DE102021209952A1

DE102021209952A1 - Aufnahme für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Wechsel einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102021209952A1
Application number: DE102021209952.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Hagenacker
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-09-09
Filing date: 2021-09-09
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufnahme (100, 200, 300) für eine elektrische Maschine (9) mit einer Anschlagfläche (2) zur Anlage der elektrischen Maschine (9), wobei die Aufnahme (100, 200, 300) zumindest ein erstes Befestigungsmittel (7, 7.1, 7.2) zum Befestigen der elektrischen Maschine (9) aufweist, wobei die Anschlagfläche (2) eine Ausnehmung (4) zum Durchgriff einer mit der elektrischen Maschine (9) antreibbaren Welle (9.1) aufweist, wobei die Anschlagfläche (2) an ihrer Außenkante zumindest eine Randfläche (3) zur Anlage an einer Führung (8) eines mittels der elektrischen Maschine (9) anzutreibenden Fortbewegungsmittels oder Transportmittels (10) aufweist, und wobei an der Randfläche (3) zumindest ein zweites Befestigungsmittel (6, 6.1, 6.2) zum Befestigen der Aufnahme (100, 200, 300) an der Führung (8) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufnahme für eine elektrische Maschine. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebsvorrichtung für ein Fortbewegungsmittel oder ein Transportmittel mit einer solchen Aufnahme und einer an der Aufnahme befestigten elektrischen Maschine. Letztlich betrifft die Erfindung auch ein Fortbewegungsmittel sowie ein Transportmittel, jeweils mit einer vorgenannten Antriebsvorrichtung.
Fortbewegungsmittel und Transportmittel, an denen elektrische Maschinen an Aufnahmen aufgenommen sind so eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb des Fortbewegungs- oder Transportmittels ausbilden, sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Die Aufnahme dient dazu dabei, die elektrische Maschine an dem Fortbewegungs- oder Transportmittel zu halten und zu positionieren, so dass die elektrische Maschine zu einer Antriebswelle des Fortbewegungs- oder Transportmittels positioniert ist und auf diese wirken kann. Beispielsweise ist eine Aufnahme als Flansch oder als Gehäuse ausgebildet.
Eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine ist bei vielen Fortbewegungs- oder Transportmitteln bekannt, etwa bei Fahrrädern, Rollstühlen, Wasserfahrzeugen und Schub- oder Sackkarren. Aus DE 100 08 451 A1 ist beispielsweise eine Schubkarre mit einem elektrischen Antrieb zur Schubkraftunterstützung bekannt. Aus WO 2014/131896 A2 ist eine Sackkarre mit Elektroantrieb bekannt. Ein Rollstuhl mit elektrischem Antrieb ist beispielsweise aus EP 0 528 235 A1 bekannt.
Bei vielen Fortbewegungs- oder Transportmitteln sind die Kosten für eine Antriebsvorrichtung in Relation zu den Kosten für das restliche Fortbewegungs- oder Transportmittel sehr hoch. Beispielsweise übersteigen die Kosten für eine Antriebsvorrichtung die Kosten für eine Schubkarre ohne eine solche Antriebsvorrichtung um ein Vielfaches. Für viele Fortbewegungs- oder Transportmittel sind solche Antriebsvorrichtungen insbesondere bezogen auf Ihren Nutzen daher nicht wirtschaftlich.
Unter dem Hintergrund des beschriebenen Standes der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen für ein kostengünstiges Fortbewegungs- oder Transportmittel mit einer Antriebsvorrichtung umfassend eine elektrische Maschine zum Antrieb des Fortbewegungs- oder Transportmittels vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung mit einer Aufnahme nach Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin nach einem zweiten Aspekt der Erfindung mit einer Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, nach einem dritten Aspekt der Erfindung mit einem Fortbewegungsmittel oder Transportmittel nach Anspruch 13 und nach einem vierten Aspekt der Erfindung mit einem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich je Erfindungsaspekt aus den zugeordneten Unteransprüchen.
Der erste Erfindungsaspekt betrifft eine Aufnahme für eine elektrische Maschine mit einer Anschlagfläche zur Anlage der elektrischen Maschine, wobei die Aufnahme zumindest ein erstes Befestigungsmittel zum Befestigen der elektrischen Maschine aufweist, wobei die Anschlagfläche eine Ausnehmung zum Durchgriff einer mit der elektrischen Maschine antreibbaren Welle aufweist, wobei die Anschlagfläche an ihrer Außenkante zumindest eine Randfläche zur Anlage an einer Führung eines mittels der elektrischen Maschine anzutreibenden Fortbewegungsmittels oder Transportmittels aufweist, und wobei an der Randfläche zumindest ein zweites Befestigungsmittel zum Befestigen der Aufnahme an der Führung ausgebildet ist.
Soweit Elemente mit Hilfe einer Nummerierung bezeichnet sind, also beispielsweise „erstes Bauteil“, „zweites Bauteil“ und „drittes Bauteil“, so ist diese Nummerierung rein zur Differenzierung in der Bezeichnung vorgesehen und stellt keine Abhängigkeit der Elemente voneinander oder eine zwingende Reihenfolge der Elemente dar. Das heißt insbesondere, dass eine Vorrichtung nicht ein „erstes Bauteil“ aufweisen muss, um ein „zweites Bauteil“ aufweisen zu können. Auch kann die Vorrichtung ein „erstes Bauteil“, sowie ein „drittes Bauteil“ umfassen, ohne aber zwangsläufig ein „zweites Bauteil“ aufzuweisen. Eine Vorrichtung kann auch mehrere Bauteile einer Nummerierung aufweisen, etwa ein „erstes erstes Bauteil“ und ein „zweites erstes Bauteil“.
Im Sinne der Erfindung wird eine Fläche als Oberfläche eines Bauteils verstanden, das beispielsweise als Scheibe ausgebildet sein kann. Insofern die Aufnahme also eine Anschlagfläche und eine Randfläche aufweist, weist die Aufnahme ein oder mehrere Bauteile auf, an denen diese Fläche ausgebildet sind. Beispielsweise weist die Aufnahme ein etwa als Scheibe ausgebildetes erstes Bauteil auf, das die Aufnahmefläche ausbildet und an diesem ersten Bauteil ist ein etwa ebenfalls als Scheibe oder als Kragen ausgebildetes zweites Bauteil befestigt oder einstückig ausgebildet, das die Randfläche ausbildet. Die Randfläche kann dabei beispielsweise orthogonal zur Anschlagfläche orientiert sein, wobei sich auch das zweite Bauteil im Wesentlichen orthogonal zur Erstreckung des ersten Bauteils erstrecken kann. Die Randfläche kann altemative einen beliebigen Winkel zur Anschlagfläche einnehmen. Die Anschlagfläche und die Randfläche können auch miteinander fluchtend ausgebildet sein und so einen Winkel von 0° zueinander aufweisen.
Als Anschlagfläche wird eine Fläche verstanden, an der die elektrische Maschine zum Positionieren in zumindest einer Raumrichtung anschlagen kann. Die Aufnahme kann weitere Mittel zum Positionieren der elektrischen Maschine in einer zweiten Raumrichtung aufweisen, beispielsweise eine zweite Anschlagfläche, eine Führungsfläche oder eine Ausnehmung an der Anschlagfläche. Die elektrische Maschine kann auch durch die ersten Befestigungsmittel in einer zweiten Raumrichtung positioniert werden.
Als Befestigungsmittel ist jedes Mittel zu verstehen, das einer Befestigung dient, sowohl wenn es diese Befestigung allein bewirkt als auch, wenn es mit weiteren Mitteln zur Befestigung zusammenwirkt. So ist ein Befestigungsmittel insbesondere eine Klemmvorrichtung, insbesondere eine federkraftbeaufschlagte Klemmvorrichtung, ein Hintergriff oder eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Schraube, eines Bolzens oder eines Niets. Dabei ist insbesondere als erstes Befestigungsmittel ein solches bevorzugt, dass eine lösbare, insbesondere eine werkzeugfrei lösbare Befestigung ermöglicht. Dazu kann beispielsweise bei einer Klemmvorrichtung eine einfach zu bedienender Lösungsmechanismus vorgesehen sein, mit dem eine Klemmung beispielsweise durch Muskelkraft aufhebbar ist. Insofern das erste Befestigungsmittel eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Schraube oder eines Gewindebolzens ist, ist diese bevorzugt so angeordnet, dass eine Verschraubung der elektrischen Maschine an der Aufnahme an der Ausnehmung einfach wieder gelöst werden kann. Insbesondere sind darin angeordnete Schrauben oder Schraubmuttern von außen mit einem Werkzeug leicht zugänglich angeordnet.
Eine mit der elektrischen Maschine antreibbaren Welle kann beispielweise eine Welle des Fortbewegungs- oder Transportmittels sein, die bei an dem Fortbewegungs- oder Transportmittel angeordneter Aufnahme diese bereits durchgreift und auf einer Anschlagseite der Aufnahme einen Wellenstumpf ausbildet, auf den die elektrische Maschine aufgesetzt werden kann. Die Welle kann auch ein mit der elektrischen Maschine fest verbundener Wellenstumpf sein, der beim Anordnen der elektrischen Maschine an der Aufnahme durch die Ausnehmung hindurchgeführt wird und mit einem Antriebsstrang des Fortbewegungs- oder Transportmittels kontaktiert, insbesondere in eine entsprechende Aufnahme des Antriebsstrangs eingreift. Zur Verbindung zwischen einem Wellenstumpf und der elektrischen Maschine oder dem Antriebsstrang kann der Wellenstumpf beispielsweise eine unrunde Geometrie aufweisen, wobei die elektrische Maschine oder der Antriebsstrang eine entsprechende Gegengeometrie aufweist, in die der Wellenstumpf axial eingreifen kann.
Eine Führung eines mittels der elektrischen Maschine anzutreibenden Fortbewegungsmittels oder Transportmittels kann als einfacher Montagepunkt an einem beliebigen, fest mit dem Fortbewegungs- oder Transportmittel verbundenen Bauteil ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Führung eine Schiene, an der die Randfläche in mehreren Positionen entlang einer Linearachse der Schiene montierbar ist. In einer Ausführungsform ist die Führung als Linearführung ausgebildet, wobei die Randfläche und die Linearführung jeweils Führungsmittel aufweisen, mit denen die Randfläche in die Linearführung eingreift. Solche Führungsmittel können etwa eine Nut und ein Gleitsteinvorsprung sein. Mittels den Führungsmitteln ist die Randfläche dann gegenüber der Linearführung nur in deren Axialrichtung beweglich und in den anderen Raumrichtungen gehalten. Mittels den zweiten Befestigungsmitteln ist die Randfläche in einer beliebigen axialen Position entlang der Linearführung festlegbar. Insbesondere ist die Achse der Linearführung dabei parallel zu einer Achse der Welle angeordnet, so dass mittels der Linearführung der Abstand zwischen elektrischer Maschine und Antriebsstrang bestimmt werden kann, beispielsweise in Abhängigkeit der Länge eines Wellenstumpfs.
Mit einer erfindungsgemäßen Aufnahme ist vorteilhaft eine Montage einer elektrischen Maschine auf einfache und standardisierte Weise möglich. Die Aufnahme kann dann an einem Fortbewegungs- oder Transportmittel angeordnet werden, wobei über die Randfläche und die Führung eine Positionierung in Relation zu einem Antriebsstrang des Fortbewegungs- oder Transportmittels erfolgen kann. Die elektrische Maschine kann insbesondere mit wenigen Handgriffen an der Aufnahme und somit an dem Fortbewegungs- oder Transportmittel angeordnet werden und genauso einfach wieder davon gelöst werden. Auf diese Weise kann die elektrische Maschine an mehreren Fortbewegungs- oder Transportmitteln abwechselnd genutzt werden, so dass nicht jedes dieser Fortbewegungs- oder Transportmittel eine eigene, fest daran montierte elektrische Maschine aufweisen muss. Die elektrische Maschine muss demnach nur einmal erworben werden und kann für mehrere Fortbewegungs- oder Transportmittel verwendet werden, so dass die Kosten für die elektrische Maschine in Relation zu einem einzelnen Fortbewegungs- oder Transportmittel sinken. Dabei ist bevorzugt je Fortbewegungs- oder Transportmittel, an dem die elektrische Maschine verwendet werden soll, jeweils eine dauerhaft dort verbleibende Aufnahme vorgesehen. Es kann auch eine Aufnahme zwischen zwei oder mehr Fortbewegungs- oder Transportmitteln gewechselt werden.
In einer Ausführungsform des ersten Erfindungsaspekts erstreckt die Randfläche sich bandförmig um die Anschlagfläche und umschließt die Anschlagfläche, wobei die Randfläche entlang ihrer bandförmigen Erstreckung mehrere zweite Befestigungsmittel aufweist. Auf diese Weise kann die Aufnahme an mehreren Positionen entlang der Randfläche an der Führung befestigt werden. Dabei ist bevorzugt der Durchgriff von verschiedenen zweiten Befestigungsmitteln unterschiedlich weit entfernt. Auf diese Weise ist die elektrische Maschine quer zur axialen Richtung der Welle positionierbar, indem ein zweites Befestigungsmittel zur Befestigung der Aufnahme an der Führung gewählt wird, das den richtigen Abstand zwischen Durchgriff und Führung aufweist. Die Aufnahme ist so an einer Vielzahl von Fortbewegungs- oder Transportmitteln einsetzbar, die unterschiedliche Geometrien und Positionen der Führung gegenüber dem Antriebsstrang aufweisen können. Bevorzugt weist die Aufnahme eine Mehrzahl von standardisierten Abständen zwischen zweiten Befestigungsmitteln und dem Durchgriff auf, aus denen bei der Konstruktion eines Fortbewegungs- oder Transportmittels bzw. einer Führung für ein solches gewählt werden kann.
Mit einer bandförmigen Randfläche ist zudem eine in sich stabile Aufnahme geschaffen, denn durch das Umschließen versteift die Randfläche die Aufnahmefläche. In einer alternativen Ausführungsform weist die Anschlagfläche an ihrer Außenkante mehrere diskrete, also nicht miteinander verbundene, Randfläche zur Anlage an einer Führung auf, wobei jede einzelne Randfläche zumindest ein zweites Befestigungsmittel aufweist. Dabei ist dann wiederum der Abstand jedes Befestigungsmittel zu dem Durchgriff unterschiedlich.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Randfläche einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel auf, wobei sich der erste Schenkel und der zweite Schenkel zu entgegengesetzten Seiten der Anschlagfläche erstrecken. Auf diese Weise ist durch die Randfläche eine Versteifung der Aufnahme erreicht. Bevorzugt sind dabei zweite Befestigungsmittel paarweise an der Randfläche, insbesondere an dem ersten und dem zweiten Schenkel, vorgesehen. Mit solchen paarweise angeordneten zweiten Befestigungsmitteln ist eine sichere und positionsfeste Befestigung der Aufnahme an der Führung gewährleistet. Bei einer Anordnung beidseitig der Anschlagfläche an einem ersten und einem zweiten Schenkel sind zudem auf die Anschlagfläche wirkende Momente sicher aufnehmbar. Die zweiten Befestigungsmittel sind bevorzugt als Ausnehmungen zum Durchgriff von Schrauben oder Gewindebolzen ausgebildet.
In einer Ausführungsform ist die Anschlagfläche rund, oval oder zumindest abschnittsweise abgerundet. Mit einer solchen Form können mehrere Positionen für zweite Befestigungsmittel entlang der Außenkante auf einfache Weise mit unterschiedlichen Abständen zu dem Durchgriff ausgebildet werden. Dazu ist der Durchgriff bevorzugt so angeordnet, dass die Geometrie der Anschlagfläche keine Punktsymmetrie um die Achse der Welle aufweist. Mit anderen Worten ist der Durchgriff dezentral in der Anschlagfläche angeordnet, um unterschiedliche Abstände zwischen zweiten Befestigungsmitteln und dem Durchgriff zu schaffen. Eine solche Anordnung des Durchgriffs ist auch bei anderen Geometrien der Anschlagfläche als den vorgenannten bevorzugt.
In einer weiteren Ausführungsform des ersten Erfindungsaspekts ist das zumindest eine erste Befestigungsmittel als Ausnehmung an der Anlagefläche ausgebildet. Die elektrische Maschine weist dann entsprechende Mittel wie etwa Gewindebolzen oder eine Klemmvorrichtung an ihrer mit der Anschlagfläche korrespondierenden Fläche auf, mit denen sie in die Ausnehmung eingreift und dort gehalten wird. Vorteilhaft muss dann keine weitere Geometrie an der Aufnahme ausgebildet sein, an der das erste Befestigungsmittel ausgebildet wäre, sondern sämtliche Merkmale der Aufnahme sind an der Anschlagfläche und der Randfläche verwirklicht. Die Aufnahme ist in einer einfachsten Form nur aus Anschlagfläche und Randfläche besonders einfach ausgebildet und kostengünstig herstellbar.
Bevorzugt sind das zumindest eine erste Befestigungsmittel und/oder die Ausnehmung zum Durchgriff der Welle jeweils oder zusammen als Schlitz in der Anschlagfläche ausgebildet, wobei sich zumindest ein Schlitz diagonal zu einer Hauptachse der Anlagefläche erstreckt. Eine Hauptachse ist beispielsweise eine Gerade entlang der längsten Erstreckung der Anlagefläche. Insbesondere ist der Schlitz dabei diagonal - also nicht parallel - zu einem geraden Abschnitt der Randfläche oder einer Normalen auf einem solchen Abschnitt orientiert. Insofern die Ausnehmung zum Durchgriff der Welle als Schlitz ausgebildet ist, ist ein weiterer Freiheitsgrad zur Positionierung der elektrischen Maschine an dem Fortbewegungs- oder Transportmittel geschaffen. Auf diese Weise kann die Aufnahme besonders einfach an dem Fortbewegungs- oder Transportmittel zur genauen Positionierung der elektrischen Maschine angeordnet und befestigt werden. Es können dann mehrere erste Befestigungsmittel vorgesehen sein, die so positioniert sind, dass eine Anordnung der elektrischen Maschine mit Wellenflucht an mehreren Positionen entlang des Schlitzes möglich ist. Beispielsweise sind mehrere einzelne Ausnehmungen entlang des Schlitzes als erste Befestigungsmittel vorgesehen. Alternativ ist zumindest ein parallel zu dem als Durchgriff dienenden Schlitz ausgebildeter Schlitz als erstes Befestigungsmittel vorgesehen. Bevorzugt sind zwei solche Schlitze als erste Befestigungsmittel beidseitig des als Durchgriff dienenden Schlitzes angeordnet. Besonders bevorzugt ist in der Anschlagfläche nur ein diagonal verlaufender Schlitz angeordnet, der einerseits dem Durchgriff der Welle und andererseits als erstes Befestigungsmittel dient. An der elektrischen Maschine sind dann beispielsweise zwei Gewindebolzen, die auf einer Linie mit der Welle angeordnet sind, angeordnet. Sowohl die Welle als auch die Gewindebolzen durchgreifen dann den gleichen diagonal verlaufenden Schlitz und sind entlang dieses Schlitzes variabel positionierbar. Es kann an der elektrischen Maschine auch zumindest ein Klemmmittel auf einer Linie mit oder koaxial zu der Welle vorgesehen sein, dass gemeinsam mit der Welle in den gleichen Schlitz eingreift und dort eine Befestigung der elektrischen Maschine an der Anschlagfläche bewirkt.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fortbewegungsmittel oder ein Transportmittel, aufweisend eine mit dem Fortbewegungsmittel oder Transportmittel verbundene Führung, eine mittels dem zumindest einen zweiten Befestigungsmittel an der Führung befestigten vorbeschriebene Aufnahme nach dem ersten Erfindungsaspekt und zumindest eine elektrische Maschine, die an der Anschlagfläche der Aufnahme anliegt und an dem zumindest einen ersten Befestigungsmittel befestigt ist. Mit der Antriebsvorrichtung sind im Wesentlichen den vorbeschriebenen Vorteilen der Aufnahme entsprechende Vorteile zu erreichen, nämlich insbesondere, dass die elektrische Maschine leicht entnommen und an einem anderen Fortbewegungs- oder Transportmittel eingesetzt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des zweiten Erfindungsaspekts ist die elektrische Maschine in einem Gehäuse angeordnet und liegt mit dem Gehäuse an der Anschlagfläche der Aufnahme an und ist an dem zumindest einen ersten Befestigungsmittel befestigt. An einem solchen Gehäuse ist bevorzugt eine standardisierte Fläche mit entsprechenden Befestigungsmitteln ausgebildet, die zum Zusammenwirken mit der Anschlagfläche ausgebildet ist. Gleichzeitig ist die elektrische Maschine weitestgehend unabhängig von dem Gehäuse auszubilden und in dem Gehäuse montierbar. Es können dann unterschiedliche elektrische Maschinen, beispielsweise mit unterschiedlichen maximalen Leistungen in einem standardisierten Gehäuse angeboten werden, die an der gleichen Aufnahme bzw. dem gleichen Fortbewegungs- oder Transportmittel angeordnet werden können.
In einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind in dem Gehäuse zumindest zwei elektrische Maschinen angeordnet. In einer Ausgestaltung ist die eine elektrische Maschine an einer ersten Stirnseite des Gehäuses, die mit der Anschlagfläche korrespondiert, angeordnet und zum Zusammenwirken mit einem Antriebsstrang des Fortbewegungs- oder Transportmittels ausgebildet. Dabei ist die zweite elektrische Maschine beispielsweise an einer entgegengesetzten Stirnseite des Gehäuses angeordnet und weist einen Wellenstumpf auf, der an dieser Stirnfläche aus dem Gehäuse herausragt. Dieser Wellenstumpf ist dann beispielsweise für eine weitere Funktion vorgesehen, etwa zum Antrieb eines Propellers, eines Ritzels oder eines Riementriebs, die als ein oder auf einen (Hilfs-)Antrieb des Fortbewegungs- oder Transportmittels wirken. In einer weiteren Ausgestaltung wird mit beiden elektrischen Maschinen jeweils ein Propeller, ein Ritzel oder ein Riementrieb angetrieben. Insofern in der vorhergehenden und folgenden Beschreibung von einer elektrischen Maschine gesprochen wird, ist damit auch immer ein Gehäuse mit einer oder mehr darin angeordneten elektrischen Maschinen zu verstehen.
In einer weiteren Ausführungsform des zweiten Erfindungsaspekts ist in oder an dem Gehäuse eine Batterie zur Energieversorgung der elektrischen Maschine oder der zumindest zwei elektrischen Maschinen angeordnet. Die Batterie wird dann mit der elektrischen Maschine bzw. den elektrischen Maschinen zwischen mehreren Fortbewegungs- oder Transportmitteln gewechselt und es muss nicht für jedes Fortbewegungs- oder Transportmittel eine eigene Batterie vorgesehen sein. Weiterhin entfällt die Notwendigkeit für eine Kontaktierung zwischen der Batterie und der elektrischen Maschine beim Anordnen der elektrischen Maschine an einem Fortbewegungs- oder Transportmittel.
In noch einer Ausführungsform des zweiten Erfindungsaspekts weist die Antriebsvorrichtung eine Steuereinheit zur Steuerung der elektrischen Maschine oder elektrischen Maschinen auf, wobei die Steuereinheit eine Verbindungseinheit zur Signalübertragung mit einer Benutzeroberfläche aufweist. Mittels einer solchen Steuereinheit ist dann über die Benutzeroberfläche oder auch automatisiert zumindest ein Betriebsparameter der elektrischen Maschine oder elektrischen Maschinen einstellbar, insbesondere wenn diese zwischen zwei Fortbewegungs- oder Transportmitteln gewechselt wird. So ist etwa die Antriebsleistung, eine Drehzahl oder ein Drehmoment auf die Anforderungen eines spezifischen Fortbewegungs- oder Transportmittels einstellbar. Die Verbindungseinheit bedient sich zur Signalübertragung beispielsweise einem Bluetooth- oder anderen Netzwerkprotokoll und ist besonders bevorzugt zur Signalübertragung mit einem Smartphone oder Tablett fähig.
Der dritter Erfindungsaspekt betrifft ein Fortbewegungsmittel oder Transportmittel mit einer vorbeschriebenen Antriebsvorrichtung nach dem zweiten Erfindungsaspekt. Das Fortbewegungsmittel oder Transportmittel weist dabei im Wesentlichen die vorbeschriebenen Vorteile einer Antriebsvorrichtung nach dem zweiten Erfindungsaspekt und/oder einer Aufnahme nach dem ersten Erfindungsaspekt entsprechend auf.
Der vierte Erfindungsaspekt betrifft ein Verfahren zum Wechsel einer elektrischen Maschine zwischen mehreren Fortbewegungsmittel oder Transportmitteln, wobei eine an einer ersten Aufnahme nach dem ersten Erfindungsaspekt an einem ersten Fortbewegungsmittel oder Transportmittel angeordnete elektrische Maschine von dem ersten Befestigungsmittel der ersten Aufnahme gelöst wird und von der ersten Aufnahme entnommen wird und die elektrische Maschine anschließend an einer zweiten Aufnahme nach dem ersten Erfindungsaspekt an einem zweiten Fortbewegungsmittel oder Transportmittel angeordnet wird und an dem ersten Befestigungsmittel der zweiten Aufnahme befestigt wird, um das zweite Fortbewegungsmittel oder Transportmittel anzutreiben. Mit diesem Verfahren ist eine einzelne elektrische Maschine bzw. eine Einheit aus zwei oder mehr elektrischen Maschinen in einem gemeinsamen Gehäuse auf einfache Weise zwischen zwei Fortbewegungs- oder Transportmitteln wechselbar, so dass lediglich eine solche elektrische Maschine oder Einheit vorgehalten werden muss, um bei mehreren Fortbewegungsmitteln oder Transportmitteln einen elektrischen Antrieb zu nutzen. Auf diese Weise werden die Gesamtkosten zum Anschaffen und Unterhalten mehrerer elektrisch angetriebener Fortbewegungsmittel oder Transportmittel reduziert.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben, die verschiedene Ausführungsformen einzelner Erfindungsaspekte zeigen, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Einzelnen zeigt:

1a eine Aufnahme nach dem ersten Erfindungsaspekt in perspektivischer Ansicht in einer ersten Ausführungsform,
1 b die Aufnahme aus 1 a in einer Seitenansicht,
1 c die Aufnahme aus 1a und 1 b in einer Schnittansicht,
2 eine Antriebsvorrichtung nach dem zweiten Erfindungsaspekt an einem Antriebsstrang eines Fortbewegungs- oder Transportmittels in Draufsicht in einer ersten Ausführungsform,
3 eine Antriebsvorrichtung nach dem zweiten Erfindungsaspekt an einem Antriebsstrang eines Fortbewegungs- oder Transportmittels in Draufsicht in einer zweiten Ausführungsform,
4 eine Aufnahme nach dem ersten Erfindungsaspekt an einer Führung eines Fortbewegungs- oder Transportmittels in perspektivischer Ansicht in einer zweiten Ausführungsform,
5 eine Aufnahme nach dem ersten Erfindungsaspekt an einer Führung eines Fortbewegungs- oder Transportmittels in perspektivischer Ansicht in einer dritten Ausführungsform,
6 eine elektrische Maschine in einem Gehäuse in einer perspektivischen Ansicht,
7 zwei elektrische Maschinen in einem gemeinsamen Gehäuse in einer perspektivischen Ansicht.

In 1a ist eine Aufnahme 100 mit einer Anschlagfläche 2 und einer Randfläche 3 dargestellt. Die Anschlagfläche 2 ist oval ausgebildet und weist eine Ausnehmung 4 auf, die als Schlitz ausgebildet ist und die Anschlagfläche 2 durchgreift. Die Ausnehmung 4 erstreckt sich diagonal zu einer Hauptachse H über die Anschlagfläche 2. Die Randfläche 3 ist als Kragen an der Anschlagfläche 2 ausgebildet und orthogonal zu dieser ausgerichtet. Die Randfläche 3 erstreckt sich dabei bandförmig um die Anschlagfläche 2 und umgreift diese.
1 b zeigt eine Seitenansicht der Aufnahme 100, bei der die Randfläche 3 dargestellt ist. Auf der Randfläche 3 sind mehrere als Ausnehmungen ausgebildete zweite Befestigungsmittel 6 angeordnet, die jeweils paarweise aus einem ersten zweiten Befestigungsmittel 6.1 und einem zweiten zweiten Befestigungsmittel 6.2 ausgebildet sind. Das zweite Befestigungsmittel 6 ist in 1a nicht dargestellt.
Wie sich weiterhin aus 1c, in der eine Schnittansicht der Aufnahme 100 gezeigt ist, ergibt, ist die Randfläche 3 aus einem ersten Schenkel 3.1, an dem das erste zweite Befestigungsmittel 6.1 angeordnet ist, und einem zweiten Schenkel 3.2, an dem das zweite zweite Befestigungsmittel 6.2 angeordnet ist, gebildet. Die Randfläche 3 bildet mit der Anschlagfläche 2 insofern ein T-Profil, bzw. bei Betrachtung der beidseitigen Randflächen 3 ein H-Profil.
Die in den 1a bis 1c gezeigte Aufnahme 100 ist dazu vorgesehen, mit einem zweiten Befestigungsmittel 6, genauer mit einem Paar aus zweiten Befestigungsmitteln 6.1, 6.2, an einer Führung eines Fortbewegungs- oder Transportmittels angeordnet und befestigt zu werden. Die an der Anschlagfläche 2 angeordnete Ausnehmung 4 dient dann als erstes Befestigungsmittel 7 zur Aufnahme einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Fortbewegungs- oder Transportmittels. Dabei ist die Ausnehmung 4 zum Durchgriff einer Welle vorgesehen, über die ein Drehmoment zwischen der elektrischen Maschine und dem Fortbewegungs- oder Transportmittel übertragen werden kann. Neben der Welle durchgreifen zum Befestigen der elektrischen Maschine beispielsweise Gewindebolzen der elektrischen Maschine durch die Ausnehmung 4 bzw. das erste Befestigungsmittel 7 und werden rückseitig der Anschlagfläche 2 mit Gewindemuttern gekontert und so befestigt. Alternativ sind an der elektrischen Maschine Klemmmittel angeordnet, die in die Ausnehmung 4 bzw. das erste Befestigungsmittel 7 eingreifen und die elektrische Maschine dort halten. Die elektrische Maschine ist in einer beliebigen Position entlang der als Schlitz ausgebildeten Ausnehmung 4 positionierbar.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 110 in einer ersten Ausführungsform mit einer vorbeschriebenen Aufnahme 100 nach den 1a bis 1c. Die Antriebsvorrichtung 110 weist eine an einem hier schematisch dargestellten Fortbewegungs- oder Transportmittel 10 festgelegte Führung 8 auf, die als Schiene mit einer Längserstreckung L ausgebildet ist, und an der die Aufnahme 100 in mehreren Positionen entlang der Längserstreckung L mit dem zweiten Befestigungsmittel 6 befestigt werden kann. An der Aufnahme 100 ist eine in einem Gehäuse angeordnete elektrische Maschine 9 angeordnet, die eine Welle 9.1 aufweist. Die elektrische Maschine 9 ist mittels dem ersten Befestigungsmittel 7 gehalten, was hier nicht dargestellt ist, und durchgreift mit der Welle 9.1 die Ausnehmung 4. Die Welle 9.1 greift an einem Antriebsstrang des Fortbewegungs- oder Transportmittel 10 an, um dieses anzutreiben. In einer hier nicht weiter dargestellten alternativen Ausführungsform ist eine Welle fest mit dem Fortbewegungs- oder Transportmittel 10 verbunden und die elektrische Maschine 9 setzt auf diese Welle auf.
Durch die variable Position der Aufnahme 100 in der Längserstreckung L der Führung 8 kann der Abstand zwischen der elektrischer Maschine 9 und dem Fortbewegungs- oder Transportmittel 10 bestimmt werden. Durch die Wahl eines zweiten Befestigungsmittel 6 und die Ausbildung der Ausnehmung 4 als Schlitz kann weiterhin die Position der elektrischen Maschine 9 relativ zum Fortbewegungs- oder Transportmittel 10 in einer auf der Längserstreckung L orthogonal stehenden Ebene bestimmt werden.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 210, bei der die Aufnahme 100 weiter von dem Fortbewegungs- oder Transportmittel 10 entfernt an der Führung 8 angeordnet ist. Die elektrische Maschine 9 ist mit ihrer dem Fortbewegungs- oder Transportmittel 10 abgewandten Seite an der Aufnahme 100 befestigt. Dazu weist die elektrische Maschine 9 an dieser Seite hier nicht dargestellt Befestigungsmittel auf, die mit dem ersten Befestigungsmittel 7 zusammenwirken, um die elektrische Maschine 9 an der Aufnahme 100 zu halten. Die elektrische Maschine 9 greift zum Antrieb des Fortbewegungs- oder Transportmittels 10 unmittelbar an einem Antriebsstrang des Fortbewegungs- oder Transportmittels 10 an, ohne dass eine Welle 9.1 der elektrischen Maschine 9 oder eine Welle des Antriebsstrangs die Aufnahme 100 durchgreift. Gleichwohl kann in dem Gehäuse, in dem die elektrische Maschine 9 angeordnet ist, eine weitere elektrische Maschine angeordnet sein, die über eine weitere Welle eine Kraft auf einen beliebig ausgestalteten (Hilfs-)Antrieb überträgt, wobei diese weitere Welle die Ausnehmung 4 durchgreift. Beispielsweise kann der (Hilfs-)Antrieb ein Propeller, ein Ritzel oder ein Riementrieb sein.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufnahme 200, die in einer ersten Position an einer Führung 8 angeordnet ist. Bei der Aufnahme 200 ist die Ausnehmung 4 nur zum Durchgriff der Welle 9.1 vorgesehen. Als erste Befestigungsmittel 7 sind zwei parallel zu der wiederum als Schlitz ausgebildeten Ausnehmung 4 angeordnete erste Befestigungsmittel 7.1, 7.2 vorgesehen, die ebenfalls als Schlitze ausgebildet sind. Die elektrische Maschine 9 weist dann entsprechend neben der Achse der Welle 9.1 Befestigungsmittel wie etwa Gewindebolzen oder Klemmmittel auf, mit denen sie in die ersten Befestigungsmittel 7.1, 7.2 eingreift und dort befestigt wird. Sowohl die Welle 9.1 bzw. die Achse der Welle 9.1 als auch die Gewindebolzen oder Klemmmittel können dabei entlang der drei Schlitze beliebig positioniert werden. Gegenüber der Zusammenfassung der Ausnehmung 4 und des ersten Befestigungsmittels 7 in einem Schlitz besteht hier der Vorteil, dass die Welle 9.1 bis an beide Enden der Ausnehmung 4 verschoben werden kann und somit in der Positionierung variabler ist.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Aufnahme 300, bei der die Aufnahme 300 an einer anderen Position der Randfläche 3, also mit anderen zweiten Befestigungsmitteln 6 an der Führung 8 festgelegt ist. Auf diese Weise ist die wiederum als Schlitz ausgebildete Ausnehmung 4 anders zu der Führung 8 orientiert und es ergeben sich andere Positionierungsmöglichkeiten für die Welle 9.1 bzw. die elektrische Maschine 9. Das erste Befestigungsmittel 7 sind hier ferner aus Paaren von als Löchern ausgebildeten ersten Befestigungsmitteln 7.1, 7.2 ausgebildet. Die elektrische Maschine 9 ist dann an diskreten Positionen entlang der Ausnehmung 4 an den ersten Befestigungsmitteln 7.1, 7.2 positionierbar.
6 zeigt eine elektrische Maschine 9 mit einem Gehäuse 9.2, in dem die elektrische Maschine 9 angeordnet ist. An einer Seite des Gehäuses 9.2 ragt eine Welle 9.1 als Wellenstumpf aus dem Gehäuse 9.2 heraus. Weiterhin sind an der Seite des Gehäuses 9.2 zwei Gewindebolzen 11.1, 11.2 ausgebildet, die zum Zusammenwirken mit ersten Befestigungsmitteln 7.1, 7.2 vorgesehen sind.
7 zeigt eine elektrische Maschine 9, die ebenfalls in einem Gehäuse 9.2 angeordnet ist und an einer ersten Seite des Gehäuses 9.2 mit einer Welle 9.1 aus diesem herausragt, wobei an dieser Seite Gewindebolzen 11.1, 11.2 angeordnet sind. Weiterhin ist in dem Gehäuse 9.2 eine weitere elektrische Maschine 12 angeordnet, die eine Welle 12.1 aufweist, die auf einer zweiten Seite des Gehäuses 9.2 herausragt. Ein solches Gehäuse 9.2 kann beispielsweise mit der ersten Seite an einer Aufnahme 100, 200, 300 angeordnet werden, während an der Welle 12.1 ein (Hilfs-) Antrieb angreift.
Bezugszeichenliste

2: Anschlagfläche
3: Randfläche
3.1: erster Schenkel der Randfläche
3.2: zweiter Schenkel der Randfläche
4: Ausnehmung
6: zweites Befestigungsmittel
6.1: zweites Befestigungsmittel
6.2: zweites Befestigungsmittel
7: erstes Befestigungsmittel
7.1: erstes Befestigungsmittel
7.2: erstes Befestigungsmittel
8: Führung
9: elektrische Maschine
9.1: Welle
9.2: Gehäuse
10: Fortbewegungs- oder Transportmittel
11.1: Gewindebolzen
11.2: Gewindebolzen
12: elektrische Maschine
12.1: Welle
100: Aufnahme
110: Antriebsvorrichtung
200: Aufnahme
210: Antriebsvorrichtung
300: Aufnahme
H: Hauptachse
L: Längserstreckung der Führung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10008451 A1 [0003]
WO 2014131896 A2 [0003]
EP 0528235 A1 [0003]

Claims

Aufnahme (100, 200, 300) für eine elektrische Maschine (9) mit einer Anschlagfläche (2) zur Anlage der elektrischen Maschine (9), wobei die Aufnahme (100, 200, 300) zumindest ein erstes Befestigungsmittel (7, 7.1, 7.2) zum Befestigen der elektrischen Maschine (9) aufweist, wobei die Anschlagfläche (2) eine Ausnehmung (4) zum Durchgriff einer mit der elektrischen Maschine (9) antreibbaren Welle (9.1) aufweist, wobei die Anschlagfläche (2) an ihrer Außenkante zumindest eine Randfläche (3) zur Anlage an einer Führung (8) eines mittels der elektrischen Maschine (9) anzutreibenden Fortbewegungsmittels oder Transportmittels (10) aufweist, und wobei an der Randfläche (3) zumindest ein zweites Befestigungsmittel (6, 6.1, 6.2) zum Befestigen der Aufnahme (100, 200, 300) an der Führung (8) ausgebildet ist.
Aufnahme (100, 200, 300) nach Anspruch 1, wobei die Randfläche (3) sich bandförmig um die Anschlagfläche (2) erstreckt und die Anschlagfläche (2) umschließt, wobei die Randfläche (3) entlang ihrer bandförmigen Erstreckung mehrere zweite Befestigungsmittel (6, 6.1, 6.2) aufweist.
Aufnahme (100, 200, 300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Randfläche (3) einen ersten Schenkel (3.1) und einen zweiten Schenkel (3.2) aufweist, wobei sich der erste Schenkel (3.1) und der zweite Schenkel (3.2) zu entgegengesetzten Seiten der Anschlagfläche (2) erstrecken.
Aufnahme (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei zweite Befestigungsmittel (6.1, 6.2) paarweise an der Randfläche (3) ausgebildet sind.
Aufnahme (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlagfläche (2) rund, oval oder zumindest abschnittsweise abgerundet ist.
Aufnahme (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine erste Befestigungsmittel (7, 7.1, 7.2) als Ausnehmung an der Anlagefläche (2) ausgebildet ist.
Aufnahme (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine erste Befestigungsmittel (7, 7.1, 7.2) und/oder die Ausnehmung (4) zum Durchgriff der Welle (9.1) jeweils oder zusammen als Schlitz in der Anschlagfläche (2) ausgebildet sind, und wobei sich zumindest ein Schlitz diagonal zu einer Hauptachse (H) der Anlagefläche (2) erstreckt.
Antriebsvorrichtung (110, 210) für ein Fortbewegungsmittel oder ein Transportmittel (10), aufweisend eine mit dem Fortbewegungsmittel oder Transportmittel (10) verbundene Führung (8), eine mittels dem zumindest einen zweiten Befestigungsmittel (6, 76.1, 6.2) an der Führung (8) befestigten Aufnahme (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest eine elektrische Maschine (9), die an der Anschlagfläche (2) der Aufnahme (100, 200, 300) anliegt und an dem zumindest einen ersten Befestigungsmittel (7, 7.1, 7.2) befestigt ist.
Antriebsvorrichtung (110, 210) nach Anspruch 8, wobei die elektrische Maschine (9) in einem Gehäuse (9.2) angeordnet ist und mit dem Gehäuse (9.2) an der Anschlagfläche (2) der Aufnahme (100, 200, 300) anliegt und an dem zumindest einen ersten Befestigungsmittel (7, 7.1, 7.2) befestigt ist.
Antriebsvorrichtung (110, 210) nach Anspruch 9, wobei in dem Gehäuse (9.2) zumindest zwei elektrische Maschinen (9, 12) angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung (110, 210) nach Anspruch 9 oder 10, wobei in oder an dem Gehäuse (9.2) eine Batterie zur Energieversorgung der elektrischen Maschine (9) oder der zumindest zwei elektrischen Maschinen (9, 12) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung (110, 210) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, aufweisend eine Steuereinheit zur Steuerung der elektrischen Maschine (9) oder elektrischen Maschinen (9, 12), wobei die Steuereinheit eine Verbindungseinheit zur Signalübertragung mit einer Benutzeroberfläche aufweist.
Fortbewegungsmittel oder Transportmittel (10) mit einer Antriebsvorrichtung (110, 210) nach einem der Ansprüche 8 bis 12.
Verfahren zum Wechsel einer elektrischen Maschine (9) zwischen mehreren Fortbewegungsmitteln oder Transportmitteln (10), wobei eine an einer ersten Aufnahme (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an einem ersten Fortbewegungsmittel oder Transportmittel (10) angeordnete elektrische Maschine (9) von dem ersten Befestigungsmittel (7, 7.1, 7.2) der ersten Aufnahme (100, 200, 300) gelöst wird und von der ersten Aufnahme (100, 200, 300) entnommen wird und die elektrische Maschine (9) anschließend an einer zweiten Aufnahme (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an einem zweiten Fortbewegungsmittel oder Transportmittel (10) angeordnet wird und an dem ersten Befestigungsmittel (7, 7.1, 7.2) der zweiten Aufnahme (100, 200, 300) befestigt wird, um das zweite Fortbewegungsmittel oder Transportmittel (10) anzutreiben.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei zumindest ein Betriebsparameter der elektrischen Maschine (9) zum Antreiben des zweiten Fortbewegungsmittels oder Transportmittels (10) verändert wird.