DE102021131055B3 - Antriebs-Brems-Anordnung für ein Rad sowie Elektrofahrrad - Google Patents
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Abstract
Antriebs-Brems-Anordnung für ein Rad eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges (2), insbesondere Elektrofahrrad, mit einem als Scheibenmotor ausgebildeten Elektromotor (24), mit einem Stator (26), der an einem Rahmenteil (32) einer Rahmenanordnung (4) direkt oder indirekt angebunden ist und einen scheibenförmigen Rotor (28) mit einer Drehzahl nRzumindest teilringförmige einschließt, wobei der scheibenförmige Rotor (28) Permanentmagnete (30) aufweist und drehfest mit einer Antriebswelle (46) mit einer Drehzahl nAwirkverbunden ist, wobei ein am Rahmenteil (32) angeordneter Bremssattel (34) mit Bremsbacken (36) vorgesehen ist, wobei der Bremssattel (34) eine Bremsscheibe (36) zumindest teilringförmig einschließt, die ebenfalls drehfest mit der Antriebswelle (46) wirkverbunden ist, wobei der Rotor (28) über ein Planetengetriebe (48) in einem Getriebegehäuseteil (50) mit der Antriebswelle (46) wirkverbunden ist, derart, dass ein Übersetzungsverhältnis i = nR/nA> 1 vorliegt, wobei ein Sonnenrad (62) des Planetengetriebes (48) mit dem Rotor (28) und Planetenräder (56, 58, 60) des Planetengetriebes (48) mit der Antriebswelle (46) wirkverbunden sind, wobei ein Hohlrad (54) fest mit dem Rahmenteil (32) verbunden ist und wobei Lagerorgane (64, 66, 68) der Planetenräder (56, 58, 60) fest mit der Bremsscheibe (38) verbunden sind. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Elektrofahrrad mit einer Rahmenanordnung (4) und zwei Rädern, wobei ein Vorderrad (6) schwenkbar gelagert und an eine Lenkanordnung (10) angebunden ist, mit einer Tretantriebsanordnung (12), mit mindestens einem an der Rahmenanordnung (4) angeordneten Batterieorgan (18) und mit mindestens einer derartigen Antriebs-Brems-Anordnung (20,22).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Antriebs-Brems-Anordnung für ein Rad eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges, insbesondere Elektrofahrrad, mit einem als Scheibenmotor ausgebildeten Elektromotor, mit einem Stator, der an einem Rahmenteil einer Rahmenanordnung direkt oder indirekt angebunden ist und einen scheibenförmigen Rotor mit einer Drehzahl nRr im Rotor zumindest teilringförmig einschließt, wobei der scheibenförmige Rotor Permanentmagnete aufweist und drehfest mit einer Antriebswelle mit einer Drehzahl nA wirkverbunden ist, wobei ein am Rahmenteil angeordneter Bremssattel mit Bremsbacken vorgesehen ist, wobei der Bremssattel eine Bremsscheibe zumindest teilringförmig einschließt, die ebenfalls drehfest mit der Antriebswelle wirkverbunden ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Elektrofahrrad mit einer Rahmenanordnung und zwei Rädern, wobei ein Vorderrad schwenkbar gelagert und an eine Lenkanordnung angebunden ist, mit einer Tretantriebsanordnung, mit mindestens einem an der Rahmenanordnung angeordneten Batterieorgan und mit mindestens einer derartigen Antriebs-Brems-Anordnung.
- Solche Antriebs-Brems-Anordnungen und damit ausgestattete Elektrofahrräder sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Nur beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die europäische Patentschrift
EP 3 227 984 B1 verwiesen. Hierbei ist an einem Rahmenteil sowohl ein Scheibenmotor als auch eine Bremsanordnung vorgesehen, die beide mit einer entsprechenden Radnabe wirkverbunden sind, wobei sowohl eine Energieübertragung als auch eine Energierückgewinnung und natürlich eine Bremsfunktion durch eine derartige Antriebs-Brems-Anordnung durchführbar sind. Nachteilig an einer derartigen Antriebs-Brems-Anordnung ist jedoch, dass aufgrund des eingeschränkten Bauraumes lediglich ein direkter Antrieb vorgesehen ist, der zu eingeschränkten Leistungsdaten bei der Antriebsunterstützung führt. In diesem Zusammenhang ist es aus zahlreichen Druckschriften des Standes der Technik, wie zum Beispiel derDE 10 2019 108 378 A1 , derDE 10 2010 001 980 A1 , derDE 10 2019 114 120 A1 , derDE 10 2014 107 382 A1 , derUS 2016/ 0 329 775 A1 WO 2010/ 077 300 A2 WO 2013/124 892 A1 - Jedoch besitzen derartige Anordnungen einen komplexen Aufbau und benötigen viel Bauraum.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, den oben genannten Nachteil auf einfache und kostengünstige Weise zu vermeiden.
- Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Hierbei wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Antriebs-Brems-Anordnung dadurch gelöst, dass der Rotor über ein Planetengetriebe in einem Getriebegehäuseteil mit der Antriebswelle wirkverbunden ist, derart, dass ein Übersetzungsverhältnis i = nR/nA > 1 vorliegt, wobei ein Sonnenrad des Planetengetriebes mit dem Rotor und Planetenräder des Planetengetriebes mit der Antriebswelle wirkverbunden sind, wobei ein Hohlrad fest mit dem Rahmenteil verbunden ist und wobei Lagerorgane der Planetenräder fest mit der Bremsscheibe verbunden sind. Hierdurch ist es möglich, einen High-Speed-Motor einzusetzen, der wesentlich bessere Leistungsdaten aufweist, sehr kompakt aufzubauen und einfach mit der Antriebswelle bzw. dem Rahmenteil zu verbinden ist.
- In vorteilhafter Weise ist das Hohlrad fest mit dem Bremssattel verbunden, wodurch die Kompaktheit noch einmal erhöht werden kann.
- In besonders vorteilhafter Weise ist der Rotor schwenkbar an der Bremsscheibe gelagert, wodurch eine Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe und dem Rotor ermöglicht wird.
- In besonders vorteilhafter Weise ist am Getriebegehäuseteil der Stator angeordnet.
- Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Elektrofahrrad mit mindestens einer derartige Antriebs-Brems-Anordnung, bei dem ein Inverter elektrisch mit der Antriebs-Brems-Anordnung verbunden ist. Hierdurch kann über den Scheibenmotor auch eine Energierückgewinnung stattfinden, so dass das mindestens eine Batterieorgan des Elektrofahrrads während der Fahrt aufgeladen wird.
- Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
-
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Elektrofahrrades, -
2 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Antriebs-Brems-Anordnung, -
3 eine Seitenansicht der Antriebs-Brems-Anordnung aus2 , und -
4 eine Rückansicht der Antriebs-Brems-Anordnung aus2 . -
1 zeigt in einer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Elektrofahrrad 2. Das Elektrofahrrad 2 besitzt auf bekannte Weise eine Rahmenanordnung 4 an der zwei Räder, ein Vorderrad 6 und ein Hinterrad 8 schwenkbar gelagert sind. Zudem ist eine Lenkanordnung 10 vorgesehen, an der das Vorderrad 6 auf bekannte Weise angebunden ist. Über eine Tretantriebsanordnung 12, die auf bekannte Weise ein Kettengetriebe 14 aufweist, ist das Elektrofahrrad 2 mit Muskelkraft anzutreiben. An einem Unterrohr 16 der Rahmenanordnung 4 ist auf bekannte Weise ein Batterieorgan 18 vorgesehen, das auf bekannte Weise elektrisch mit Antriebs-Brems-Anordnungen 20, 22 verbunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist also sowohl das Vorderrad 6 als auch das Hinterrad 8 jeweils eine Antriebs-Brems-Anordnung 20, 22 auf. Es sollte deutlich sein, dass je nach Anwendungsfall auch nur das Vorderrad 6 eine Antriebs-Brems-Anordnung 20 oder nur das Hinterrad 8 eine Antriebs-Brems-Anordnung 22 aufweisen kann. - Der genaue Aufbau der Antriebs-Brems-Anordnungen 20, 22 wird anhand der der Antriebs-Brems-Anordnungen 20 in den
2 bis4 näher erläutert. -
2 zeigt in einer Vorderansicht die Antriebs-Brems-Anordnung 20 für das Vorderrad 6. Die Antriebs-Brems-Anordnung 20 weist hierbei einen als Scheibenmotor ausgebildeten Elektromotor 24 auf, der auf bekannte Weise einen Stator 26 und einen scheibenförmigen Rotor 28 besitzt. Mit den Bezugszeichen 30 sind Permanentmagnete des Rotors 28 bezeichnet. Der Stator 26 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel fest mit einem Rahmenteil 32, hier der Vorderradgabel (siehe hierzu1 ), verbunden. Der Stator 26 ist hierbei zudem derart ausgeführt, dass er den scheibenförmigen Rotor 28 auf bekannte Weise teilringförmig einschließt. Zudem ist in2 noch ein Bremssattel 34 dargestellt, der auf bekannte Weise über Bremsbacken 36 (siehe hierzu3 ) mit einer Bremsscheibe 38 auf bekannte Weise in Wirkverbindung steht. Auch der Bremssattel 34 schließt die Bremsscheibe 38 teilringförmig ein. - Das in
1 dargestellt Batterieorgan 18 ist über einen Inverter 40 elektrisch mit dem Scheibenmotor 24 verbunden, wobei hier eine elektrische Anschlussleitung 42 und eine hydraulische Anschlussleitung 44 zur Versorgung des Bremssattels 34 auf bekannte Weise mit Hydrauliköl dargestellt sind. Sowohl der scheibenförmige Rotor 28 als auch die Bremsscheibe 38 sind jeweils drehfest mit einer Antriebswelle 46 (siehe hierzu1 ) verbunden. Um den Scheibenmotor 24 als High-Speed-Motor ausführen zu können und eine optimale Kraftübertragung zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß der Rotor 28 über ein Planetengetriebe 48 (siehe hierzu3 ) von dem hier ein Getriebegehäuseteil 50 dargestellt ist, verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Stator 26 am Getriebegehäuseteil 50 angeordnet. -
3 zeigt nun in einer Seitenansicht die Antriebs-Brems-Anordnung 20. Deutlich zu erkennen, ist hier der Bremssattel 34 mit den Bremsbacken 36 die bei einem Bremsvorgang auf die Bremsscheibe 38 einwirken. Zudem ist in der Seitenansicht zu erkennen, wie der Rotor 28 über Lagermittel 52 schwenkbar an der Bremsscheibe 38 gelagert ist, um eine Relativbewegung zwischen Rotor 28 und Bremsscheibe 38 zu ermöglichen. -
4 zeigt nun eine Rückansicht der Antriebs-Brems-Anordnung 20 mit einem geöffneten Getriebegehäuseteil 50. Das Planetengetriebe 48 besteht grundsätzlich aus einem Hohlrad 54, Planetenräder 56, 58, 60 und einem Sonnenrad 62, die auf bekannte Weise ineinandergreifen. Hierbei ist das Hohlrad 54 fest mit dem Rahmenteil 32 verbunden, wobei auch der Bremssattel 34 an der Außenseite des Hohlrades 54 befestigt ist, um eine besonders kompakte Antriebs-Brems-Anordnung 20 zu gewährleisten. Die Planetenräder 56, 58, 60 sind über schematisch dargestellte Lagerorgane 64, 66, 68 über eine Steganordnung 70 fest mit der Bremsscheibe 38 und damit mit der Antriebswelle 46 des Vorderrades 6 verbunden. - Das Sonnenrad 62 ist wiederum fest mit dem Rotor 28 verbunden. Durch eine derartige Ausführung des Planetengetriebes 48 wird bei Antrieb des Rotors 28 ein Übersetzungsverhältnis von i = nR/nA > 1 ermöglicht. Hierdurch können auf besonders einfache Weise sogenannte High-Speed-Motoren als Elektromotor 24 eingesetzt werden.
Claims (5)
- Antriebs-Brems-Anordnung für ein Rad eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges (2), insbesondere Elektrofahrrad, mit einem als Scheibenmotor ausgebildeten Elektromotor (24), mit einem Stator (26), der an einem Rahmenteil (32) einer Rahmenanordnung (4) direkt oder indirekt angebunden ist und einen scheibenförmigen Rotor (28) mit einer Drehzahl nR zumindest teilringförmig einschließt, wobei der scheibenförmige Rotor (28) Permanentmagnete (30) aufweist und drehfest mit einer Antriebswelle (46) mit einer Drehzahl nA wirkverbunden ist, wobei ein am Rahmenteil (32) angeordneter Bremssattel (34) mit Bremsbacken (38) vorgesehen ist, wobei der Bremssattel (34) eine Bremsscheibe (36) zumindest teilringförmig einschließt, die ebenfalls drehfest mit der Antriebswelle (46) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) über ein Planetengetriebe (48) in einem Getriebegehäuseteil (50) mit der Antriebswelle (46) wirkverbunden ist, derart, dass ein Übersetzungsverhältnis i = nR/nA > 1 vorliegt, wobei ein Sonnenrad (62) des Planetengetriebes (48) mit dem Rotor (28) und Planetenräder (56, 58, 60) des Planetengetriebes (48) mit der Antriebswelle (46) wirkverbunden sind, wobei ein Hohlrad (54) fest mit dem Rahmenteil (32) verbunden ist und wobei Lagerorgane (64, 66, 68) der Planetenräder (56, 58, 60) fest mit der Bremsscheibe (38) verbunden sind.
- Antriebs-Brems-Anordnung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (54) fest mit dem Bremssattel (34) verbunden ist. - Antriebs-Brems-Anordnung nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) schwenkbar an der Bremsscheibe (38) gelagert ist. - Antriebs-Brems-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Getriebegehäuseteil (50) der Stator (26) angeordnet ist.
- Elektrofahrrad mit einer Rahmenanordnung (4) und zwei Rädern (6, 8), wobei ein Vorderrad (6) schwenkbar gelagert und an eine Lenkanordnung (10) angebunden ist, mit einer Tretantriebsanordnung (12), mit mindestens einem an der Rahmenanordnung angeordneten Batterieorgan (18) und mit mindestens einer Antriebs-Brems-Anordnung (20, 22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Inverter (40) elektrisch mit der Antriebs-Brems-Anordnung (20, 22) verbunden ist.
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