AT513076B1 - Fahrzeug mit Rahmen und Antriebsschwinge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsschwinge (2) für ein Fahrzeug, welches mindestens zwei durch einen Rahmen verbundene Räder (4) aufweist, welche Antriebsschwinge (2) um eine Drehachse (7) drehbar am Rahmen lagerbar ist, aufweisend einen Motor (8) mit einer Motorachse (9) und einem Motorgehäuse und mindestens ein um eine Radachse (6) drehbar in der Antriebsschwinge (2) gelagertes Rad (4), welches der Motor (8) antreibt, wobei der Motor (8) mit dem Rad (4) indirekt, insbesondere durch ein Getriebe (10), verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebsschwinge (2) ein tragendes Gehäuse (11) aufweist, welches das Motorgehäuse bildet.Weiter betrifft die Erfindung einen Rahmen für ein Fahrzeug, welches mindestens zwei durch den Rahmen verbundene Räder (4) aufweist, mit welchem eine Antriebsschwinge (2) um eine Drehachse (7) drehbar verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Rahmen zwei durchgehende Längsrohre aufweist, welche die Räder (4) verbinden.

Description

österreichisches Patentamt AT513 076 B1 2014-03-15

Beschreibung

FAHRZEUG MIT RAHMEN UND ANTRIEBSSCHWINGE

[0001] Die Erfindung betrifft eine Antriebsschwinge für ein Fahrzeug, welches mindestens zwei durch einen Rahmen verbundene Räder aufweist, welche Antriebsschwinge um eine Drehachse drehbar am Rahmen lagerbar ist, aufweisend einen Motor mit einer Motorachse und einem Motorgehäuse und mindestens ein um eine Radachse drehbar in der Antriebsschwinge gelagertes Rad, welches der Motor antreibt, wobei der Motor mit dem Rad indirekt, insbesondere durch ein Getriebe, verbunden ist.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung einen Rahmen für ein Fahrzeug, welches mindestens zwei durch den Rahmen verbundene Räder aufweist, mit welchem eine Antriebsschwinge um eine Drehachse drehbar verbindbar ist.

[0003] Fahrzeuge mit einem Rahmen und einer oder mehreren Antriebsschwingen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So sind beispielsweise Antriebsschwingen bekannt geworden, welche einen Motor aufweisen, wobei der Motor als Radnabenmotor ausgebildet ist. Derartige Antriebsschwingen haben jedoch den Nachteil, dass wegen des Radnabenmotors ungefederte Massen des Fahrzeuges hoch sind, wodurch hohe Radkräfte entstehen. Weiter wirkt sich ein hoher Anteil ungefederter Massen negativ auf einen Fahrkomfort und ein dynamisches Verhalten des Fahrzeuges aus. Darüber hinaus haben Antriebsschwingen des Standes der Technik, bei welchen ein Motor starr mit der Antriebsschwinge verbunden ist, den Nachteil, dass eine Verbindung des Motors mit der Antriebsschwinge in einem Betrieb hohe Kräfte aufnehmen muss, weswegen derartige Konstruktionen aufwendig und teuer sind.

[0004] Aus der AT 411 524 B ist ein Dreiradfahrzeug bekannt geworden, welches einen in einer Antriebsschwinge angeordneten Radantrieb aufweist. Weiter ist aus der WO 2009/114154 A1 ein Fahrzeug mit einer Antriebsschwinge bekannt, wobei getrennt von der Antriebsschwinge ein Motorgehäuse vorgesehen ist.

[0005] Auch sind Rahmen der eingangs genannten Art aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus einem Zweiradbereich, bekannt geworden. Derartige Rahmen weisen mehrere Metallteile auf, die zu einem die Räder verbindenden Rahmen verschweißt sind und insbesondere aufgrund erforderlicher Schweißarbeiten im Zuge einer Fertigung hohe Kosten in einer Herstellung verursachen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsschwinge der eingangs genannten Art anzugeben, welche bei einer Integration in ein Fahrzeug eine günstige Fahrzeugdynamik insbesondere aufgrund eines geringen Anteils ungefederter Massen ermöglicht. Darüber hinaus soll die Antriebsschwinge kostengünstig herstellbar sein.

[0007] Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rahmen der eingangs genannten Art anzugeben, der besonders günstig herstellbar ist.

[0008] Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Antriebsschwinge der eingangs genannten Art die Antriebsschwinge ein tragendes Gehäuse aufweist, welches das Motorgehäuse bildet.

[0009] Weil die Antriebsschwinge im Fahrzeug um die Drehachse drehbar ist, führt eine indirekte Verbindung des Motors mit dem Rad zu einer drehachsennahen Positionierung des Motors, verglichen beispielsweise mit Radnabenantrieben. Dies hat eine Reduktion der ungefederten Massen des Fahrzeuges bzw. einer Reduktion des Trägheitsmomentes der Antriebsschwinge um die Drehachse zur Folge, wodurch Radkräfte reduziert werden und gleichzeitig die Fahrzeugdynamik und der Fahrkomfort verbessert werden. Da das Rad direkt in der Antriebsschwinge gelagert ist, ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion, sodass Herstellkosten reduziert sind. Die indirekte Verbindung kann dabei beispielsweise durch einen Riemen- oder Kettentrieb oder jede andere starre oder variable Getriebeart realisiert werden, um ein Drehmoment vom Motor an das Rad zu übertragen. Eine derartige Antriebsschwinge kann als 1 / 14 österreichisches Patentamt AT513 076B1 2014-03-15 Längslenker, Querlenker und/oder Verbundlenker ausgeführt sein.

[0010] Erfindungsgemäß weist die Antriebsschwinge ein tragendes Gehäuse auf, welches das Motorgehäuse bildet. Dadurch wird eine besonders einfache Konstruktion erreicht, die insbesondere bei hohen Stückzahlen Kostenvorteile bringt. Weil ein Teil der Antriebsschwinge gleichzeitig das Motorgehäuse bildet, entfällt auch eine Befestigung des Motors auf der Antriebsschwinge sowie eine hierzu erforderliche Verbindungstechnik. Darüber hinaus wird eine Montage der Antriebsschwinge vereinfacht, da weniger Teile zu assemblieren sind. Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Antriebsschwinge derart ausgebildet ist, dass Teile des Motors, wie eine Ständerwicklung und Lager eines Läufers bei einem Elektromotor, direkt in der Antriebsschwinge befestigt sind. Die Antriebsschwinge wirkt so als tragendes Teil, welches das Fahrzeug mit dem Rad verbindet und gleichzeitig als Gehäuse des Motors, welches Motorkräfte aufnimmt. Eine besonders platzsparende Konstruktion bei günstiger Fahrzeugdynamik wird erzielt, wenn die Motorachse etwa parallel zur Radachse des vom Motor angetriebenen Rades ist.

[0011] Für einen besonders hohen Fahrkomfort ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn die Radachse etwa parallel zu der Drehachse ist.

[0012] Um die ungefederten Massen zu reduzieren, ist es günstig, wenn ein Abstand eines Schwerpunktes von drehenden Teilen des Motors zur Drehachse weniger als 50 %, insbesondere weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 10 %, eines Abstandes der Radachse von der Drehachse ist.

[0013] Ein Einfluss der Motormasse auf die ungefederten Massen kann minimiert werden, wenn die Motorachse auf der Drehachse liegt. Besonders günstig ist es, wenn die Motorachse und die Drehachse zusammenfallen und parallel zur Radachse sind. Bei einer derartigen Ausführung ist darüber hinaus auch eine symmetrische Ausführung der Antriebsschwinge um eine Ebene besonders einfach möglich, in welcher Radachse und Drehachse liegen. Dadurch kann beispielsweise eine für ein linkes Hinterrad ausgeführte Antriebsschwinge ident mit einer für ein rechtes Hinterrad ausgeführten Antriebsschwinge ausgebildet sein, wodurch ein höherer Gleichteilgrad und geringere Herstellkosten erzielt werden.

[0014] Zweckmäßigerweise ist eine Betriebsbremse und/oder eine Feststellbremse in die Antriebsschwinge integriert. Dabei hat es sich bewährt, dass die Feststellbremse, die beispielsweise als Trommelbremse ausgeführt sein kann, auf einer Motorwelle bzw., sofern diese als Hohlwelle ausgeführt ist, auf der Hohlwelle angeordnet ist. Auf diese Weise entfällt ein separates Gehäuse für die Feststellbremse. Die Betriebsbremse ist vorzugsweise auf einer Welle des Rades angeordnet und üblicherweise als Scheibenbremse ausgeführt. Durch eine derartige integrale Ausführung der Antriebsschwinge, in welche Motor, Getriebe, Betriebs- und/oder Feststellbremse integriert sind, wird ein hoher Vorfertigungsgrad erreicht, sodass eine Fertigung des Fahrzeuges durch eine Montage der Antriebsschwinge am Rahmen besonders einfach möglich ist. Gleichzeitig kann eine derartige Antriebsschwinge für verschiedene Fahrzeuge verwendet werden, sodass ein hohes Maß an Modularität erzielt wird, wodurch Kosten gesenkt werden.

[0015] Eine besonders hohe Zuverlässigkeit wird erreicht, wenn das Rad durch einen Riemenoder Kettentrieb mit dem Motor verbunden ist. Darüber hinaus ist damit auch eine Übersetzung leicht zu realisieren.

[0016] Um verschiedene Übersetzungen zu realisieren, kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Rad durch ein Schalt- oder Automatikgetriebe mit dem Motor verbunden ist.

[0017] Vorzugsweise ist der Motor als Elektromotor ausgeführt. Weil bei Elektromotoren auch bei geringen Drehzahlen ein hohes Drehmoment erzielbar ist, kann so auch mit einer starren Übersetzung eine hohe Beschleunigung aus dem Stillstand erzielt werden. Selbstverständlich ist auch eine Ausführung der Antriebsschwinge mit jedem alternativen Antrieb, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, möglich.

[0018] Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Rahmen der ein- 2/14 österreichisches Patentamt AT513 076 B1 2014-03-15 gangs genannten Art zwei durchgehende Längsrohre aufweist, welche die Räder verbinden. Auf diese Weise kann eine Vereinfachung der Konstruktion erzielt werden, da wesentlich weniger Schweißnähte erforderlich sind, um den Rahmen herzustellen. Besonders bevorzugt werden Rohre einer Standarddimension verwendet, sodass auf Massenware zurückgegriffen werden kann, um Kosten zu reduzieren. Günstig ist es, wenn die Längsrohre in einem vorderen Bereich insbesondere durch ein Federbein mit einem Vorderrad verbunden sind und in einem hinteren Bereich die Antriebsschwinge drehbar an den Längsrohren gelagert ist.

[0019] Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Längsrohre an einer Vorderseite des Fahrzeuges mit einem insbesondere kernlosen Gussknoten verbunden sind. Dies hat sich als besonders zuverlässig in einem Fährbetrieb und bei hohen Stückzahlen als kostengünstig erwiesen. Die Längsrohre werden mit dem Gussknoten vorzugsweise durch Schweißen oder Schrauben verbunden. Alternativ kann auch ein Gussknoten mit Kern vorgesehen sein.

[0020] Eine besonders hohe Stabilität des Rahmens wird erreicht, wenn Querrohre vorgesehen sind, welche die Längsrohre verbinden. Die Querrohre werden mit den Längsrohren vorzugsweise durch eine Schweißverbindung verbunden.

[0021] Bevorzugt weist der Rahmen nur zwei durchgehende Längsrohre auf, die durch Querrohre verbunden sind. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass dadurch ein ausreichendes Maß an Stabilität gewährleistet wird, wobei der Rahmen besonders einfach herstellbar ist.

[0022] Um eine besonders einfache und günstige Herstellung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Längsrohre symmetrisch ausgebildet sind. Dies hat sich besonders für Fahrzeuge mit zwei Hinterrädern als günstig erwiesen.

[0023] Mit Vorteil sind die Längsrohre durch Biegen hergestellt. Dazu wird vorzugsweise eine Konstruktion verwendet, welche eine Form der Rohre mit Biegeradien oberhalb eines definierten Minimalradius vorsieht. Weil das Biegen von Rohren mittels einer CNC- Fertigung möglich ist, werden so bei hohen Stückzahlen besonders niedrige Fertigungskosten des Rahmens erzielt.

[0024] Günstig ist es, wenn die Längsrohre zumindest eine Aufnahme für eine Feder-/Dämpfer-Einheit aufweisen. Dadurch kann die Antriebsschwinge an der Drehachse drehmomentfrei mit dem Rahmen verbunden werden, wodurch an der Drehachse eine konstruktiv einfache Lagerung ermöglicht wird. Gleichzeitig wird eine Assemblierung vereinfacht.

[0025] Die Vorteile der Erfindung werden besonders günstig umgesetzt, wenn bei einem Fahrzeug, welches mindestens zwei durch einen Rahmen verbundene Räder aufweist, wobei zumindest ein Rad in einer um eine Drehachse drehbar mit dem Rahmen verbundenen Antriebsschwinge gelagert ist, die Antriebsschwinge erfindungsgemäß ausgebildet ist. Dadurch wird eine gute Fahrzeugdynamik bei geringen Herstellkosten erreicht.

[0026] Erforderliche Herstellkosten werden weiter reduziert, wenn auch der Rahmen in erfin-dungsgemäßer Weise ausgebildet ist.

[0027] Mit Vorteil ist die Antriebsschwinge am Rahmen mit nur einem Befestigungsteil, insbesondere einer Schraube, um die Drehachse drehbar fixiert. Zur Aufnahme von Radkräften wird die Antriebsschwinge weiter vorzugsweise durch ein Federbein verbunden, sodass die Verbindung zwischen Antriebsschwinge und Rahmen an der Drehachse frei von Momenten ist. Besonders günstig ist es dabei, wenn eine mit dem Rahmen verbundene zylindrische Lagerschale vorgesehen ist, welche koaxial zur Drehachse liegt, und ein Teil des Gehäuses der Antriebsschwinge eine korrespondierende Zylinderform aufweist, sodass das Gehäuse der Antriebsschwinge drehbar in der Lagerschale lagerbar ist. Eine Fixierung der Antriebsschwinge in axialer Richtung kann dann durch ein einziges Verbindungsmittel erfolgen, sodass eine Montage der Antriebsschwinge am Rahmen besonders einfach möglich ist. Es sind dann lediglich die Montageschritte Positionieren der Antriebsschwinge in der Lagerschale und Fixieren der Antriebsschwinge in axialer Richtung der Drehachse mit dem Verbindungsmittel für eine Montage der Antriebsschwinge am Rahmen erforderlich. 3/14 österreichisches Patentamt AT513 076B1 2014-03-15 [0028] Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, dass das Befestigungsteil, welches den Rahmen mit der Antriebsschwinge verbindet, als Stabilisator bzw. Torsionsfeder ausgeführt ist und die Antriebsschwinge mittels einer definierten Torsionsfedersteifigkeit mit dem Rahmen verbindet. Bei dieser Ausführung wird über das Befestigungsteil auch ein Moment übertragen.

[0029] Bevorzugt ist zumindest eine Feder-/Dämpfer-Einheit vorgesehen, welche die Antriebsschwinge mit dem Rahmen verbindet, um Kräfte vom Rahmen auf das Rad zu übertragen. Günstig ist es, wenn die Feder-/Dämpfer-Einheit radnah bzw. mit großem Abstand zur Drehachse mit der Antriebsschwinge verbunden ist. Dadurch werden auftretende Kräfte in der Fe-der-/Dämpfer-Einheit reduziert.

[0030] Für einen Einsatz in urbanem Umfeld ist es günstig, wenn das Fahrzeug als Zweirad ausgeführt ist.

[0031] Es hat sich insbesondere bei einer Ausführung des Fahrzeuges als Zweirad bewährt, dass die Antriebsschwinge in einem Rahmenquerrohr drehbar gelagert und durch ein Verbindungsteil mit einer Stirnseite des Rahmenquerrohres verbunden ist. Die Befestigung kann dabei die Antriebsschwinge rein in axialer Richtung fixieren und eine Drehung erlauben. Dabei ist das Verbindungsteil beispielsweise als drehbar mit dem Rahmenquerrohr und starr mit der Antriebsschwinge verbundener Bolzen ausgeführt. Alternativ ist eine Ausführung des Verbindungsteils als Torsionsfederelement möglich, welches gleichzeitig eine axiale Fixierung und eine Übertragung eines Momentes ermöglicht. In diesem Fall ist das Verbindungsteil in jeder Richtung starr mit der Antriebsschwinge und dem Rahmenquerrohr verbunden. Wird das Verbindungsteil als Torsionsfederelement ausgeführt, ist die Befestigung vorzugsweise in der Drehachse angeordnet.

[0032] Jedoch ist auch eine Ausbildung mit mehr als zwei Rädern möglich. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeug als Drei- oder Vierrad ausgeführt ist, wobei zwei in jeweils einer Antriebsschwinge gelagerte Hinterräder vorgesehen sind. Diese Ausführung hat insbesondere den Vorteil, dass kein zusätzliches Differenzial erforderlich ist, da mit den beiden Antriebsschwingen unterschiedliche Drehzahlen an den beiden Rädern beispielsweise bei Kurvenfahrten möglich sind. Werden Asynchronmotoren verwendet, die von einem Frequenzumrichter angesteuert werden, ist dies besonders einfach möglich.

[0033] Wird das Fahrzeug als Drei- oder Vierrad ausgeführt, sind die Antriebsschwingen vorzugsweise um eine gemeinsame Drehachse im Rahmen drehbar gelagert. Besonders bevorzugt sind die Antriebsschwingen dabei einzeln gelagert, sodass eine Drehung einer ersten Antriebsschwinge relativ zu einer zweiten Antriebsschwinge möglich ist.

[0034] Zweckmäßigerweise sind die Antriebsschwingen bei einer Ausführung des Fahrzeuges als Drei- oder Vierrad mittels eines Stabilisators verbunden. Dadurch wird die Fahrzeugdynamik verbessert.

[0035] Mit Vorteil ist der Stabilisator durch eine Hohlwelle des Motors geführt und mit einer Außenseite des Gehäuses verbunden. Dies verbessert zum einen die Fahrzeugdynamik. Zum anderen wird durch den in der Hohlwelle geführten und mit der Außenseite des Gehäuses verbundenen Stabilisator eine einfache Konstruktion erzielt, weil die Antriebsschwinge bei einer Montage einfach auf den Stabilisator geschoben werden kann, welcher dann an der Außenseite mit dem Gehäuse vorzugsweise mit nur einem Befestigungsteil, insbesondere einer Mutter, verbunden wird. Dabei weist der Stabilisator an den jeweiligen Enden, von welchen die Antriebsschwinge auf den Stabilisator geschoben wird, ein Außengewinde auf, das mit einem Innengewinde der Mutter korrespondiert.

[0036] In einer alternativen Ausführung kann es vorteilhaft sein, wenn der Stabilisator ein Schubelement beinhaltet, welches Elemente verbindet, die starr mit Gehäusen der Antriebsschwingen verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform entfällt die Hohlwelle, wodurch Kostenvorteile entstehen. Die Elemente, welche starr mit den Gehäusen der Antriebsschwingen verbunden sind, können beispielsweise Stangen oder Rohre sein, welche mit den Gehäusen mitgegossen sind. Alternativ sind die Stangen oder Rohre mit den Gehäusen beispielsweise durch 4/14 österreichisches Patentamt AT513 076 B1 2014-03-15

Schweißen oder Schrauben verbunden. Vorzugsweise sind die Elemente zentrisch auf einem zylindrischen Teil angeordnet, mit welchem die Antriebsschwingen drehbar in der Lagerschale gelagert sind. Für eine Verbindung der Antriebsschwingen durch die Elemente werden die Antriebsschwingen drehbar in die Lagerschale geführt, bis sich die Elemente nahezu berühren. Schließlich werden die Elemente durch das Schubelement verbunden. Das Schubelement kann beispielsweise ein Hohlzylinder sein, welcher über die beiden Elemente geschoben wird und diese verbindet. Selbstverständlich ist auch eine Ausführung der Elemente als Mehrkantprofile und Ausführung des Schubelementes mit korrespondierendem Innenprofil möglich. Eine einfache Montage ist möglich, wenn das Schubelement bereits vor Herstellen der Verbindung starr oder lösbar mit einem ersten Element verbunden oder in dieses integriert ist. Um die Verbindung zu fixieren, wird das Schubelement durch ein Befestigungselement, beispielsweise einen Bolzen, ein Mehrkantelement oder ein Formschlusselement, mit dem Element der zweiten Antriebsschwinge drehstarr, vorzugsweise lösbar, verbunden. Auch eine Verbindung des Schubelementes mit dem zweiten Element beispielsweise durch Einrasten eines Federelementes ist möglich. Entsprechend einer Ausführung der Elemente als Rundelemente mit Verdrehsicherung und/oder als Mehrkantelemente und oder als Formschlusselemente werden die starr mit den Antriebsschwingen verbundenen Elemente als Querstabilisator/Torsionsfeder verwendet. Sind die Lagerschalen beider Antriebsschwingen in einem gemeinsamen Rahmenquerrohr angeordnet, ist dieses mit einem Fenster zu versehen, um die Elemente durch das Schubelement verbinden zu können. Bei dieser Ausführung wird der Stabilisator durch die starr mit den Antriebsschwingen verbundenen Elemente und das Schubelement gebildet. Im Falle einer Zweiradlösung wird das starr mit der Antriebsschwinge verbundene Element an einer Stirnseite des Rahmenquerrohrs fixiert und wird alternativ als Drehfederstab verwendet. In diesem Falle kann ein angebautes Federelement entfallen.

[0037] Mit Vorteil ist der Stabilisator als in der Drehachse liegende Torsionsfeder ausgeführt. Besonders bevorzugt wird der Stabilisator als zylindrische Stange, die vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl besteht, ausgeführt. Alternativ ist selbstverständlich eine Ausführung der Torsionsfeder beispielsweise als Mehrkantprofil möglich, um eine formschlüssige Verbindung einfach zu ermöglichen.

[0038] Geringe Kosten des Antriebes sind möglich, wenn die Motoren der Antriebsschwingen als Asynchronmotoren ausgeführt sind. Gleichzeitig wird dadurch ein hohes Anfahrdrehmoment auch mit starrer Übersetzung erreicht.

[0039] Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen: [0040] Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsschwinge; [0041] Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in Seitenansicht; [0042] Fig. 3 ein Fahrzeug gemäß Fig. 2 in Draufsicht; [0043] Fig. 4 ein weiteres erfindungsgemäßes Fahrzeug in Seitenansicht; [0044] Fig. 5 ein Fahrzeug gemäß Fig. 4 in Draufsicht; [0045] Fig. 6 ein Detail eines weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeuges.

[0046] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsschwinge 2 in Schnittdarstellung. Ersichtlich ist, dass ein Gehäuse 11 der Antriebsschwinge 2, welches in einem Betrieb Kräfte von einem Rad 4 an einen in Fig. 1 nicht dargestellten Rahmen 3 überträgt, gleichzeitig als Motorgehäuse dient. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache, kostengünstige und platzsparende Konstruktion, welche besonders für hohe Stückzahlen geeignet ist. Weiter ist eine starr mit dem Rahmen 3 verbundene Lagerschale 21 dargestellt, in welcher ein zylindrischer Teil 24 der Antriebsschwinge 2 um eine Drehachse 7 drehbar gelagert ist. Die in Fig. 1 dargestellte Antriebsschwinge 2 ist Teil eines Fahrzeuges 1 mit zwei angetriebenen Rädern 4, wobei jedes Rad 4 von einer separaten Antriebsschwinge 2, 2‘ angetrieben wird. Um eine günstige Fahr- 5/14 österreichisches Patentamt AT 513 076 B1 2014-03-15 zeugdynamik zu erreichen, sind die beiden Antriebsschwingen 2, 2‘ durch einen Stabilisator 19, welcher als Torsionsfeder ausgebildet ist, verbunden. Weiter wird eine besonders einfache Montage dadurch erreicht, dass eine Motorwelle als Hohlwelle 20 ausgebildet ist, sodass bei einer Montage die Antriebsschwinge 2 mit der Hohlwelle 20 auf den Stabilisator 19 geschoben werden kann. Eine Fixierung des in die Antriebsschwinge 2 geführten Stabilisators 19 wird vorzugsweise durch ein auf ein Ende des Stabilisators 19 aufgebrachtes Befestigungsteil 18 erzielt. Besonders bevorzugt ist der Stabilisator 19 an einem Ende mit einem Außengewinde versehen, sodass zu einer Befestigung eine Mutter mit einem korrespondierenden Innengewinde verwendet werden kann. Zu einer Assemblierung der Antriebsschwingen 2, 2‘ mit übrigen Teilen des Fahrzeuges 1 wird vorzugsweise ein Stabilisator 19 in eine Antriebsschwinge 2 durch die Hohlwelle 20 geführt und an einem Ende mit dem Befestigungsteil 18 mit einer Außenseite der Antriebsschwinge 2 verbunden. In einem nächsten Schritt kann diese erste Antriebsschwinge 2, welche mit dem Stabilisator 19 bereits verbunden ist, durch die zylindrische Lagerschale 21 geführt werden und anschließend eine zweite Antriebsschwinge 2‘ von einer gegenüberliegenden Seite in eine entsprechende Lagerschale 21 und auf einer gegenüberliegenden Seite des Stabilisators 19 positioniert werden. Abschließend wird der Stabilisator 19 auch an der zweiten Seite mit einem Befestigungsteil 18 mit einer Außenseite der zweiten Antriebsschwinge 2‘ verbunden.

[0047] Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage, sodass in einer Herstellung Kosten minimiert werden. Weiter ist ersichtlich, dass bei der Antriebsschwinge 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Motorachse 9 und die Drehachse 7 zusammenfallen, sodass ein Schwerpunkt von drehenden Teilen des Motors 8 auf der Drehachse 7 liegt. Dadurch wirken die Massen der drehenden Teile des Motors 8 sowie die weiteren symmetrisch zur Motorachse 9 liegenden Teile des Motors 8 nicht als ungefederte Massen des Fahrzeuges 1, wie dies beispielsweise bei einem Nabenantrieb der Fall wäre, sodass einerseits Radkräfte reduziert werden und andererseits eine günstige Fahrzeugdynamik erzielt wird. Darüber hinaus ist mit einer derartigen Ausführung besonders einfach eine Symmetrie der Antriebsschwinge 2 bezüglich einer Ebene möglich, welche durch die Radachse 6 und die Motorachse 9 bzw. die Drehachse 7 gebildet wird. So können idente Bauteile für die beiden Antriebsschwingen 2, 2‘ verwendet werden.

[0048] Eine Wirkverbindung zwischen dem Motor 8 und dem Rad 4, welches vom Motor 8 angetrieben ist, wird durch eine indirekte Verbindung erreicht. Im Ausführungsbeispiel ist diese indirekte Verbindung als Kettentrieb ausgeführt, wobei gleichzeitig eine Übersetzung von einer Drehzahl und einem Drehmoment des Motors 8 zum angetriebenen Rad 4 erfolgt. Auf diese Weise können schnelldrehende Elektromotoren verwendet werden, welche geringe Außenabmessungen aufweisen. Selbstverständlich ist auch eine Ausführung der Antriebsschwinge 2 mit anderen Motoren 8 als Elektromotoren möglich, beispielsweise Verbrennungskraftmaschinen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Motor 8 als Asynchronmotor ausgeführt ist, welcher von einem Frequenzumrichter gesteuert wird. Anstelle des Kettentriebes können selbstverständlich auch weitere Getriebe 10, wie beispielsweise Schalt- oder Automatikgetriebe verwendet werden. Weil die Motoren 8 beider Antriebsschwingen 2, 2‘ unabhängig voneinander angesteuert werden können, kann auf ein Differenzial verzichtet werden, sodass geringe Herstellkosten erzielt werden. Weiter wird eine besonders kompakte Bauweise dadurch erzielt, dass eine Betriebsbremse und eine Feststellbremse 12 in die Antriebsschwinge 2 integriert sind. Ersichtlich ist, dass die Feststellbremse 12, welche vorzugsweise als Trommelbremse ausgebildet ist, auf der Hohlwelle 20 angeordnet ist. Die Betriebsbremse ist vorzugsweise als Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe 13 ausgeführt und ist üblicherweise in einem radnahen Bereich positioniert, sodass das Getriebe 10 im Betrieb frei von Bremskräften ist. Eine Verbindung eines Rades 4 mit der Antriebsschwinge 2 wird bevorzugt durch einen Radflansch 5 hergestellt, mit welchem ein Rad 4 verbunden wird.

[0049] Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1, wobei zur besseren Illustration der Erfindung mehrere Baugruppen nicht dargestellt sind. Ersichtlich ist, dass das Fahrzeug 1 mit einer erfindungsgemäßen Antriebsschwinge 2 ausgeführt ist, welche um die Drehachse 7 dreh- 6/14 österreichisches Patentamt AT513 076B1 2014-03-15 bar mit einem Rahmen 3 verbunden ist. Zur Aufnahme von Radkräften ist eine Feder-/Dämpfer-Einheit 17 vorgesehen, welche den Rahmen 3 mit der Antriebsschwinge 2 verbindet. Der Rahmen 3 weist zwei Längsrohre 14 auf, welche die Antriebsschwinge 2 mit einem Gussknoten 15 verbinden, welcher eine Verbindung der Längsrohre 14 mit einem Vorderrad, insbesondere durch ein vorderes Federbein 22, herstellt. Weil die Längsrohre 14 mit großen Biegeradien ausgeführt sind, kann der Rahmen 3 zu einem Großteil durch Biegen von Rohren hergestellt werden, sodass auf eine kostenintensive Schweißkonstruktion verzichtet werden kann. Dadurch werden Kosten gespart. Bei einem Fahrzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist im Gussknoten 15 das vordere Federbein 22 und ein Lenker 23, welcher mit dem vorderen Federbein 22 verbunden ist, drehbar gelagert, sodass eine direkte Lenkung erzielt wird. Selbstverständlich ist auch eine Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeuges 1 mit einer indirekten Lenkung möglich.

[0050] Fig. 3 zeigt ein Fahrzeug 1 gemäß Fig. 2 in einer Draufsicht, wobei ersichtlich ist, dass das Fahrzeug 1 als Zweirad ausgeführt ist. Um die Antriebsschwinge 2 aufzunehmen, ist eine Lagerschale 21 vorgesehen, welche starr mit dem Rahmen 3 verbunden ist. Diese Verbindung kann beispielsweise eine Schweiß- oder auch Schraubverbindung sein. Weiter weist der Rahmen 3 eine Aufnahme 16 für die Feder-/Dämpfer-Einheit 17 auf, sodass das Fahrzeug 1 mit besonders wenigen Bauteilen ausgebildet wird.

[0051] Fig. 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Fahrzeug 1, welches als Dreirad ausgeführt ist. Ersichtlich ist, dass die Antriebsschwingen 2, 2‘ wieder drehbar mit dem Rahmen 3 um die Drehachse 7 verbunden sind und jeweils eine Feder-/Dämpfer-Einheit 17 vorgesehen ist, welche jeweils an einer Aufnahme 16 mit dem Rahmen 3 und mit den Antriebsschwingen 2, 2‘ verbunden sind, um Radkräfte aufzunehmen. Das Fahrzeug 1 gemäß Fig. 4 ist in einem vorderen Bereich nahezu ident mit dem Fahrzeug 1 gemäß Fig. 2 und Fig. 3, weswegen ein hoher Gleichteilgrad erzielt wird, sodass bei hohen Stückzahlen entsprechende Kostenvorteile entstehen.

[0052] Fig. 5 zeigt das Fahrzeug 1 gemäß Fig. 4 in einer Draufsicht. Ersichtlich ist, dass die Längsrohre 14 des Rahmens 3 symmetrisch ausgeführt sind, wodurch geringe Fertigungskosten erzielt werden. Um eine Stabilität des Rahmens 3 sicherzustellen, sind die Längsrohre 14 mit nicht dargestellten Querrohren verbunden, welche bevorzugt eingeschweißt werden. In Fig. 5 ist ersichtlich, dass eine zylindrische Lagerschale 21 vorgesehen ist, in welcher die Antriebsschwingen 2, 2‘ drehbar gelagert sind. Wie vorstehend beschrieben, werden die Antriebsschwingen 2, 2‘ im Betrieb durch einen als Torsionsfeder ausgebildeten Stabilisator 19 verbunden, welcher vorzugsweise an Außenseiten der Antriebsschwingen 2, 2‘ mit den Antriebsschwingen 2, 2‘ verschraubt wird. Weiter ist ersichtlich, dass die Drehachsen 7 sowie die Motorachsen 9 beider Antriebsschwingen 2, 2‘ zusammenfallen und auch die Radachsen 6 der beiden Antriebsschwingen 2, 2‘ ident sind.

[0053] Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug 1 werden besonders geringe Herstellkosten, insbesondere bei hohen Stückzahlen, sowie eine besonders einfache und rasche Montage der Antriebsschwinge 2 am Gesamtfahrzeug ermöglicht. Insbesondere weil ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 als Zwei-, Drei- oder Vierrad ausführbar ist, wobei für sämtliche Antriebsschwingen 2, 2‘, idente Teile verwendet werden können, wird ein hoher Gleichteilgrad erzielt, sodass Kostenvorteile entstehen. Wegen eines weitgehenden Verzichtes auf Schweißnähte können große Teile des Rahmens 3, insbesondere die Längsrohre 14, in einem CNC-Biegeverfahren hergestellt werden, wodurch auch bei dieser Baugruppe Kosten minimiert werden. Darüber hinaus ist eine besonders günstige Fahrzeugdynamik möglich, weil die ungefederten Massen minimiert sind. Gleichzeitig wird durch separate Motoren 8 sowie den Stabilisator 19, welcher die beiden Antriebsschwingen 2, 2‘ verbindet, ein hoher Fahrkomfort erzielt.

[0054] Fig. 6 zeigt eine alternative Verbindung zweier Antriebsschwingen 2, 2‘ eines erfin-dungsgemäßen Fahrzeuges 1, welches als Dreirad ausgeführt ist. Es versteht sich, dass die entsprechende Anordnung analog auf ein als Vierrad ausgeführtes Fahrzeug 1 anwendbar ist. Ersichtlich ist, dass die Antriebsschwingen 2, 2‘ keine Hohlwellen 20 gemäß Fig. 1 mehr auf- 7/14 österreichisches Patentamt AT513 076B1 2014-03-15 weisen, sondern die Motorwellen massiv ausgeführt sind. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass die Motorachsen 9 und Drehachsen 7 der beiden Antriebsschwingen 2, 2‘ ident sind. Auch die Radachsen 6 der beiden Antriebsschwingen 2, 2‘ fallen zusammen. Ein Stabilisator, welcher die Antriebsschwingen 2, 2‘ verbindet, wird bei einer Ausführung gemäß Fig. 6 durch ein Schubelement 27 sowie Elemente 25, 26 realisiert, welche starr mit Gehäusen 11 der Antriebsschwingen 2, 2‘ verbunden sind. Bei einer Montage werden die beiden Antriebsschwingen 2, 2‘ von gegenüberliegenden Seiten in ein Rahmenquerrohr 28 eingeführt, in welchem die Lagerschalen 21 angeordnet sind. In den Lagerschalen 21 werden die Antriebsschwingen 2, 2‘ analog zur Ausführung gemäß Fig. 1 durch zylindrische Teile 24 gelagert. Ein erstes Element 25, welches starr mit der ersten Antriebsschwinge 2 verbunden ist, weist ein starr mit dem ersten Element 25 verbundenes Schubelement 27 auf. Dieses Schubelement 27 wird nach einem Einführen beider Antriebsschwingen 2, 2‘ in das Rahmenquerrohr 28 mit dem zweiten Element 26 verbunden, welches starr mit der zweiten Antriebsschwinge 2‘ verbunden ist. Eine drehsteife Verbindung des Schubelementes 27 mit dem zweiten Element 26 wird durch ein Befestigungselement 30 realisiert, welches im Ausführungsbeispiels als Bolzen ausgeführt ist. Um eine Montage des Befestigungselementes 30 zu ermöglichen, ist das Rahmenquerrohr 28 mit einem Fenster 29 versehen.

[0055] Durch einen Querschnitt der Elemente 25, 26 sowie des Schubelementes 27 kann eine Torsionssteifigkeit des Stabilisators bei einer Ausführung gemäß Fig. 6 bestimmt werden, welche für eine Fahrdynamik des Fahrzeuges 1 relevant ist. Weil bei einer Ausführung gemäß Fig. 6 keine Hohlwelle 20 mehr vorgesehen ist, entfällt auch das Befestigungsteil 18, mit welchem die Antriebsschwinge 2 bei einer Ausführung gemäß Fig. 1 mit dem Stabilisator 19 verbunden ist. 8/14

Claims (29)

1. österreichisches Patentamt AT513 076 B1 2014-03-15 Patentansprüche 1. Antriebsschwinge (2) für ein Fahrzeug (1), welches mindestens zwei durch einen Rahmen (3) verbundene Räder (4) aufweist, welche Antriebsschwinge (2) um eine Drehachse (7) drehbar am Rahmen (3) lagerbar ist, aufweisend einen Motor (8) mit einer Motorachse (9) und einem Motorgehäuse und mindestens ein um eine Radachse (6) drehbar in der Antriebsschwinge (2) gelagertes Rad (4), welches der Motor (8) antreibt, wobei der Motor (8) mit dem Rad (4) indirekt, insbesondere durch ein Getriebe (10), verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsschwinge (2) ein tragendes Gehäuse (11) aufweist, welches das Motorgehäuse bildet.
2. 2. Antriebsschwinge (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorachse (9) etwa parallel zur Radachse (6) des vom Motor (8) angetriebenen Rades (4) ist.
3. 3. Antriebsschwinge (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radachse (6) etwa parallel zu der Drehachse (7) ist.
4. 4. Antriebsschwinge (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand eines Schwerpunktes von drehenden Teilen des Motors (8) zur Drehachse (7) weniger als 50 %, insbesondere weniger als 20 %, vorzugsweise weniger als 10 %, eines Abstandes der Radachse (6) von der Drehachse (7) ist.
5. 5. Antriebsschwinge (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorachse (9) auf der Drehachse (7) liegt.
6. 6. Antriebsschwinge (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsbremse und/oder eine Feststellbremse (12) in die Antriebsschwinge (2) integriert ist.
7. 7. Antriebsschwinge (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (4) durch einen Riemen- oder Kettentrieb mit dem Motor (8) verbunden ist.
8. 8. Antriebsschwinge (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad (4) durch ein Schalt- oder Automatikgetriebe mit dem Motor (8) verbunden ist.
9. 9. Antriebsschwinge (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (8) als Elektromotor ausgeführt ist.
10. 10. Rahmen (3) für ein Fahrzeug (1), welches mindestens zwei durch den Rahmen (3) verbundene Räder (4) aufweist, mit welchem eine Antriebsschwinge (2) um eine Drehachse (7) drehbar verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) zwei durchgehende Längsrohre (14) aufweist, welche die Räder (4) verbinden.
11. 11. Rahmen (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrohre (14) an einer Vorderseite des Fahrzeuges (1) mit einem insbesondere kernlosen Gussknoten (15) verbunden sind.
12. 12. Rahmen (3) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Querrohre vorgesehen sind, welche die Längsrohre (14) verbinden.
13. 13. Rahmen (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) nur zwei durchgehende Längsrohre (14) aufweist, die durch Querrohre verbunden sind.
14. 14. Rahmen (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrohre (14) symmetrisch ausgebildet sind.
15. 15. Rahmen (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrohre (14) durch Biegen hergestellt sind.
16. 16. Rahmen (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsrohre (14) zumindest eine Aufnahme (16) für eine Feder-/Dämpfer-Einheit (17) aufweisen. 9/14 österreichisches Patentamt AT513 076B1 2014-03-15
17. 17. Fahrzeug (1), welches mindestens zwei durch einen Rahmen (3) verbundene Räder (4) aufweist, wobei zumindest ein Rad (4) in einer um eine Drehachse (7) drehbar mit dem Rahmen (3) verbundenen Antriebsschwinge (2) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsschwinge (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
18. 18. Fahrzeug (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (3) nach einem der Ansprüche 10 bis 16 ausgebildet ist.
19. 19. Fahrzeug (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsschwinge (2) am Rahmen (3) mit nur einem Befestigungsteil (18), insbesondere einer Schraube, um die Drehachse (7) drehbar fixiert ist.
20. 20. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Feder-/Dämpfer-Einheit (17) vorgesehen ist, welche die Antriebsschwinge (2) mit dem Rahmen (3) verbindet, um Kräfte vom Rahmen (3) auf das Rad (4) zu übertragen.
21. 21. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) als Zweirad ausgeführt ist.
22. 22. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsschwinge (2) in einem Rahmenquerrohr (28) drehbar gelagert ist und durch ein Verbindungsteil mit einer Stirnseite des Rahmenquerrohres (28) verbunden ist.
23. 23. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1) als Drei- oder Vierrad ausgeführt ist, wobei zwei in jeweils einer Antriebsschwinge (2, 2‘) gelagerte Hinterräder vorgesehen sind.
24. 24. Fahrzeug (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsschwingen (2, 2‘) um eine gemeinsame Drehachse (7) im Rahmen (3) drehbar gelagert sind.
25. 25. Fahrzeug (1) nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsschwingen (2, 2‘) mittels eines Stabilisators (19) verbunden sind.
26. 26. Fahrzeug (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass, der Stabilisator (19) durch eine Hohlwelle (20) des Motors (8) geführt und mit einer Außenseite des Gehäuses (11) verbunden ist.
27. 27. Fahrzeug (1) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator (19) ein Schubelement (29) beinhaltet, welches Elemente (25, 26) verbindet, die starr mit Gehäusen (11) der Antriebsschwingen (2, 2‘) verbunden sind.
28. 28. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator (19) als in der Drehachse (7) liegende Torsionsfeder ausgeführt ist.
29. 29. Fahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (8) der Antriebsschwingen (2, 2‘) als Asynchronmotoren ausgeführt sind. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 10/14