DE102012207775A1

DE102012207775A1 - Elektrisch angetriebenes Zweirad

Info

Publication number: DE102012207775A1
Application number: DE201210207775
Authority: DE
Inventors: Sergej Mensch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2013-11-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Zweirad wie beispielsweise einen Elektroroller. Eine effektive Bauraumausnutzung bei einer vergleichsweise geringen ungefederten Masse wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Zweirad – einen Rahmen (1), – ein am Rahmen (1) federnd aufgehängtes Rad (2), – einen am Rahmen (1) befestigten Elektromotor (3), der auf einer ersten Seite des Rades (2) in einem vom Raddurchmesser begrenzten Bauraum angeordnet ist und – ein Zugmitteltrieb zur Übertragung eines vom Elektromotor (3) erzeugten Drehmoments auf ein erstes Zugmittelrad (4), das auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Rades (2) angeordnet und mit dem Rad (2) drehfest verbunden ist, umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Zweirad mit einem an dessen Rahmen aufgehängten Rad, welches von einem Elektromotor angetrieben wird.
Politisch wie gesellschaftlich nimmt der Wunsch nach einer emissionsfreien Mobilität, insbesondere in Innenstädten, mehr und mehr zu. In diesem Zusammenhang gewinnt auch die Elektrifizierung von Zweirädern stetig an Bedeutung. Der Begriff des elektrisch angetriebenen Zweirades umfasst im Sinne der Erfindung sowohl rein elektrisch angetriebene Zweiräder als auch hybride Varianten, bei denen ein elektrischer Antrieb beispielsweise mit einem verbrennungsmotorischen Antrieb kombiniert wird.
Für den Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Zweirades sind im Wesentlichen zwei Varianten auf dem Markt verbreitet. Bei einer ersten Variante ist der Elektromotor, mit dem zumindest eines der Räder des Zweirades angetrieben wird, als Mittelmotor außerhalb des angetriebenen Rades am Rahmen befestigt. Mithilfe entsprechender Zugmittel wird das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment auf das angetriebene Rad übertragen.
Eine Alternative stellt der beispielsweise aus JP2003191883A bekannte Radnabenmotor dar. Ein solcher Radnabenmotor kann sowohl im Vorderrad als auch im Hinterrad untergebracht werden. Der Rotor eines derartigen Radnabenmotors ist starr mit der Felge verbunden. Radnabenantriebe werden sowohl als getriebelose, d. h. direkt angetriebene, Varianten verwirklicht als auch als getriebebehaftete.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch angetriebenes Zweirad bereitzustellen, bei dem der Elektromotor bauraumsparend untergebracht wird und gleichzeitig die ungefederte Masse des Zweirades möglichst gering gehalten wird.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem elektrisch angetriebenen Zweirad mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Ein derartiges Zweirad umfasst zunächst einen Rahmen und ein an diesem Rahmen federnd aufgehängtes Rad. Auf einer ersten Seite des Rades befindet sich der Elektromotor, der zu dessen Antrieb vorgesehen ist. Ähnlich wie bei einem Radnabenmotor ist der Elektromotor in einem vom Raddurchmesser begrenzten Bauraum angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass im Rahmen des Zweirades Platz, beispielsweise für einen Akkumulator, Elektronikbauteile, einen Range Extender oder auch eine Brennstoffzelle zur Reichweitenverlängerung, verfügbar gehalten wird.
Im Unterschied zu einem Radnabenantrieb ist jedoch der Rotor des Elektromotors erfindungsgemäß gerade nicht direkt mit der Felge des angetriebenen Rades verbunden. Vielmehr ist ein Zugmitteltrieb zur Übertragung eines vom Elektromotor erzeugten Drehmoments auf ein erstes Zugmittelrad vorgesehen, das auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Rades angeordnet und mit dem Rad drehfest verbunden ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Elektromotor starr mit dem Rahmen des Zweirades zu verbinden. Das nicht unwesentliche Gewicht des Elektromotors trägt somit nicht zur ungefederten Masse des Zweirades bei. Lediglich das sehr viel leichtere Zugmittelrad, welches sich auf der dem Elektromotor gegenüberliegenden Seite des angetriebenen Rades befindet, ist direkt mit dem Rad gekoppelt und erhöht mithin die ungefederte Masse des Zweirades.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang bietet demnach eine ähnliche Bauraumersparnis wie ein Radnabenmotor, ohne wie dieser die ungefederte Masse zu erhöhen. Dies gelingt durch die insbesondere starre Halterung des Elektromotors am Rahmen innerhalb eines Bauraums, der durch den Durchmesser des Rades, insbesondere dessen Felge, begrenzt wird, und die gleichzeitige Übertragung des Drehmoments mittels des Zugmittels auf die dem Elektromotor gegenüberliegende Seite des Rades.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das elektrisch angetriebene Zweirad ferner eine am Rahmen angeordnete Zwischenwelle, eine Schwinge zur schwenkbaren Lagerung des Rades um eine Schwenkachse, die der Rotationsachse der Zwischenwelle entspricht, ein zweites Zugmittelrad, das auf der ersten Seite des Rades angeordnet, mit einem ersten Zwischenwellenende drehfest verbunden und über ein erstes Zugmittel mit einer Rotorwelle des Elektromotors trieblich gekoppelt ist, und ein drittes Zugmittelrad, das auf der zweiten Seite des Rades angeordnet, mit einem zweiten Zwischenwellenende drehfest verbunden und über ein zweites Zugmittel mit dem ersten Zugmittelrad trieblich gekoppelt ist. Demnach wird das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment zunächst auf die Zwischenwelle übertragen, die sich im mittleren Bereich des Zweirades befindet. Über die Zwischenwelle wird das Drehmoment von der ersten Seite auf die zweite Seite übertragen und anschließend über das zweite Zugmittel auf das erste, mit dem angetriebenen Rad drehfest verbundene Zugmittelrad.
Hierbei können in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Zugmittel als Riemen und die Zugmittelräder als Riemenscheiben ausgebildet sein oder alternativ die Zugmittel als Kette und die Zugmittelräder als Zahnräder.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Rad ein Hinterrad des Zweirades, was die Gestaltung des Zugmitteltriebes deutlich vereinfacht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Antriebsstranges für ein Zweirad gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 die Seitenansicht des Antriebsstranges in einem eingefederten Zustand,
3 eine Schnittdarstellung des Antriebsstranges,
4 die Schnittdarstellung des Antriebsstranges im eingefederten Zustand,
5 eine weitere Seitenansicht auf den Antriebsstrang,
6 die weitere Seitenansicht auf den Antriebsstrang im eingefederten Betriebszustand,
7 eine Aufsicht auf den Antriebsstrang,
8 eine perspektivische Darstellung des Antriebsstranges,
9 die perspektivische Darstellung des Antriebsstranges im eingefederten Betriebszustand,
10 eine weitere perspektivische Darstellung des Antriebsstranges und
11 die weitere perspektivische Darstellung des Antriebsstranges im eingefederten Betriebszustand.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Antriebsstranges für ein Zweirad gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Derselbe Antriebsstrang ist auch in den folgenden Figuren dargestellt, wobei jeweils unterschiedliche Ansichten verwendet wurden. In den 1, 3, 5, 7, 9 und 11 ist der Antriebsstrang in einem nicht eingefederten Betriebszustand dargestellt, während in den 2, 4, 6, 8 und 10 eine Darstellung des Antriebsstranges gewählt wurde, bei der dieser eingefedert ist.
Das Zweirad umfasst zunächst ein elektrisch angetriebenes Rad 2, bei dem es sich um das Hinterrad des Zweirades handelt. Dieses Hinterrad ist über ein Federbein 11 federnd am Rahmen 1 des Zweirades aufgehängt. Die in den 5 und 6 dargestellte weitere Seitenansicht auf den Antriebsstrang zeigt eine erste Seite des Rades 2 und einen dort angeordneten Elektromotor 3, über den das Rad 2 angetrieben wird. Wie in 5 zu erkennen ist, befindet sich der Elektromotor 3 in einem vom Felgendurchmesser begrenzten Bauraum des Rades 2, der in radialer Richtung des Rades 2 betrachtet etwa dem Bauraum entspricht, den auch ein Radnabenmotor einnehmen würde. Lediglich in axialer Richtung des Rades 2 betrachtet liegt ein Unterschied bezüglich der Position des Elektromotors 2 im hier dargestellten, nicht eingefederten Betriebszustand im Vergleich zum Radnabenmotor darin, dass sich der Elektromotor 3 neben dem Rad 2 und nicht wie beim Radnabenmotor zentral im Rad 2 befindet. Bei dem in 6 dargestellten eingefederten Zustand entfernt sich der Elektromotor 3 relativ zum Rad 2 in radialer Richtung von dessen Mittelachse. Dies ist darin begründet, dass lediglich das Rad 2 federnd über das Federbein 11 am Rahmen 1 gelagert ist und nicht der Elektromotor 3. Letztgenannter ist vielmehr starr mit dem Rahmen 1 verbunden und erhöht mithin nicht die ungefederte Masse des Zweirades.
In den 1, 2, 8 und 9 ist eine zweite Seite des Rades 2 zu erkennen, die sich gegenüberliegend der ersten Seite befindet, auf der der Elektromotor 2 montiert ist. Auf der zweiten Seite befindet sich ein erstes Zugmittelrad 4, welche drehfest mit dem Rad 2 verbunden ist. Demnach ist auch das erste Zugmittelrad 4 federnd über das Federbein 11 am Rahmen 1 aufgehängt. In den 8 und 9 ist ferner zu erkennen, dass das erste Zugmittelrad 4 über ein Zugmittel 10 mit einer Zwischenwelle 5 trieblich verbunden ist, wobei auf den beiden axialen Enden der Zwischenwelle 5 ein zweites und drittes Zugmittelrad 7, 8 angeordnet sind. Die Zugmittelräder 4, 5, 9 sind als Riemenscheiben ausgebildet. Das erste und zweite Zugmittel 8, 10 sind entsprechend als Riemen gestaltet.
Mithin wird das vom Elektromotor 3 erzeugte Drehmoment zunächst von der Welle des Rotors des Elektromotors 3 auf eine nicht dargestellte weitere Riemenscheibe übertragen, die unmittelbar mit der Welle des Elektromotors 3 drehfest gekoppelt ist. Von dort überträgt das erste Zugmittel 8 das Drehmoment auf das zweite Zugmittelrad 7 und somit auf die Zwischenwelle 5, die drehfest mit dem dritten Zugmittelrad 9 gekoppelt ist. Das zweite Zugmittel 10 wiederum überträgt das Drehmoment nunmehr auf das unmittelbar mit dem anzutreibenden Rad 2 drehfest gekoppelte erste Zugmittelrad 4.
Wie insbesondere auch in den in den 3 und 4 dargestellten Schnittdarstellungen deutlich zu erkennen ist, führt der Elektromotor 3 aufgrund seiner starren Kopplung am Rahmen 1 des Zweirades relativ zum Rad betrachtet 2 beim Einfedern eine in radialer Richtung orientierte Transversalbewegung durch. Hingegen verbleibt das erste Zugmittelrad 4 beim Einfedern stets in einer zum Rad 2 koaxialen Position. Aufgrund des wesentlich geringeren Gewichtes des ersten Zugmittelrades 4 im Vergleich zum Elektromotor 3 ist die ungefederte Masse bei der dargestellten Anordnung deutlich geringer als bei einem Radnabenmotor, der bezüglich des Bauraumes ähnliche Vorteile birgt, wie die hier dargestellte Anordnung.
Bezugszeichenliste

1: Rahmen
2: Rad
3: Elektromotor
4: erstes Zugmittelrad
5: Zwischenwelle
6: Schwinge
7: zweites Zugmittelrad
8: erstes Zugmittel
9: drittes Zugmittelrad
10: zweites Zugmittelrad
11: Federbein

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003191883 A [0004]

Claims

Elektrisch angetriebenes Zweirad mit – einem Rahmen (1) – einem am Rahmen (1) federnd aufgehängten Rad (2), – einem am Rahmen (1) befestigten Elektromotor (3), der auf einer ersten Seite des Rades (2) in einem vom Raddurchmesser begrenzten Bauraum angeordnet ist und – einem Zugmitteltrieb zur Übertragung eines vom Elektromotor (3) erzeugten Drehmomentes auf ein erstes Zugmittelrad (4), das auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des Rades (2) angeordnet und mit dem Rad (2) drehfest verbunden ist.
Elektrisch angetriebenes Zweirad nach Anspruch 1 mit – einer am Rahmen (1) angeordneten Zwischenwelle (5), – einer Schwinge (6) zur schwenkbaren Lagerung des Rades (2) um eine Schwenkachse, die der Rotationsachse der Zwischenwelle (5) entspricht, – einem zweiten Zugmittelrad (7), das auf der ersten Seite des Rades angeordnet, mit einem ersten Zwischenwellenende drehfest verbunden und über ein erstes Zugmittel (8) mit einer Rotorwelle des Elektromotors (3) trieblich gekoppelt ist und – einem dritten Zugmittelrad (9), das auf der zweiten Seite des Rades (2) angeordnet, mit einem zweiten Zwischenwellenende drehfest verbunden und über ein zweites Zugmittel (10) mit dem ersten Zugmittelrad (4) trieblich gekoppelt ist.
Elektrisch angetriebenes Zweirad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Zugmittel (8, 10) als Riemen und die Zugmittelräder (4, 7, 9) als Riemenscheiben ausgebildet sind.
Elektrisch angetriebenes Zweirad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Zugmittel (8, 10) als Kette und die Zugmittelräder (4, 7, 9) als Zahnräder ausgebildet sind.
Elektrisch angetriebenes Zweirad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rad (2) ein Hinterrad des Zweirades ist.