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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein solcher Elektromotor findet als Antrieb für ein Fahrzeug Verwendung. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein E-Bike, ein Pedelec, ein Fahrrad mit Hilfsmotor o. dgl. handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Elektromotor um einen Nabenelektromotor für ein Pedelec handeln.
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Ein derartiger Elektromotor weist eine Achse sowie einen um die Achse drehbaren Rotor auf. Die Achse ist derart ausgebildet, dass die Halterung beziehungsweise die Montage des Elektromotors in einer Gabel des Fahrzeugs, wobei die Gabel zwei, einen Abstand zueinander aufweisende Arme umfasst, ermöglicht ist. Die bisherigen Fahrzeug-Elektromotoren besitzen eine durchgehende Achse und sind lediglich zum Einbau in eine Standard-Gabel mit einem offenen Ausfallende geeignet. Somit können diese Elektromotoren in eine Steckachs-Gabel, die eine höhere Steifigkeit besitzt, prinzipbedingt nicht eingebaut werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zum Einbau in eine Steckachs-Gabel geeigneten Elektromotor zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Elektromotor durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Elektromotor besitzt die Achse eine derartige Länge, dass die Achse zwischen den Armen der Gabel anordenbar ist. Des Weiteren weist die Achse ein Innengewinde auf. Eine Schraube ist zur Halterung des Elektromotors in eine Aufnahme am Arm sowie die Aufnahme durchsetzend einbringbar und in das Innengewinde an der Achse einschraubbar. Aufgrund dieser Ausgestaltung lässt sich der Elektromotor nunmehr in einfacher Weise in eine Steckachs-Gabel einbauen. In vorteilhafter Weise nimmt die Schraube zusätzlich zu einer axialen Kraft auch eine radiale Kraft auf, so dass der Elektromotor dadurch mechanisch stabil fixiert ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In weiterer Ausgestaltung kann es sich bei der Schraube um eine Passschraube handeln. Die Passschraube kann einen Schraubenkopf, einen am Schraubenkopf anschließenden Schaft sowie einen am Schaft anschließenden Gewindeabschnitt aufweisen. Zweckmäßigerweise kann der Schaft eine in etwa der Tiefe der Aufnahme im Arm entsprechende Länge besitzen. Dadurch wird eine besonders gute Stabilität für die Befestigung des Elektromotors erzielt. Zwecks einfacher Montage des Elektromotors kann der Schraubenkopf als ein Sechskantkopf, insbesondere mit einem Innensechskant, ausgebildet sein.
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In betriebssicherer Art und Weise kann in der Aufnahme am Arm eine Hülse mit einem runden Loch anordenbar sein. Dabei kann der Durchmesser des Schafts der Passschraube in etwa dem Durchmesser des Lochs in der Hülse entsprechen. Wird auf die Hülse verzichtet, so kann der Durchmesser des Schafts der Passschraube in etwa dem Durchmesser der Aufnahme entsprechen. Dadurch ist die Passschraube wiederum mit einem geringen Lochspiel in die Hülse und/oder in die Aufnahme einsetzbar.
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In einfacher Art und Weise kann ein Stützelement an der Schraube und/oder an der Achse zur Abstützung des auf die Achse ausgeübten Drehmoments angeordnet sein. Das Stützelement kann wiederum an einem Arm der Gabel anliegen. In kostengünstiger Art und Weise kann das Stützelement zwecks Anliegen am Arm in der Art eines Stabelements ausgebildet sein.
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Weiterhin stellt die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein E-Bike, ein Pedelec o. dgl., mit einem Rad und mit einem Elektromotor als Antrieb für das Rad bereit. Insbesondere kann sich bei dem Elektromotor um einen Nabenelektromotor für das Rad handeln. Das Fahrzeug besitzt eine Gabel für die Befestigung des Rades, wobei die Gabel zwei, einen Abstand zueinander aufweisende Arme umfasst. Der Elektromotor weist eine Achse sowie einen um die Achse drehbaren Rotor auf. Des Weiteren ist der Arm mit einer Aufnahme zur Halterung beziehungsweise Montage des Elektromotors versehen. Erfindungsgemäß besitzt die Achse eine derartige Länge, dass die Achse zwischen den Armen der Gabel anordenbar ist. Des Weiteren weist die Achse ein Innengewinde auf. Eine Schraube ist zur Halterung des Elektromotors in die Aufnahme sowie die Aufnahme durchsetzend einbringbar und in das Innengewinde an der Achse einschraubbar.
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In weiterer, eine hohe Stabilität besitzender Ausgestaltung kann es sich bei der Schraube um eine Passschraube handeln. Die Passschraube kann einen Schraubenkopf, einen am Schraubenkopf anschließenden Schaft sowie einen am Schaft anschließenden Gewindeabschnitt aufweisen. Zweckmäßigerweise kann der Schaft eine in etwa der Tiefe der Aufnahme im Arm entsprechende Länge besitzen. Zwecks einfacher Montage des Elektromotors kann der Schraubenkopf als ein Sechskantkopf, insbesondere mit einem Innensechskant, ausgebildet sein.
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In weiterer Ausgestaltung kann in der Aufnahme am Arm eine Hülse mit einem runden Loch anordenbar sein. Dabei kann der Durchmesser des Schafts der Passschraube in etwa dem Durchmesser des Lochs in der Hülse entsprechen. Wird auf die Hülse verzichtet, so kann der Durchmesser des Schafts der Passschraube in etwa dem Durchmesser der Aufnahme entsprechen. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die Passschraube mit einem geringen Lochspiel in die Hülse und/oder in die Aufnahme einsetzbar, wodurch die Funktionssicherheit gesteigert ist.
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In bevorzugter Weise kann die Aufnahme in der Gabel als eine Durchstecköffnung für die Schraube und/oder für die Hülse ausgestaltet sein. Die Durchstecköffnung kann wiederum einen geschlossenen Rand in einem Arm der Gabel aufweisen. Die Stabilität der Anordnung kann weiter dadurch gesteigert werden, dass ein Stützelement an der Schraube und/oder an der Achse zur Abstützung des auf die Achse ausgeübten Drehmoments angeordnet ist. In einfacher Art und Weise kann das Stützelement an dem Arm der Gabel anliegen. Weiterhin kann das Stützelement in der Art eines Stabelements ausgebildet sein, wodurch eine besonders kostengünstige Anordnung erzielbar ist. Bei dem Rad, an dem der Elektromotor als Antrieb angeordnet ist, kann es sich um ein Vorderrad und/oder um ein Hinterrad des Fahrzeugs handeln.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Elektromotors ist nachfolgendes festzustellen.
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Front-Nabenmotoren für Pedelecs sind ausgelegt für den Verbau in Standard-Gabeln mit offenem Ausfallende. Dies entspricht, insbesondere für Trekking- oder City-Räder, dem Stand der Technik und ist vom Markt voll akzeptiert. Für den sportlichen Bereich haben sich Vordergabeln mit sogenannter Steckachse durchgesetzt. Diese Lösung sorgt für eine höhere Steifigkeit im Bereich des Vorderrads und/oder der Lenkung, da die Durchmesser größer sind und da die beiden Gabelarme direkt miteinander verbunden werden. Die bestehenden Front-Nabenmotoren hingegen besitzen eine durchgehende Achse und können somit in eine Steckachs-Gabel prinzipbedingt nicht eingebaut werden.
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Ziel dieser Erfindung ist es, einen Motor zu schaffen, welcher mit modernen Steckachs-Gabeln kompatibel ist. Die Erfindung beschreibt, wie zum einen der Motor mechanisch in der Gabel aufgenommen wird und zum anderen das Drehmoment an der Gabel abgestützt wird. Geschaffen ist durch die Erfindung ein Naben-Motor für die Steckachse an einem Elektrofahrzeug.
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Die Motorachse der bestehenden Nabenmotoren besitzt ein Außengewinde, meist M10 oder M12. Die Achse mit Außengewinde wird konstruktiv direkt am Motor abgetrennt. Stattdessen wird in die Achse ein Innengewinde eingebracht. Anstatt der Steckachse wird nun von beiden Seiten eine sogenannte Passschraube (z. B. DIN ISO 7379) eingeschraubt. Der Umfang der Schraube, welcher die Passung enthält, wird sowohl durch das Ausfallende der Gabel als auch in die Motorachse hineingeschraubt. Somit nimmt diese nicht nur eine axiale Kraft auf, sondern auch eine radiale Kraft, so dass der Motor dadurch mechanisch stabil fixiert ist. Die Erfindung bezieht sich nicht ausschließlich auf das Vorderrad, sondern kann ebenfalls am Hinterrad eingesetzt werden.
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Bestehende Motoren stützen das Drehmoment mit Hilfe einer abgeflachten Achse ab. Dies ist aufgrund der Verwendung einer Passschraube nun nicht mehr möglich. Daher kann in einem Ausführungsbeispiel das Drehmoment an einem Gabelarm abgestützt werden.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass auch bestehende Motoren mit geringem Aufwand umkonstruiert werden können und dadurch mit modernen Achssystemen kompatibel sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen Ausschnitt aus der Gabel eines Fahrzeugs mit darin angeordnetem Elektromotor in perspektivischer Ansicht,
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2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in 1 und
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3 ein Fahrzeug in schematischer Ansicht.
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In 3 ist ein Fahrzeug 20 mit einem Elektroantrieb zu sehen, wobei es sich bei dem Fahrzeug 20 insbesondere um ein Fahrrad, ein Pedelec, ein E-Bike o. dgl. handelt. Das Fahrzeug 20 besitzt einen Rahmen 21 und zwei am Rahmen 21 angeordnete Räder 22, 23. Und zwar besitzt das als Zweirad ausgestaltete Fahrzeug 20 ein Vorderrad 22 sowie ein Hinterrad 23. Das Vorderrad 22 ist an einer am Lenker 25 des Fahrzeugs 20 befindlichen Gabel 1 angeordnet. In entsprechender Weise kann das Hinterrad 23 an einer Gabel montiert sein, welche jedoch nicht näher bezeichnet ist. Schließlich ist am Fahrzeug 20 ein Tretkurbelantrieb 24 für den muskelkraftbetriebenen Antrieb des Hinterrades 23 durch den Benutzer vorgesehen.
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Des Weiteren weist das Fahrzeug 20 einen Elektromotor 4 zum Antrieb wenigstens eines Rades 22 auf. Vorliegend dient der mit M2 näher bezeichnete Elektromotor 4 zum Antrieb des Vorderrades 22. Selbstverständlich kann auch das Hinterrad 23 angetrieben sein, wie in 3 mit dem mit M1 näher bezeichneten Elektromotor 4 dargestellt ist. Falls gewünscht kann ein Elektromotor M1 für das Hinterrad 23 sowie ein weiterer Elektromotor M2 für das Vorderrad 22 vorgesehen sein, so dass es sich dann um ein Allrad-Fahrzeug mit einem Allrad-Antrieb handelt. Bei dem Antriebsmotor 4 handelt es sich um einen von einem Akku 26 mit Energie versorgten Elektromotor in der Art eines Radnabenmotors. Der Akku 26 ist am Rahmen 21 angeordnet, kann jedoch auch in den Rahmen 21 eingebaut sein. Das Fahrzeug 20 ist somit muskelkraftbetrieben sowie motorunterstützt betreibbar.
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In 1 ist die Gabel 1 des Fahrzeugs 20 näher zu sehen. Die Gabel 1 weist zwei parallel zueinander angeordnete sowie beabstandete Arme 2, 3 zur Aufnahme des Rades 22 für das Fahrzeug 20 auf, und zwar derart dass das Rad 22 in der Gabel 1 befestigt ist. Zwischen den Armen 2, 3 ist weiter der Elektromotor 4, bei dem es sich insbesondere um einen Nabenelektromotor handelt, als Antrieb für das Rad 22 angeordnet. Zur Halterung beziehungsweise zur Montage des Elektromotors 4 ist die Gabel 1 mit einer Aufnahme 8 an den Armen 2, 3 versehen.
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Die nähere Ausgestaltung des Elektromotors 4 ist in 2 gezeigt. Der Elektromotor 4 weist eine feststehende Achse 5 sowie einen mittels eines Kugellagers 7 um die Achse 5 drehbaren Rotor 6 auf. Die Achse 5 ist zur Halterung des Elektromotors 4 in der Gabel 1 des Fahrzeugs 20 mittels der Aufnahme 8 ausgebildet. Hierzu besitzt die Achse 5 eine derartige Länge, dass die Achse 5 zwischen den Armen 2, 3 der Gabel 1 angeordnet werden kann. Des Weiteren weist die Achse 5 ein Innengewinde 9 auf. Zur Halterung des Elektromotors 4 ist eine Schraube 10 in die Aufnahme 8 am Arm 2, 3 einbringbar, wobei die Schraube 10 die Aufnahme 8 durchsetzt, sowie in das Innengewinde 9 an der Achse 5 einschraubbar ist.
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In bevorzugter Weise handelt es sich bei der Schraube 10 um eine Passschraube. Eine solche Passschraube 10 umfasst einen Schraubenkopf 11, der insbesondere als Sechskantkopf mit einem Innensechskant ausgebildet ist, einen daran anschließenden, auf Passung gefertigten Schaft 12 sowie einen daran anschließenden Gewindeabschnitt 13. Die Passschraube 10 ist mittels des Gewindeabschnitts 13 im Innengewinde 9 der Achse 5 verschraubt, was mit Hilfe eines in den Sechskantkopf 11 eingreifenden Innensechskantschlüssels erfolgt. Die Länge des Schafts 12 ist dabei so gewählt, dass diese in etwa der Tiefe beziehungsweise der Breite der Aufnahme 8 im Arm 2, 3 entspricht.
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Die Aufnahme 8 im Arm 2, 3 der Gabel 1 ist als eine Durchstecköffnung für die Schraube 10 ausgestaltet, indem die Durchstecköffnung einen geschlossenen Rand im Arm 2, 3 der Gabel 1 aufweist. Die Schraube 10 ist dann derart in die Achse 5 eingeschraubt, dass der Schaft 12 in der Durchstecköffnung befindlich ist, und zwar in einer Hülse 14 mit einem runden Loch in der Aufnahme 8 anliegt. Aufgrund der Passung zwischen dem Schaft 12 der Passschraube 10 sowie der Hülse 14, indem der Durchmesser des Schafts 12 in etwa dem Durchmesser des Lochs in der Hülse 14 entspricht, resultiert ein geringes Lochspiel, womit eine sichere sowie belastbare Halterung des Rades 22 mitsamt dem Elektromotor 4 in der Gabel 1 erzielt wird.
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Weiterhin kann noch ein Stützelement 15 an der Schraube 10 und/oder an der Achse 5 zur Abstützung des auf die Achse 5 ausgeübten Drehmoments angeordnet sein, wie in 1 gezeigt ist. Das Stützelement 15, das vorliegend in der Art eines Stabelements ausgebildet ist, liegt an dem einen Arm 2 der Gabel 1 an. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem Rad, an dem der Elektromotor 4 als Antrieb angeordnet ist, um ein Vorderrad 22 und/oder um ein Hinterrad 23 des Fahrzeugs 20 handeln.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So eignet sich ein solcher Elektromotor 4 nicht nur als Antrieb bei einem E-Bike, einem Pedelec oder bei einem sonstigen Zweirad sondern kann auch bei einem Elektrofahrzeug mit mehr als zwei Rädern, beispielsweise bei einem Dreirad, einem Lastenfahrrad, einem Quad o. dgl., Verwendung finden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gabel
- 2, 3
- Arm (der Gabel)
- 4
- Elektromotor
- 5
- Achse (von Elektromotor)
- 6
- Rotor (von Elektromotor)
- 7
- Kugellager
- 8
- Aufnahme
- 9
- Innengewinde
- 10
- Schraube/Passschraube
- 11
- Schraubenkopf/Sechskantkopf (von Passschraube)
- 12
- Schaft (von Passschraube)
- 13
- Gewindeabschnitt (von Passschraube)
- 14
- Hülse
- 15
- Stützelement
- 20
- Fahrzeug
- 21
- Rahmen
- 22
- Rad/Vorderrad
- 23
- Rad/Hinterrad
- 24
- Tretkurbelantrieb
- 25
- Lenker
- 26
- Akku
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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