專利名稱：主要由人力或獸力驅(qū)動拉動或推動的設(shè)備的電動輔助驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電輔助驅(qū)動裝置，用于主要由人力或獸力驅(qū)動尤其可拉動或推動的設(shè)備中。
本發(fā)明的使用領(lǐng)域例如為高爾夫球手拉車和走廊用運(yùn)輸車，但也可以用于其他許多領(lǐng)域。
人們知道，通常由使用者拉或推動上面固定有高爾夫球袋等的兩輪或三輪的高爾夫球手拉車，車上可設(shè)有輪子的電動驅(qū)動裝置。這種電驅(qū)動裝置一般利用裝在高爾夫球手拉車把手附近的操縱桿按照需要來控制。所需的電池設(shè)計為無論如何應(yīng)足夠用于平均18個洞穴。因此，這種電動驅(qū)動裝置顯然較重，尤其遇到不平的地面上。很難和有時甚至不可能操縱此裝置或高爾夫球手拉車。
本發(fā)明的目的是要制成一種驅(qū)動裝置，它在總體上易于操縱，而且使用方便和節(jié)省能源。
按本發(fā)明為達(dá)到此目的，通過一種電動的輔助驅(qū)動裝置，它用于主要用人力或獸力驅(qū)動尤其是可拉或推動的設(shè)備上，在需要更大的驅(qū)動力時，這一電輔助驅(qū)動裝置起加力作用，而在需要較低的尤其是負(fù)驅(qū)動力時，起發(fā)電機(jī)的作用，它還設(shè)有測量所施加的主驅(qū)動力的測量裝置和控制器，當(dāng)超過和低于預(yù)定的主驅(qū)動力時，此控制器通過增大或減小所產(chǎn)生的扭矩，或通過減小或增大發(fā)電的制動力矩，來調(diào)整此預(yù)定的主驅(qū)動力。
本發(fā)明從一個由使用者本人所加的基本載荷出發(fā)，這一基本載荷可方便地測出，并可節(jié)省使用者的大量精力。在另一方面，與全電動驅(qū)動裝置相比節(jié)省了能量，所以有容量較小的電池就足夠了。電池容量之所以可以比較小，是因?yàn)槌烁鶕?jù)效率確定的損失外，上坡時的損失可在下坡時回收；此外，在平坦的道路上運(yùn)行時電池不斷地充電，所以，總的看來內(nèi)部損失或地面的不平度并沒有耗盡預(yù)給的主驅(qū)動力。此外，控制是自動化進(jìn)行的，不要求進(jìn)行手操縱。
在合理的工作條件下，產(chǎn)生的損失可以完全得到補(bǔ)償，從而不再需要電池的外部充電設(shè)備。也可以取消那些用電池驅(qū)動的車輛通?？偸潜貍涞幕A(chǔ)設(shè)施。
由人力或獸力施加的預(yù)給的主驅(qū)動力，最好能任意改變和/或按控制程序改變。
例如對于高爾夫球車可按需調(diào)整預(yù)給的主驅(qū)動力為10至15牛頓，并在少許時間之后可通過控制程序減小此主驅(qū)動力，以補(bǔ)償逐漸增加的疲倦程度。在上坡時使用者已經(jīng)需要為自身的體重付出更多的體力，此時可以減小預(yù)給的主驅(qū)動力；或也可以增大此主驅(qū)動力，以便接近于保持自然狀態(tài)。在下坡較陡時也可以提高主驅(qū)動力；在高爾夫球手拉車上的牽引力因而在任何階段均減小了身體運(yùn)動的急剎車程度。由于發(fā)電機(jī)的制動作用是有限的，顯然使用者本身也有必要制動。在這種情況下，甚至可為電機(jī)制動裝置設(shè)置一個轉(zhuǎn)換開關(guān)。必要時可以大大提高預(yù)定的主驅(qū)動力，這要視電池的充電狀態(tài)而定。
三相同步電機(jī)特別適合于用在按本發(fā)明的輔助驅(qū)動裝置中。它們便于控制，而且反過來可作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作。
按本發(fā)明另一種有優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計，兩個同軸的輪子各配設(shè)一臺電機(jī)并分別控制，此時，分配給不同輪子的主驅(qū)動力份額，根據(jù)所測得的在設(shè)備支架上的彎矩或橫向力來確定。由輪子作用在設(shè)備支架上的扭矩或通過設(shè)備支架作用在輪子上的扭矩，在支架上相應(yīng)地產(chǎn)生了彎矩和橫向力。分別控制輪子很容易做到曲線運(yùn)動，特別是就地旋轉(zhuǎn)。這一優(yōu)點(diǎn)例如對于走廊用運(yùn)輸車可充分發(fā)揮作用，它們例如在庫房中只在平地上使用。此外，在這種使用情況下，與按本發(fā)明的輔助驅(qū)動裝置始終聯(lián)系在一起的加力裝置和發(fā)電機(jī)的制動裝置，在起動和停車時也起作用。
測量支架上存在的彎矩例如可以用多個電阻應(yīng)變片這種非常簡單的辦法，將它們貼在拉桿上不同的適當(dāng)位置上，支架通?？倳心撤N形狀的拉桿。
純粹的拉力或推力也可以很簡單地利用至少一個電阻應(yīng)變片來測量，它被貼在拉桿的彎曲部位，最好貼在拉桿形成把手的彎曲處。拉力越大則彎度越大，雖然只有極其微小的變化，但電阻應(yīng)變片也能感受到。
為了能減小電池尺寸，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上特別有利的改進(jìn)在于，與無傳動裝置的電機(jī)組合成整體和兩個輪子裝在一根軸上，此軸的形狀是一個細(xì)長箱子，箱內(nèi)裝有電池，必要時還裝有控制器。從外面幾乎看不見電池。
在這一方面采取的更進(jìn)一步的措施是，輪子最好是配備沒有傳動裝置并與之構(gòu)成整體的電機(jī)，而且沒有自已的集成電池，此外最好有配屬于它的控制器。
將電池與電機(jī)一起組合在輪子中，相對于單單組合電機(jī)而言，省去了向輪子傳輸能量的接頭。除控制器的接頭或與測量裝置的連接裝置外，輪子是完全獨(dú)立的組件。要做到這一點(diǎn)可通過與本發(fā)明有關(guān)的減小所必需的電池容量的措施實(shí)現(xiàn)，并基本上保持足夠的充電狀態(tài)。
只需要將帶有與之結(jié)合成整體的電機(jī)的輪子裝在軸頸上，軸頸可借助于旋轉(zhuǎn)定位的插塞連接裝置固定。按本發(fā)明的一種有優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計，用于向輪子中引入導(dǎo)線的電插塞連接裝置與機(jī)械的插塞連接裝置結(jié)合起來，也就是說在輪子中僅組合有電機(jī)時，引入的是控制導(dǎo)線和電源導(dǎo)線，在輪子中組合有電機(jī)和電池的情況下則只是控制導(dǎo)線。
測量主驅(qū)動力原則上可能采用的測量裝置上面已經(jīng)提到。但是為為測量主驅(qū)動力和必要時還測量扭矩，在設(shè)備支架上設(shè)一個測量裝置。最好將它裝在一個點(diǎn)上，尤其在支架結(jié)構(gòu)的這樣一個節(jié)點(diǎn)上，即主驅(qū)動力的全部力線是從此節(jié)點(diǎn)出發(fā)的，它最好在拉桿和手柄之間或在拉桿的另一端。這種在一個埋入支架結(jié)構(gòu)的獨(dú)立裝置中進(jìn)行的集中測量，從加工工藝方面來看是恰當(dāng)?shù)模送?，這樣做尤其對于測量而言創(chuàng)造了有利的條件。就這一點(diǎn)而論，作為本發(fā)明另一種有優(yōu)點(diǎn)的設(shè)計中建議，測量裝置由一個最好埋入塑料件中的模制件構(gòu)成，在此模制件上用凹槽來形成放大彎曲應(yīng)力的隔片，在隔片上貼有電阻應(yīng)變片。建議采用成對的電阻應(yīng)變片，它們并列地設(shè)置，當(dāng)一個電阻應(yīng)變片受壓縮應(yīng)變時，另一個伸長，電阻應(yīng)變片連接成橋式電路。因此，在很大程度上補(bǔ)償了不對稱性。
埋入的測量裝置也還可以傳力地連接在支架結(jié)構(gòu)中。因此上述模制件可受到過載保護(hù)，尤其是當(dāng)力的傳遞沿著與原計劃的彎曲應(yīng)力不同的方向時，首先是與之橫向時。
按本發(fā)明對高爾夫球車結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)建議，上述箱子設(shè)置為高爾夫球袋固定裝置的中央件，它有兩根剛性桿，它們從箱子出發(fā)，逐漸會聚，在端部向上并向外彎折，這兩根桿通過一根其端部設(shè)有手柄的拉桿繼續(xù)延伸，箱子還有一個通過兩個鉸鏈固定在它上面并可從一個支承位置向兩根桿靠攏地翻轉(zhuǎn)的支架，以及，測量裝置裝在上述剛性桿和拉桿之間或拉桿與手柄之間的過渡處。這是一種按照本發(fā)明的傳動裝置，并適用于一種至少部分驅(qū)動的高爾夫球手拉車，而且本發(fā)明易于實(shí)施。
作為本發(fā)明的具體使用領(lǐng)域，已經(jīng)列舉了高爾夫球手拉車和走廊用運(yùn)輸車。這里還應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出的是，所考慮的走廊用運(yùn)輸車還應(yīng)提到遞送郵件用的運(yùn)輸車和購物車，此外還有病人用的輪椅、自行車、Rikschas，還有Fahrradrikschas。
附圖描繪了本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1 示意表示一種高爾夫球手拉車的俯視圖；圖2 高爾夫球手拉車?yán)瓧U放大比例的俯視圖；圖3 另一種高爾夫球手拉車的軸測投影圖；圖4 圖3中的細(xì)節(jié)并略有修改；圖5和圖6 共同表示圖3所示高爾夫球手拉車的輪子；圖7 另一種高爾夫球手拉車的手柄視圖；圖8 按圖7的手柄內(nèi)部構(gòu)件比例放大圖；圖9 電阻應(yīng)變片構(gòu)成的橋式電路；圖10 輔助驅(qū)動裝置的工作方塊圖；圖11 輪子的軸向剖面；以及圖12 圖9中沿X-X線的剖面圖。
主要由拉桿1和橫梁2組成的車架3，有兩個裝在橫梁乙端部并各有一個三相同步電機(jī)4的輪子5。橫梁2的中央裝有電池6和控制器7。拉桿1的手柄8上設(shè)有測量裝置9。高爾夫球袋10用點(diǎn)劃線表示了其外輪廓。
測量裝置9包括貼在手柄8彎曲部位左邊和右邊的兩個電阻應(yīng)變片11和12。另外的兩個電阻應(yīng)變片13和14貼在拉桿1后端的左右兩側(cè)。
電阻應(yīng)變片11和12排列成橋式電路。這兩個電橋的電壓在控制器中相互進(jìn)行比較和計算。由此得出兩個三相同步電機(jī)4的基本載荷。
電阻應(yīng)變片13和14同樣排列成橋式電路，它們的電壓也在此控制器中相互比較和計算。根據(jù)所算得的值，按比例將基本載荷分配到兩個三相同步電機(jī)上去。
詳細(xì)情況說明如下。
在一直向前牽引時，由于手柄8的杠桿作用，因而在測量裝置9的部位造成了彎曲應(yīng)力，使電阻應(yīng)變片12伸長，電阻應(yīng)變片11受壓。當(dāng)超過極限時，由電池6供電的三相同步電機(jī)4接通。這可以是一種通-斷線路。但最好產(chǎn)生一個取決于拉力的扭矩。在反方向推行時同樣也是有效的，此時電阻應(yīng)變片11伸長，電阻應(yīng)變片12則受壓。
若除拉以外還有轉(zhuǎn)動，則在車架3中產(chǎn)生一個扭矩。拉桿1相對于橫梁3產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。視轉(zhuǎn)動方向不同，或電阻應(yīng)變片13伸長和電阻應(yīng)變片14受壓，或反之。由此所得到的電壓值按平衡的原則將由測量裝置9規(guī)定的基本載荷比例有區(qū)別地分配給兩個三相同步電機(jī)4。這一分配最好根據(jù)所測得的扭矩定量地確定。
在極限值以下，此時輔助驅(qū)動裝置接通，三相同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)向電池充電。通過相應(yīng)地進(jìn)行充電和因而對輪子制動，最好能與路段的坡度無關(guān)地始終調(diào)整為同樣的拉力。
電阻應(yīng)變片11和12或13和14這種成對的配置方式，在相當(dāng)大的程度上排除了不對稱性，它們的電壓被相互進(jìn)行比較和計算。這樣做增大了輸出信號電平。
圖3所示的高爾夫球手拉車，在一根箱形軸21上有兩個輪子22。輪子22中有電機(jī)與之組裝成一個整體，電機(jī)的電源來自安放在箱形軸21中的電池。兩根剛性地固定在軸21上的桿23，在它們的自由端24向上并向外折角，并通過一個測量裝置25連接，設(shè)有手柄26的拉桿27與測量裝置25相連。此外，通過兩個鉸鏈28將支架29裝在軸21上。在圖中所表示的位置上，支架29以其從鉸鏈28伸出的端部支承在軸21上，它可以向上翻轉(zhuǎn)貼靠著桿23。
高爾夫球袋底部支承在支架29的一個向上折彎的端段30上，球袋可放在離端段30上方不遠(yuǎn)處所裝設(shè)的皮帶31上，并在桿23的自由端24之間。圖4表示略加變化的箱形軸21，箱端大體收縮成棱錐體。這樣可形成合理的力流，并在兩端各有一個在收縮處形成的用于輪子22的軸頸33的安裝孔32。數(shù)字34表示桿23的安裝位置，它在入口35的旁邊。
由圖5可見，在可裝入安裝孔32中的軸頸33端部，有一個在安裝孔32內(nèi)定位的鎖定裝置36，此外還有一個在形式上邊槽-鍵連接的傳扭裝置，圖中用槽37表示。
因此輪子22具有一種機(jī)械的插塞連接裝置。圖中沒有表示與之結(jié)合在一起的電連接所需的插塞連接裝置。
輪子22分解為圖5所表示的輪芯38和在圖6所表示的外殼39。輪芯包括一個通過軸承40可旋轉(zhuǎn)地裝在軸頸33上的殼體，殼體內(nèi)在一個與軸頸33制成整體的定子盤41上裝有一排環(huán)形的磁場磁極42，與之相對地在此可旋轉(zhuǎn)的殼體上裝有一個磁鐵排43和一個接地環(huán)44。
外殼39通過定心的配合裝在輪芯38上，并通過多個在徑向突緣45上的螺釘連接件(圖中可見有關(guān)的孔46)與之固定在一起，與此同時還利用此螺釘連接件固定位輪芯38的殼體蓋47。外殼39上裝有一個彈性輪胎48。
按圖3至6所示高爾夫球手拉車驅(qū)動裝置的工作，與圖1和2所示高爾夫球手拉車中的情況相同。電阻應(yīng)變片只貼在測量裝置25中，控制器只設(shè)在軸21的箱中。在圖7和8中設(shè)有一個與測量裝置25類似的測量裝置。
由圖7可見拉桿49和一個環(huán)形手柄50，它們借助于螺栓51和52，通過模制件53和包圍著這一結(jié)構(gòu)的塑料鑲嵌件54互相連接起來。
模制件53以放大的比列表示在圖8中。它整個是一個鋁制的扁平直角平行六面體，在此模制件中通過槽55和56形成了四個橋形隔片57和四個橋形隔片58。在隔片57上貼有標(biāo)明DMS1L至DMS4L的電阻應(yīng)變片，在隔片58上貼有四個標(biāo)明DMS1Q至DMS3Q的電阻應(yīng)變片。
當(dāng)螺栓51和52之間產(chǎn)生拉力時，DMS1L和DMS4L伸長，DMS2L和DMS3L受壓縮。在螺栓51和52之間受壓力時，DMS2L和DMS3L伸長，DMS1L和DMS4L壓縮。當(dāng)螺栓52相對于螺栓51產(chǎn)生向右的橫向力時，DMS1Q和DMS4Q伸長，DMS2Q和DMS3Q壓縮。橫向力向左時，DMS2Q和DMS3Q伸長，DMS1Q和DMS4Q壓縮。將電阻應(yīng)變片DMS1L至DMS4L構(gòu)成橋式電路，可確定縱向力，將電阻應(yīng)變片DMS1Q至DMS4Q構(gòu)成橋式電路可測定橫向力。根據(jù)測得的縱向力，可確定作用在拉桿49上的拉力或推力。通過測量螺栓51和52之間，亦即手柄50和拉桿49之間的橫向力，還可以得知由車架傳出或傳入車架的扭矩。
電阻應(yīng)變片DMS1L至DMS4L以及DMS1Q至DMS4Q在各自的橋式電路中的配置可由圖9看出。圖中用X2和X3表示在每個所表示的橋式電路中測量信號的輸出接頭。X1和X4表示兩個橋式電路中與電源(VCC)和與大地(GND)的連接接頭。如圖9所示，各電阻應(yīng)變片DMS1L至DMS4L和DMS1Q至DMS4Q均以下列方式互相連接成一個電橋，即當(dāng)操縱拉桿49時，設(shè)在彼此相應(yīng)的電橋臂上的電阻應(yīng)變片沿相反方向變形。因此，在這兩個電橋臂上的電阻應(yīng)變片的電阻也產(chǎn)生相反的變化，從而導(dǎo)致測量電橋失調(diào)度增大，因此與一種總共只在一個電橋臂上設(shè)有兩個電阻應(yīng)變片的測量電橋相比，這樣做提高了測量的敏感度。
圖10中進(jìn)一步說明了主要與電機(jī)控制有關(guān)的詳細(xì)情況。在圖10的方塊圖中數(shù)字80表示驅(qū)動電機(jī)，它最好是一種三相同步電機(jī)，如在前面的說明中已經(jīng)提及的那樣。驅(qū)動電機(jī)80與一個直接控制電機(jī)80的電機(jī)操縱線路81連接。通過操縱線路81，向電機(jī)80供入經(jīng)調(diào)整的適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?。此外，通過電機(jī)操縱線路81控制電機(jī)的工作方式，使電機(jī)既可用作為電動機(jī)也可用作為發(fā)電機(jī)。
電機(jī)80還與一個轉(zhuǎn)子位置識別器82相連，它不斷產(chǎn)生測量信號，由此信號可以確定轉(zhuǎn)子當(dāng)時的角向位置。轉(zhuǎn)子位置識別器82與微處理機(jī)83連接，后者接收所產(chǎn)生的測量信號。用作為中央控制設(shè)備的微處理機(jī)83還與電機(jī)操縱線路81連接，此時，微處理機(jī)83不僅發(fā)出控制電機(jī)操縱線路的信號，而且如后面還要介紹的那樣接收來自電機(jī)操作線路的信號。在電機(jī)操縱線路81和微處理機(jī)83之間所畫的雙向箭頭，可以說明這種雙向的信號交換情況。
圖10中數(shù)字84表示測力傳感器，它最好是前面已介紹過的以電阻應(yīng)變片為基礎(chǔ)的測量裝置中的一種，尤其是一個至少有一組4個互相連成一個測量電橋的電阻應(yīng)變片的測量件，如圖8和9所示。測力傳感器84的輸出信號經(jīng)放大器線路85輸入微處理機(jī)83。
在圖10中還表示了電源86，在這里所表示的實(shí)施例中，它包括一個蓄電池和一個由蓄電池電的工作電壓調(diào)節(jié)器，后者用來保持電源電壓為常數(shù)。由圖10可以看出，電源86向所有上述工作單元81至85 饋給工作電壓，其中，當(dāng)電機(jī)80反過來作為發(fā)電機(jī)工作時的情況下，通過電機(jī)操縱線路81將電壓輸入電源86，從而為蓄電池充電。
在圖中所表示的實(shí)施例中，電源有一條附加線路，它在電機(jī)80初始的發(fā)電機(jī)電壓下起作用，使工作電壓調(diào)節(jié)器并因而通過所使用的工作電壓發(fā)生器使其他的工作單元81至85進(jìn)入工作或準(zhǔn)備工作狀態(tài)。當(dāng)使用上述輔助驅(qū)動裝置的一種可移動設(shè)備(例如高爾夫球手拉車)移動時，便會產(chǎn)生這種初始的發(fā)電機(jī)電壓。在這種情況下，此設(shè)備的使用者不需要為了進(jìn)入準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)而操縱任何開關(guān)。所以通過這種自動地接通，不需要對這種輔助驅(qū)動裝置有任何特別的關(guān)注。
在運(yùn)行過程中，由測力傳感器84的經(jīng)放大的信號，不斷地傳給微處理機(jī)83進(jìn)行處理，并由微處理機(jī)內(nèi)的程序作相應(yīng)的分析和加工。微處理機(jī)將測力傳感器的測量信號與規(guī)定的額定值進(jìn)行比較，并算出用于將傳感器信號調(diào)整到額定值的控制信號。將此控制信號輸入電機(jī)操作線路81，以便調(diào)整向電機(jī)提供工作電壓的電機(jī)操作線路的輸出級，所以電機(jī)相應(yīng)于所進(jìn)行的調(diào)整改變它的扭矩。若為了移動此設(shè)備實(shí)際要消耗的拉力或推力高于所規(guī)定的由使用者給出的拉力或推力，則通過提高驅(qū)動電機(jī)的扭矩來減輕使用者的負(fù)擔(dān)，測力傳感器發(fā)出一個相應(yīng)的減小了的信號。按照這一調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)減輕負(fù)荷，并使同荷減輕到在預(yù)定的額定值與微處理機(jī)接收到的測力傳感器信號兩者之間達(dá)到一致。反之，當(dāng)實(shí)際使用的拉力或推力低于規(guī)定的拉力或推力，并在微處理機(jī)83中進(jìn)行了比較，確認(rèn)所需值低于額定值時，微處理機(jī)83計算出使電機(jī)80作為發(fā)電機(jī)工作的控制信號，所以電機(jī)產(chǎn)生一個用以調(diào)整額定值偏差的恰當(dāng)?shù)闹苿恿Α?br> 在使用三相同步電機(jī)時，微處理機(jī)83將轉(zhuǎn)子位置識別器的測量信號計算在內(nèi)，算出將電機(jī)工作電壓的相位調(diào)整為按適當(dāng)?shù)臅r間順序的控制信號，微處理機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子位置識別器的測量信號，可計算出轉(zhuǎn)子的角向位置。也就是說，輸往電機(jī)操縱線路81的控制信號的計算，是以當(dāng)時的轉(zhuǎn)子位置為基礎(chǔ)進(jìn)行的，這樣就可以在任何時刻將旋轉(zhuǎn)磁場調(diào)整到與轉(zhuǎn)子位置相對應(yīng)的最合理位置，并因而可以保證在轉(zhuǎn)子上有最大的作用力矩。
轉(zhuǎn)子位置識別器最好有兩個相似的霍耳信號發(fā)生器，它們借助于轉(zhuǎn)子磁場或一個附加的磁性裝置，產(chǎn)生兩個互相錯開90°的信號。由于所得到的信號的這種正交性，便可利用數(shù)學(xué)上的幾何函數(shù)，即α＝arctan(a/b)，由此算出在準(zhǔn)線性形式下的轉(zhuǎn)子磁場角，也就是說，具有較高的分辨率而計算時間特別短。
根據(jù)由轉(zhuǎn)子位置識別器以較高的時間分辨率不斷提供的位置信號，可以確定轉(zhuǎn)子的其他各種系統(tǒng)參數(shù)，例如轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。為了確定轉(zhuǎn)速，微處理機(jī)83將所測得的轉(zhuǎn)子位置角對時間進(jìn)行微分。在此處所介紹的實(shí)施例中，除程序控制外，對電機(jī)的操縱通過微處理機(jī)來進(jìn)行，也就是說，電機(jī)的特征通過微處理機(jī)籍以工作的軟件來確定。用軟件解題可以做到高效率，即使在拉力載荷或推力載荷快速變換時也能高速反應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。一種配備有輔助驅(qū)動裝置的可移動設(shè)備的使用者會得出這樣的印象，即此設(shè)備的運(yùn)動始終受到相同的阻力，與它的運(yùn)動是否加速、減速、上坡或下坡無關(guān)，因此，設(shè)備基本上可以無沖擊地移動。
在此處所介紹的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子位置識別器包括通過定子磁場或附加的磁性裝置控制的霍耳信號發(fā)生器，微處理機(jī)83根據(jù)它們的信號可以確定轉(zhuǎn)子當(dāng)時的角向位置。當(dāng)然，為了確定角向位置也可以采用一個組合在三相電機(jī)中的傳感器，它提供計數(shù)脈沖，此時，位置的確定可通過微處理程序控制地經(jīng)過向上計數(shù)和向下計數(shù)來完成。
在所表示的實(shí)施例中，微處理機(jī)83接收來自電機(jī)操縱線路81末級的可能發(fā)生的誤差信號，在發(fā)生故障的情況下，通過這一信號可以在出現(xiàn)故障時釋放輔助驅(qū)動裝置，實(shí)現(xiàn)安全斷路。
假如在上述實(shí)施例中設(shè)有兩個組合在輪子中的驅(qū)動電機(jī)，則微處理機(jī)分別為每個電機(jī)計算輸入電機(jī)操縱線路81中的控制信號，此時，除轉(zhuǎn)子位置外，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置計算的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和反應(yīng)橫向力的測力傳感器的信號，在計算控制信號時也可以計算在內(nèi)。從而考慮了輪子的不同的軌跡和轉(zhuǎn)速。因此，對于有兩個輪子的高爾夫球車，可以附加地得到以上所述的適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，由使用者施加一個比較小的扭矩，便可以轉(zhuǎn)動手拉車，尤其是原地轉(zhuǎn)動，此時，轉(zhuǎn)動得到了輔助驅(qū)動裝置的協(xié)助。在原地轉(zhuǎn)動時，輔助驅(qū)動裝置使兩個輪子以相反的方向旋轉(zhuǎn)。
微處理機(jī)83的程序控制可以這樣設(shè)計，即，將額定值根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速并因而根據(jù)可移動設(shè)備的速度改變成，能使得使用者始終只須付出相同的功率，而與設(shè)備的運(yùn)動速度無關(guān)。也就是說，在速度較高時，須減小由使用者所加的驅(qū)動力。此外，微處理機(jī)83可以與一個輸入裝置相連，通過它可以將應(yīng)加的驅(qū)動力調(diào)整為所要求的值。
圖11和圖12所表示的輪子59中除電機(jī)之外還有與之組合成整體的電池和控制器。電機(jī)的結(jié)構(gòu)與圖5所示的基本相同一個與軸頸60設(shè)計成整體的定子盤61上裝有一排定子62，與定子62相配地，在輪子59設(shè)計成外殼65的旋轉(zhuǎn)部分上設(shè)有一個磁鐵64的環(huán)，磁鐵64的環(huán)上設(shè)有一個電極環(huán)63。外殼65通過軸承66裝在軸頸60上；外殼的一個壁由一個可拆式外殼蓋67組成。在這里，輪胎68直接裝在此外殼65上。
借助于銷子69將環(huán)形的板70相隔一定距離地固定在定子盤61上。在此板70上，圖12中虛線的上部裝有控制的電子器件，在虛線下部裝有大功率電子器件以及貼靠在軸頸60上的大功率晶體管71。電池72裝在一塊支板74上，此支板74裝在軸頸60上，并通過隔片73與定子盤61連接。
在軸頸60上，與軸頸33類似地可想象設(shè)有用于帶支架的輪子59的機(jī)械式插塞連接裝置。電的插塞連接裝置75與之結(jié)合起來，借助于它與測量裝置相連。
此輪子59例如設(shè)計用于走廊用運(yùn)輸車上。
權(quán)利要求
1.一種主要用人力或獸力驅(qū)動，尤其是拉動或推動的可移動設(shè)備的電動輔助驅(qū)動裝置(4-6；21；22；59)，在提高所需驅(qū)動力時此輔助驅(qū)動裝置起加力的作用，在降低所需的驅(qū)動力尤其是負(fù)的驅(qū)動力時它起發(fā)電機(jī)的作用，此輔助驅(qū)動裝置設(shè)有一個測量所施加的原驅(qū)動力的測量裝置(9；25；51-58)和一個控制器(7；70)，當(dāng)超過或當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定的原驅(qū)動力時，此控制器通過增大或減小所產(chǎn)生的扭矩，或通過減小或增大發(fā)電機(jī)的制動力矩，調(diào)整預(yù)定的原驅(qū)動力。
2.按照權(quán)利要求1所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為預(yù)定的原驅(qū)動力可任意改變，和/或按控制程序改變。
3.按照權(quán)利要求1或2所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為輔助驅(qū)動裝置(4-6；21；22；59)至少裝有一個三相同步電機(jī)(4；41-44；61-64)，它可起加力的作用，也可起發(fā)電機(jī)的作用。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為兩個同軸的輪子(5；22)各設(shè)有一個電機(jī)(4；41-44)；并分別控制，原驅(qū)動力分配在不同輪子(5；22)上的份額，由一個設(shè)備支架(3；23；27；49，50)上存在的彎矩或橫向力測量裝置(13，14；25；DMS1Q-DMS4Q來測定。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為與無傳動裝置的電機(jī)(41-44)組合成整體的兩個輪子(22)，裝在一根其形狀如細(xì)長箱子的軸(21)上，在箱內(nèi)裝有電池。
6.按照權(quán)利要求1至4之一所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為最好是無傳動裝置的輪子(59)配備有與之組成整體的電機(jī)(61-64)，并各有自己的與之組合成整體的電池(72)，此外，最好有配屬于它的控制器(70)。
7.按照權(quán)利要求5或6所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為輪子(22；59)裝在軸頸(33；60)上，軸頸借助于傳扭的插塞連接裝置(36，37)固定，插塞連接裝置(36，37)與向輪子(22；59)內(nèi)引入控制導(dǎo)線，必要時除此以外還引入電源線的插塞連接裝置(75)結(jié)合起來。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為為了測量原驅(qū)動力和必要時還有彎矩或橫向力，在設(shè)備支架(3；23，27；49，50)上裝設(shè)測量裝置(9；25；51-58)，測量裝置設(shè)在一個點(diǎn)上，最好在支架結(jié)構(gòu)的這樣一個節(jié)點(diǎn)上，即原驅(qū)動力的整個力流是從此節(jié)點(diǎn)開始的，這一節(jié)點(diǎn)最好在手柄(8；50)和拉桿(1；49)之間，或在拉桿(27)的另一端。
9.按照權(quán)利要求8所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為測量裝置(51-58)由一個最好埋入塑料件(54)中的模制件(53)構(gòu)成，在此模制件(53)上通過凹槽(55；56)形成放大彎曲應(yīng)力的隔片(57；58)，在隔片上貼有電阻應(yīng)變片(DMS1L-DMS4L；DMS1Q-DMS4Q)。
10.按照權(quán)利要求1至9之一所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為測量裝置(9；51-58)具有成對的電阻應(yīng)變片(11/12；DMS1L/DMS2L；DMS3L/DMS4L；DMS1Q/DMS2Q；DMS3Q/DMS4Q)，它們并列地設(shè)置，當(dāng)一個電阻應(yīng)變片伸長時，另一個受壓縮，這些電阻應(yīng)變片配置成一個橋式電路，此橋式電路有一個在電阻應(yīng)變片之間的分接點(diǎn)。
11.按照權(quán)利要求9所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為鑲嵌件(54)也傳力地連接在支架結(jié)構(gòu)(49；50)中。
12.按照權(quán)利要求5和8所述之高爾夫球車的輔助驅(qū)動裝置，其特征為上述箱(21)設(shè)置作為高爾夫球袋的固定裝置(23，29)的中央件，它有兩根從箱(21)出發(fā)并逐漸聚合的剛性桿(23)，桿(23)的端頭向上并向外彎折，桿(23)通過一根在其一端設(shè)有手柄(26)的拉桿(27)繼續(xù)延伸；箱(21)還有一個通過兩個鉸鏈(28)固定在此箱(21)上的支架(29)，它可從一個支承位置翻轉(zhuǎn)到靠在兩根桿(23)上，測量裝置(25)設(shè)在上述桿(23)和拉桿(27)之間的過渡區(qū)中，或設(shè)在拉桿與手柄之間的過渡區(qū)中。
13.按照權(quán)利要求10所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為橋式電路通過兩對電阻應(yīng)變片(DMS1L/DMS2L，DMS3L/DMS4L；DMS1Q/DMS2Q；DMS3Q/DMS4Q)構(gòu)成，其中在橋式電路中互成對邊的電阻應(yīng)變片，或兩個都伸長，或兩個都壓縮。
14.按照權(quán)利要求1至13之一所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為設(shè)置一個完成輔助驅(qū)動裝置運(yùn)行準(zhǔn)備的起動線路，此起動線路在電機(jī)(4；41-44；80)的發(fā)電機(jī)電壓下起作用。
15.按照權(quán)利要求3至14之一所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為控制器(7；70；81-83)有一個接收測量裝置(9；25；51-58；84-85)信號的微處理機(jī)(83)；有一個與微處理機(jī)(83)連接的電機(jī)操縱線路(81)，此電機(jī)操縱線路(81)帶有供應(yīng)電機(jī)工作電壓的末級；以及有一個測定電機(jī)(4；41-44；80)中轉(zhuǎn)子角向位置的裝置，其中，微處理機(jī)(83)在將所測定的轉(zhuǎn)子角向位置計算在內(nèi)的情況下，算出輸往電機(jī)操縱線路(81)的控制信號電平。
16.按照權(quán)利要求1至15之一所述之輔助驅(qū)動裝置，其特征為控制器(7；70；81-83)用于調(diào)整預(yù)定的原驅(qū)動力，使可移動設(shè)備的使用者只需施加不變的驅(qū)動功率，而與設(shè)備的運(yùn)行速度無關(guān)。
全文摘要
一種主要用人力或獸力驅(qū)動，尤其是拉動或推動的可移動設(shè)備的電動輔助驅(qū)動裝置(4—6；21；22；59)，在提高所需驅(qū)動力時此輔助驅(qū)動裝置起加力的作用，在降低所需的驅(qū)動力尤其是負(fù)的驅(qū)動力時它起發(fā)電機(jī)的作用，此輔助驅(qū)動裝置設(shè)有一個測量所施加的原驅(qū)動力的測量裝置(9；25；51—58)和一個控制器(7；70)，當(dāng)超過或當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定的原驅(qū)動力時，此控制器通過增大或減小所產(chǎn)生的扭矩，或通過減小或增大發(fā)電機(jī)的制動力矩，調(diào)整預(yù)定的原驅(qū)動力。
文檔編號B62B3/00GK1112777SQ94190532
公開日1995年11月29日 申請日期1994年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月24日
發(fā)明者羅爾夫·斯托斯曼 申請人:羅爾夫·斯托斯曼