designed in the same way, ie they have the same shape and the same diameter. The inner circumferences have teeth oriented radially inwards 109 . The teeth 109 each form a locking element. The same is true of the outer circumference of the rotor 101 and the two stators 102 similar to the teeth 109 designed as locking elements. The stators have the same type of inner circumference and the same type of outer circumference 102 and the rotor 101 on a shaft (not shown) or on the wheel axle 08 (shown in 1 ) and / or a housing or wheel hub (not shown) can be fastened in a form-fitting manner, the shaft or wheel axle 08 and / or the housing or wheel hub has corresponding outer or inner circumferences. Due to the similar inner circumference and the similar outer circumference of the stators 102 and the rotor 101 , the modular axial flux motor can advantageously be constructed as different embodiments with different modes of operation.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

0101
Fahrgestellchassis
0202
AntriebseinheitDrive unit
0303
SchwenkradSwivel wheel
0404
Radwheel
0505
--
0606
RadachseWheel axle
0707
Säulepillar
0808
Gelenkjoint
0909
Federungsuspension
1010
--
1111
DrehsperreTurnstile
1212th
Bremsebrake
1313th
einseitige Bodenunebenheituneven ground on one side
1414th
Bodenground
1515th
--
1616
beidseitige Bodenunebenheitunevenness of the ground on both sides
101101
Rotorrotor
102102
Statorstator
103103
Achseaxis
104104
PermanentmagnetPermanent magnet
105105
--
106106
StatorbasisscheibeStator base disk
107107
elektrische Spuleelectric coil
108108
mehrschichtige Leiterplattmultilayer printed circuit board
109109
Zahntooth

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 3876255 [0002]US 3876255 [0002]
  • US 9823659 B2 [0003]US 9823659 B2 [0003]
  • US 6491127 B1 [0004]US 6491127 B1 [0004]

Claims (10)

Antriebsplattform für ein Fahrzeug, umfassend: - mindestens eine Antriebseinheit (02) mit mindestens zwei individuell antreibbaren Rädern (04), wobei die Antriebseinheit (02) um eine vertikale Achse drehbar ist; - eine steuerbare Drehsperre (11) zum temporären Sperren einer Drehbewegung der Antriebseinheit (02) um die vertikale Achse, und - mindestens zwei Schwenkräder (03) zur Fahrzeugstabilisierung, wobei die mindestens zwei Schwenkräder (03) jeweils um eine eigene Radachse und um eine eigene vertikale Achse drehbar sind.Drive platform for a vehicle, comprising: - At least one drive unit (02) with at least two individually drivable wheels (04), the drive unit (02) being rotatable about a vertical axis; - A controllable turnstile (11) for temporarily locking a rotary movement of the drive unit (02) about the vertical axis, and - At least two swivel wheels (03) for vehicle stabilization, the at least two swivel wheels (03) each being rotatable about its own wheel axis and about its own vertical axis. Antriebsplattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit zwei Motoren umfasst, wobei die beiden Motoren jeweils zum individuellen Antrieb eines der beiden Räder (04) ausgebildet sind.Drive platform after Claim 1 , characterized in that the drive unit comprises two motors, the two motors each being designed to individually drive one of the two wheels (04). Antriebsplattform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Motoren durch einen modularer Axialflussmotor gebildet ist, wobei jeder der Axialflussmotoren mindestens einen scheibenförmigen Stator (102) und mindestens einen gegenüber dem Stator (102) rotierbaren scheibenförmigen Rotor (101) umfasst, wobei der Rotor (101) und der Stator (102) des jeweiligen Axialflussmotors axial nebeneinander angeordnet sind, wobei der Stator (102) elektrische Spulen (107) umfasst und der Rotor (101) mindestens einen Permanentmagneten (104) mit alternierenden Polen aufweist, wobei der scheibenförmige Rotor (101) und der scheibenförmige Stator (102) des jeweiligen Axialflussmotors jeweils einen Innenumfang aufweisen, wobei die Innenumfänge in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise gleich sind, wobei entweder der Innenumfang des Rotors (101) oder der Innenumfang des Stators (102) des jeweiligen Axialflussmotors formschlüssig auf einem Außenumfang einer rotierbaren oder stationären Welle des jeweiligen Axialflussmotors sitzt.Drive platform after Claim 2 , characterized in that each of the motors is formed by a modular axial flux motor, each of the axial flux motors comprising at least one disk-shaped stator (102) and at least one disk-shaped rotor (101) rotatable relative to the stator (102), the rotor (101) and the stator (102) of the respective axial flux motor are arranged axially next to one another, the stator (102) comprising electrical coils (107) and the rotor (101) having at least one permanent magnet (104) with alternating poles, the disc-shaped rotor (101) and the disk-shaped stator (102) of the respective axial flux motor each have an inner circumference, the inner circumferences being at least partially the same in the circumferential direction, with either the inner circumference of the rotor (101) or the inner circumference of the stator (102) of the respective axial flux motor form-fitting on an outer circumference of a rotatable or stationary shaft of the respective axial flux motor si tzt. Antriebsplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Räder (04) eine gemeinsame Radachse (06) aufweisen.Drive platform according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the two wheels (04) have a common wheel axle (06). Antriebsplattform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Radachse (06) um eine senkrecht zur gemeinsamen Radachse (06) angeordnete horizontal ausgerichtete Achse schwenkbar ist.Drive platform after Claim 4 , characterized in that the common wheel axle (06) is pivotable about a horizontally aligned axis arranged perpendicular to the common wheel axle (06). Antriebsplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (02) zwei Bremsen (12) zum individuellen Bremsen der mindestens zwei Räder (04) umfasst.Drive platform according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the drive unit (02) comprises two brakes (12) for individually braking the at least two wheels (04). Antriebsplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Federung (09) umfasst, welche zwischen die Antriebseinheit (02) und ein Fahrgestell (01) der Antriebsplattform eingespannt ist.Drive platform according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that it comprises a suspension (09) which is clamped between the drive unit (02) and a chassis (01) of the drive platform. Antriebsplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (02) bezogen auf eine Fahrtebene der Antriebsplattform mittig angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Schwenkräder (03) bezogen auf die Fahrtebene um die Antriebseinheit (02) herum verteilt sind.Drive platform according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the drive unit (02) is arranged centrally in relation to a travel plane of the drive platform, the at least two swivel wheels (03) being distributed around the drive unit (02) in relation to the travel plane. Antriebsplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (02) Sensoren zur Messung von Rotationen der einzelnen Räder (04) und einen Sensor zur Messung einer Rotation der Antriebseinheit (02) um die vertikale Achse umfasst.Drive platform according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the drive unit (02) comprises sensors for measuring rotations of the individual wheels (04) and a sensor for measuring a rotation of the drive unit (02) about the vertical axis. Fahrzeug mit einer Antriebsplattform nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Vehicle with a drive platform according to one of the Claims 1 to 9 .
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