DE102022204224A1

DE102022204224A1 - Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102022204224A1
Application number: DE102022204224.7A
Authority: DE
Inventors: Julien Hassler; Rainer Mast; Quoc-Dat Nguyen; Benjamin Bertsch; Julian Binder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-11-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung (1) eines, insbesondere mit Muskelkraft und oder Motokraft betreibbaren Fahrzeugs, umfassend eine Antriebseinheit (2), eine Rahmenschnittstelle (3) zumindest ein Halteelement (4), wobei die Rahmenschnittstelle (3) L-förmig ausgebildet ist und einen Boden (31) und eine Seitenwand (32) aufweist, wobei die Antriebseinheit (2) über eine Festlageranordnung (61) mit dem Boden (31) der L-förmigen Rahmenschnittstelle verschraubt ist, wobei das Halteelement (4) über eine Loslageranordnung (62) jeweils mit der Seitenwand (32) der L-förmigen Rahmenschnittstelle und der Antriebseinheit (2) verschraubt ist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, ein die Antriebsanordnung umfassendes Fahrzeug, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Antriebsanordnung.
Bekannt sind Antriebsanordnungen von Fahrzeugen, wie beispielsweise Elektrofahrrädern, wobei eine Antriebseinheit an einem Fahrzeugrahmen eines Fahrzeugs verschraubt wird. Häufig ist die Antriebseinheit dabei teilweise zwischen zwei Wänden des Fahrzeugrahmens angeordnet. Zur Verbindung erfolgt häufig eine indirekte Verschraubung von Fahrzeugrahmen und Antriebseinheit über Bleche, welche beidseitig der Antriebseinheit angeordnet sind. Üblicherweise liegt dabei ein Spalt zwischen der Antriebseinheit und der als zweites zu verschraubenden Wand vor. Zum Überbrücken dieses Spaltes kann beispielsweise eines der Haltebleche bis zum Anliegen an der Wand verformt werden. Dies kann sich jedoch ungünstig auf die mechanische Belastung und die Dichtigkeit der Antriebsanordnung auswirken.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass eine besonders einfache und stabile Konstruktion bereitgestellt werden kann, welche sich eignet, um optimale Belastungszustände an einer Antriebseinheit einzustellen. Dies wird erreicht durch eine Antriebsanordnung, umfassend Antriebseinheit, eine Rahmenschnittstelle, und zumindest ein Halteelement. Die Rahmenschnittstelle kann dabei topfförmig ausgebildet sein. Die Rahmenschnittstelle weist einen Boden und eine Seitenwand auf. Dabei ist der Boden insbesondere auf der Abtriebsseite der Antriebseinheit angeordnet. Durch Boden und Seitenwand wird dabei insbesondere ein Aufnahmeraum der Rahmenschnittstelle definiert. Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum an einer dem Boden gegenüberliegenden Seite offen. Die Antriebseinheit ist vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb des Aufnahmeraums der Rahmenschnittstelle angeordnet und liegt am Boden an. Vorzugsweise ist zumindest ein Haltebereich der Antriebseinheit zwischen dem Halteelement und dem Boden angeordnet. Das Halteelement ist dabei sowohl mit der Seitenwand, als auch mit der Antriebseinheit verschraubt.
Mit anderen Worten befindet sich das Halteelement an einer dem Boden gegenüberliegenden Seite des Haltebereichs der Antriebseinheit. Vorzugsweise ist das Halteelement an einer Stirnseite der Seitenwand angeordnet. Durch die Verschraubung des Halteelements wird die Antriebseinheit zumindest teilweise innerhalb des Aufnahmeraums gehalten. Insbesondere ist das Halteelement dabei ausgehend von einer Seite, insbesondere der offenen Seite der topfförmigen Rahmenschnittstelle, aus an den Haltebereich der Antriebseinheit und an die Rahmenschnittstelle angeschraubt. Dadurch kann eine besonders einfach zu montierende Antriebsanordnung bereitgestellt werden. Zudem können die Belastungszustände der Antriebseinheit durch Anpassung eines Spalts zwischen Halteelement und Antriebseinheit, oder zwischen Halteelement und Seitenwand besonders einfach und gezielt angepasst werden. Durch eine topfförmige Konstruktion der Rahmenschnittstelle kann zudem ein mechanischer Schutz der Antriebseinheit, beispielsweise vor Steinschlag, mechanischen Kontakten, oder anderen Umwelteinflüssen, bereitgestellt werden. Zudem kann durch eine topfförmige Rahmenschnittstelle eine besonders hohe Steifigkeit der gesamten Anordnung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann durch die Seitenwand ein besonders großer Kontaktbereich zur Antriebseinheit bereitgestellt werden, wodurch eine besonders gute Verteilung der mechanischen Belastungen ermöglicht werden kann. Beispielsweise können dadurch die von einem Fahrzeugrahmen auf die Antriebseinheit übertragenen Belastungen, beispielsweise bei starken Bremsmanövern oder dergleichen, gleichmäßig auf die Antriebseinheit verteilt werden.
Die Antriebseinheit umfasst vorzugsweise ein Gehäuse, eine Tretlagerachse und insbesondere innerhalb des Gehäuses einen Motor und/oder ein Getriebe.
Vorzugsweise wird als topfförmige Konstruktion der Rahmenschnittstelle eine L-förmige Anordnung von Seitenwand und Boden angesehen. Insbesondere sind Seitenwand und Boden in einem rechten Winkel zueinander angeordnet. Vorzugsweise kann der Boden durchgängig ausgebildet sein. Alternativ kann der Boden eine oder mehrere Ausnehmungen aufweisen, durch welche beispielsweise Teile der Antriebseinheit, oder andere Komponenten ragen können.
Bevorzugt weist die Antriebsanordnung genau zwei Halteelemente auf, um eine besonders einfache und zuverlässige Verbindung von Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle zu ermöglichen.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Der Boden der Rahmenschnittstelle ist insbesondere auf einer Abtriebsseite der Antriebseinheit angeordnet und im Wesentlichen orthogonal zu einer Tretlagerachse der Antriebseinheit, und die Seitenwand ist im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Boden angeordnet.
Die Antriebseinheit ist zusätzlich über eine Festlageranordnung mit dem Boden verschraubt. Die Festlageranordnung wird insbesondere dadurch gebildet, dass der Boden mit zumindest einem Gewindebolzen, vorzugsweise mit einer Gewindeschraube, mit zumindest einem Gewinde, vorzugsweise mit einer Gewindehülse, eines Gehäuses, der Antriebseinheit verschraubt ist. Insbesondere sind die Antriebseinheit und der Boden dabei direkt mittels zumindest einer Schraube verschraubt. Vorzugsweise ist die zumindest eine Schraube dabei von außerhalb der Rahmenschnittstelle durch eine Öffnung des Bodens in die Antriebseinheit eingeschraubt. Dadurch kann eine besonders stabile Verbindung von Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle bereitgestellt werden.
Die Loslageranordnung ist vorzugsweise dadurch ausgebildet, dass das Halteelement ein elastisch verformbares plattenförmiges Element ist.
Besonders bevorzugt ist die Antriebsanordnung so ausgebildet, dass zumindest der Haltebereich der Antriebseinheit zwischen Halteelement und Boden vordefiniert auf Zug oder auf Druck beansprucht ist, wenn die Antriebsanordnung vollständig verschraubt ist. Als vollständig verschraubter Zustand wird insbesondere ein Zustand angesehen, in welchem sämtliche Schrauben auf Anschlag verschraubt sind mit einem vordefinierten Ziel-Drehmoment. Die Zugbeanspruchung oder Druckbeanspruchung ist vorzugsweise dadurch eingestellt, dass das Halteelement entsprechend an eine Toleranzlage von Haltebereich der Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle derart angepasst ist, dass nach dem Verschrauben die entsprechende vordefinierte Zugbeanspruchung oder Druckbeanspruchung vorliegt. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt ist die Zugbeanspruchung oder Druckbeanspruchung durch speziell angepasste Anlagepunkte für die Antriebseinheit am Boden der Rahmenschnittstelle eingestellt. Vorzugsweise ist für die Druckbeanspruchung eine Toleranzlage der Antriebsanordnung so eingestellt, dass vor dem Verschrauben das Halteelement am Haltebereich der Antriebseinheit anliegt und gleichzeitig ein Spalt zwischen Halteelement und Seitenwand der Rahmenschnittstelle vorliegt. Durch das vollständige Verschrauben wird dieser Spalt geschlossen und zumindest der Haltebereich der Antriebseinheit auf Druck zwischen Halteelement und Boden eingeklemmt. Alternativ bevorzugt ist für die Zugbeanspruchung die Toleranzlage der Antriebsanordnung so eingestellt, dass vor dem Verschrauben das Halteelement an der Seitenwand anliegt und gleichzeitig ein Spalt zwischen Halteelement und Haltebereich der Antriebseinheit vorliegt. Durch das Verschrauben wird dieser Spalt geschlossen und zumindest der Haltebereich der Antriebseinheit wird zwischen Boden und Halteelement auf Zug beansprucht. Somit kann auf besonders einfache Weise der optimale gewünschte Belastungszustand der Antriebseinheit eingestellt werden.
Vorzugsweise umgibt die Seitenwand den Aufnahmeraum in Umfangsrichtung vollständig. Das heißt, der Aufnahmeraum ist durch die Seitenwand umlaufend vollständig geschlossen. Dadurch kann ein besonders guter mechanischer Schutz der Antriebseinheit vor Umwelteinflüssen und zudem eine besonders gleichmäßige Belastungsverteilung zwischen Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle ermöglicht werden.
Weiter bevorzugt weist die Seitenwand zumindest eine Aussparung auf, sodass der Aufnahmeraum seitlich offen ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Aussparung über mindestens 20 %, bevorzugt maximal 80 %, des Umfangs der Seitenwand. Bevorzugt erstreckt sich die Aussparung über die gesamte Höhe der Seitenwand. Durch die Aussparung in der Seitenwand kann eine besonders kostengünstige Rahmenschnittstelle mit niedrigem Gewicht bereitgestellt werden. Zudem erlaubt die Aussparung eine bessere Zugänglichkeit der Antriebseinheit.
Weiter bevorzugt ist das Halteelement ein ebenes Blech. Ein ebenes Blech als Halteelement erlaubt eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion der Antriebsanordnung mit niedrigem Gewicht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Antriebsanordnung zwei Halteelemente aufweist, welche jeweils ebene Bleche sind. Vorzugsweise ist jedes Blech dabei jeweils mittels genau einer Schraube mit der Seitenwand verschraubt und mittels zwei Schrauben mit dem Haltebereich der Antriebseinheit verschraubt.
Besonders bevorzugt ist das Halteelement ein gestuftes Blech mit zwei ebenen Blechabschnitten. Die beiden ebenen Blechabschnitte sind dabei in einem vordefinierten Versatz parallel zueinander angeordnet. Der Versatz der beiden Blechabschnitte wird dabei in unverschraubtem Zustand des Halteelements, also ohne mechanische Belastung des Haltelements, betrachtet. Vorzugsweise kann sich der Versatz durch das Verschrauben ändern, beispielsweise indem mittels des Halteelements ein Spalt überbrückt wird. Vorzugsweise ist der erste ebene Blechabschnitt mit dem Haltebereich der Antriebseinheit verschraubt, und der zweite ebene Blechabschnitt mit der Seitenwand verschraubt. Mittels des gestuften Blechs kann besonders einfach und gezielt die Zugbelastung oder Druckbelastung des Haltebereichs der Antriebseinheit eingestellt werden, insbesondere indem der Versatz entsprechend angepasst wird.
Weiter bevorzugt ist das Halteelement ein Deckel, welcher an einer gesamten Stirnseite der Seitenwand der Rahmenschnittstelle anliegt. Bevorzugt überdeckt der Deckel somit im Wesentlichen den gesamten Aufnahmeraum an dessen offener Seite. Vorzugsweise ist der Deckel ähnlich dem Boden ausgebildet, und bildet insbesondere zusammen mit der bevorzugt topfförmigen Rahmenschnittstelle einen im Wesentlichen geschlossenen Aufnahmeraum.
Beispielsweise kann der Deckel Aussparungen aufweisen, durch welche Teile der Antriebseinheit oder weitere Elemente hindurch ragen können. Der Deckel kann beispielsweise aus Kunststoff, oder alternativ aus Metall, beispielsweise Aluminium, gebildet sein. Durch den Deckel kann ein besonders guter Schutz der Antriebseinheit vor Umwelteinflüssen ermöglicht werden.
Besonders bevorzugt weist der Deckel zumindest eine Öffnung, und pro Öffnung ein Elastomerelement und eine Hülse auf. Das Elastomerelement und die Hülse sind dabei innerhalb der Öffnung angeordnet und mittels einer Schraube mit der Antriebseinheit verschraubt. Die Verschraubung ist dabei derart, dass mittels der Schraube die Hülse gegen das Elastomerelement und das Elastomerelement gegen die Antriebseinheit gedrückt ist. Insbesondere kann dabei in einem Endzustand die Hülse in Kontakt mit der Antriebseinheit stehen, vorzugsweise sodass das Elastomerelement in einem Kraftnebenschluss vorliegt. Das Elastomerelement kann dabei eine besonders zuverlässige und robuste Verschraubung ermöglichen, da beispielsweise durch eine gewisse Nachgiebigkeit des Elastomerelements Vibrationen oder Schläge abgedämpft werden können, um Beschädigungen zu vermeiden. Vorteilhafterweise erlaubt das Elastomerelement zudem einen Toleranzausgleich der Verschraubung, vorzugsweise indem das Elastomerelement durch die Verpressung mittels der Hülse radial aufgeweitet und gegen eine Innenwand der Öffnung anlegt. Dadurch wird das Elastomerelement axial und radial in der Öffnung fixiert, wodurch auch Deckel und Antriebseinheit relativ zueinander fixiert werden.
Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, bevorzugt einem mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeug, vorzugsweise einem Elektrofahrrad, welches die beschriebene Antriebsanordnung umfasst.
Bevorzugt umfasst das Fahrzeug einen Fahrzeugrahmen, wobei die Rahmenschnittstelle integraler Bestandteil des Fahrzeugrahmens ist. Vorzugsweise ist die Rahmenschnittstelle dabei mit einem Unterrohr und/oder mit einem Sitzrohr und/oder mit Kettenstreben des Fahrzeugrahmens verbunden, besonders bevorzugt jeweils mittels einer Schweißverbindung oder einer Schraubverbindung oder einer Klebeverbindung. Insbesondere ist die Rahmenschnittstelle derart angeordnet, dass eine Tretlagerachse des Fahrzeugs durch die Antriebseinheit und die Rahmenschnittstelle verläuft. Vorzugsweise ist die Rahmenschnittstelle so angeordnet, dass die Tretlagerachse im Wesentlichen senkrecht zum Boden der Rahmenschnittstelle liegt. Dadurch, dass die Rahmenschnittstelle in den Fahrzeugrahmen integriert ist kann eine besonders einfache Konstruktion ermöglicht werden, welche eine robuste und gut geschützte Anordnung der Antriebseinheit erlaubt. Zudem kann eine besonders einfache Montage der Antriebseinheit ermöglicht werden, da eine Zugänglichkeit des Aufnahmeraums nur von einer Seite aus erforderlich ist.
Besonders bevorzugt ist der Boden der Rahmenschnittstelle abtriebsseitig der Antriebseinheit angeordnet. Das heißt, bei Betrachtung des Fahrzeugs bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist der Boden der Rahmenschnittstelle auf derjenigen Seite des Fahrzeugrahmens angeordnet, auf welcher sich das Kettenblatt befindet. Neben einer besonders einfachen Zugänglichkeit der Rahmenschnittstelle zur Montage der Antriebseinheit wird dadurch eine optimale Kraftübertragung im Bereich der Antriebsanordnung bei einem Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht. Aufgrund der Kettenkraft wirkt auf der Abtriebsseite die höchste Kraft auf die Antriebsanordnung. Da sich hier der Boden der vorzugsweise topfförmigen Rahmenschnittstelle befindet, kann diese Kraft besonders gleichmäßig verteilt werden. Wenn die Antriebseinheit vorzugsweise direkt mit dem Boden, beispielsweise an mehreren über den Boden verteilten Verschraubungspunkten, verschraubt ist, kann somit eine besonders direkte Kraftübertragung zwischen Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle erreicht werden.
Weiter bevorzugt umfasst das Fahrzeug ferner einen gefederten Hinterbau, welcher mittels eines Gelenks gelenkig mit der Rahmenschnittstelle verbunden ist. Das Gelenk ist dabei in die Seitenwand der Rahmenschnittstelle integriert. Dadurch kann ebenfalls eine besonders vorteilhafte Belastungsverteilung der auf die Antriebsanordnung wirkenden Kräfte erzielt werden. Zudem erlaubt die Integration des Gelenks in die Seitenwand eine Anordnung einer Schwenkachse, um welche der Hinterbau relativ zu einem Hauptrahmen des Fahrzeugrahmens schwenkbar ist, besonders nahe an einer Tretlagerachse, wodurch eine verbesserte Kinematik des Fahrzeugs bereitgestellt werden kann.
Weiterhin führt die Erfindung zu einem Verfahren zur Herstellung einer Antriebsanordnung eines Fahrzeugs, vorzugsweise die oben beschriebene Antriebsanordnung. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Anordnen einer Antriebseinheit in einem Aufnahmeraum einer topfförmigen Rahmenschnittstelle, derart, dass die Antriebseinheit an einem Boden der Rahmenschnittstelle anliegt,
- Bereitstellen von zumindest einem Halteelement, und
- Verschrauben des Halteelements mit einer Seitenwand der Rahmenschnittstelle und mit der Antriebseinheit.

Das Halteelement wird dabei derart mit der Antriebseinheit und mit der Seitenwand verschraubt, dass in vollständig verschraubten Zustand die Antriebseinheit zwischen dem Halteelement und dem Boden der Rahmenschnittstelle auf Zug oder auf Druck beansprucht wird. Das Verfahren zeichnet sich somit eine besonders einfache, schnelle und kostengünstige Herstellbarkeit der Antriebsanordnung aus, wobei optimale Belastungszustände an der Antriebseinheit und der Rahmenschnittstelle ermöglicht werden können.
Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner die Schritte:

- Herstellen der Rahmenschnittstelle mittels Gießen, insbesondere Druckgießen, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung,
- Erzeugen von Schraubenöffnungen in der Rahmenschnittstelle, und
- Erzeugen von Auflagepunkten am Boden der Rahmenschnittstelle.

Das Erzeugen der Schraubenöffnungen und Auflagepunkte erfolgen dabei mittels spanender Bearbeitung, bevorzugt mittels Bohren und/oder Fräsen, und vorzugsweise in einer einzigen Aufspannung. Dadurch, dass sowohl die Schraubenöffnungen, als auch die Auflagepunkte mittels spannender Bearbeitung erzeugt werden, können besonders hohe Genauigkeiten, also niedrige Positionstoleranzen, erzeugt werden. Insbesondere wenn diese in einer einzigen Aufspannung erzeugt werden, können besonders niedrige Positionstoleranzen relativ zueinander erreicht werden. Dadurch kann die Antriebseinheit besonders genau an der Rahmenschnittstelle positioniert und verschraubt werden.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

1 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 ein Detail einer Seitenansicht eines Fahrzeugs mit der Antriebsanordnung der 1,
3 eine Detailansicht einer Rahmenschnittstelle der Antriebsanordnung der 1,
4 eine Detailansicht eines Halteelements einer Antriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 ein Detail einer Schnittansicht der Antriebsanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 ein Detail einer weiteren Schnittansicht der Antriebsanordnung der 5,
7 ein Detail einer Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer Antriebsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
8 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
9 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs in Form eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs, vorzugsweise Elektrofahrrad

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Antriebsanordnung 1 ist Teil eines (nicht dargestellten) Fahrzeugs, bei welchem es sich um ein Elektrofahrrad handelt. Weitere Ansichten der Antriebsanordnung 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind in den 2 und 3 dargestellt.
Die Antriebsanordnung 1 umfasst eine Antriebseinheit 2, welche einen Motor und/oder ein Getriebe aufweist. Weiterhin umfasst die Antriebsanordnung 1 eine Rahmenschnittstelle 3. Die Rahmenschnittstelle 3 ist vorzugsweise topfförmig ausgebildet und weist einen Boden 31 und eine Seitenwand 32 auf, welche L-förmig angeordnet sind. Der Boden 31 und die Seitenwand 32 definieren beispielsweise einen Aufnahmeraum 30, innerhalb welchem die Antriebseinheit 2 teilweise angeordnet ist. Die Antriebseinheit 2 liegt dabei an mehreren Auflagepunkten 37 (vgl. 3; nicht in 1 dargestellt) des Bodens 31 am Boden 31 an.
Wie in der 1 zu erkennen, sowie auch in 3 dargestellt, weist der Boden 31 eine Aussparung 35 auf, durch welche ein Teil der Antriebseinheit 2 zumindest teilweise hindurch ragen kann.
Ferner umfasst die Antriebsanordnung 1 ein Halteelement 4, welches als ebenes Blech ausgebildet ist. Das Halteelement 4 ist mittels einer ersten Schraube 5 mit der Seitenwand 32 der Rahmenschnittstelle 3 verschraubt und zudem mittels zwei zweiten Schrauben 6 (vgl. 2) mit der Antriebseinheit 2 verschraubt. Wie in den 1 und 2 zu erkennen, sind die beiden Schrauben 5, 6 von derselben Seite durch das Halteelement 4 in die Seitenwand 32 bzw. die Antriebseinheit 2 eingeschraubt.
Zusätzlich ist die Antriebseinheit 2 direkt mit dem Boden 31 der Rahmenschnittstelle 3 verschraubt von einer gegenüberliegenden Seite. Diese Verschraubung ist in den 1 und 2 nicht zu sehen, allerdings sind die entsprechenden Bohrungen 70 des Bodens 31, durch welche die zugehörigen Schrauben in die Antriebseinheit 2 eingeschraubt sind, in 3 zu erkennen.
1 zeigt dabei einen noch nicht vollständig verschraubten Zustand der Antriebsanordnung 1. Das heißt, die Schrauben 5, 6 sind in dem in 1 gezeigten Zustand noch nicht auf Anschlag mit einem vorbestimmten Ziel-Drehmoment angezogen. Wie in der 1 zu erkennen, liegt dabei ein Spalt 9, zwischen dem Halteelement und einer Stirnseite 32 a der Seitenwand vor. Beispielsweise kann der Spalt 9 aus Fertigungstoleranzen resultieren, oder gezielt bei der Herstellung der Rahmenschnittstelle 3 erzeugt worden sein.
Werden die Schrauben 5, 6 vollständig mit dem vorbestimmten Ziel-Drehmoment angezogen, so wird das Halteelement 4 so weit verformt, bis es an der Stirnseite 32a der Seitenwand 32 anliegt, und somit auf Biegung beansprucht wird. Dadurch wird eine entsprechende Biegekraft auf den Haltebereich 20 der Antriebseinheit 2 ausgeübt, sodass der Haltebereich 20 zwischen dem Halteelement 4 und dem Boden 31 auf Druck beansprucht wird. Durch die Belastung der Antriebseinheit 2 auf Druck kann eine für eine lange Lebensdauer der Antriebseinheit 2 besonders günstige mechanische Befestigung erreicht werden. Zudem wirkt sich die Druckbeanspruchung günstig auf eine zuverlässige Dichtheit der Antriebseinheit 2 aus, beispielsweise wenn diese ein Gehäuse aufweist, welches aus miteinander verschraubten Gehäusehälften gebildet sein kann.
Wie der 2 zu erkennen, umgibt die Seitenwand 32 in Umfangsrichtung die Antriebseinheit 2 vollständig. Dadurch kann ein besonders guter Schutz der Antriebseinheit 2 erreicht werden. Weiterhin ist die Tretlagerachse 110 dargestellt. Beispielsweise werden durch die Rahmenschnittstelle direkte mechanische Einwirkungen auf die Antriebseinheit 2, wie durch Steinschläge oder Aufsetzer auf Gegenständen verursacht, verhindert.
In der 2 ist zudem die Anbindung der Rahmenschnittstelle 3 in den Fahrzeugrahmen 105 des Elektrofahrrads gezeigt. Die Rahmenschnittstelle 3 und die Antriebseinheit 2 befinden sich dabei im Bereich eines Tretlagers (110) des Elektrofahrrads. Die Rahmenschnittstelle 3 ist dabei mittels jeweils einer Schweißverbindung mit einem Unterrohr 106 und einer Sitzstrebe 107 des Fahrzeugrahmens 105 verbunden.
Ferner weist die Rahmenschnittstelle 3 ein Gelenk 8 auf, welches in eine Öffnung 80 innerhalb der Seitenwand 32 integriert ist. Mittels des Gelenks 8 ist eine Kettenstrebe 108 eines (nicht dargestellten) gefederten Hinterbaus des Elektrofahrrads gelenkig mit der Rahmenschnittstelle 3 verbunden.
Die Rahmenschnittstelle 3 ist so am Fahrzeugrahmen 105 ausgerichtet, dass der (in 2 nicht sichtbare) Boden 31 auf der Abtriebsseite (60) der Antriebseinheit 2 angeordnet ist, also näher an einem Kettenblatt 109 als die Antriebseinheit 2. Dabei ist die Rahmenschnittstelle 3 auf einer dem Kettenblatt 109 abgewandten Seite offen.
Bei der Rahmenschnittstelle 3, welche im Detail in einer perspektivischen Ansicht in 3 dargestellt ist, handelt es sich vorzugsweise um ein Gussbauteil, welches aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Die Auflagepunkte 37 für die Antriebseinheit 2 sind dabei mittels Fräsen nach dem Gießen der Rahmenschnittstelle 3 hergestellt. Unmittelbar in derselben Aufspannung können Bohrungen 50, 70 für sämtliche Schrauben 5 sowie die Öffnung 80 für das Gelenk 8 gebohrt werden, wobei für sämtliche spanend hergestellten Elemente eine besonders hohe Genauigkeit, vor allem relativ zueinander, ermöglicht werden kann.
4 zeigt eine Detailansicht eines Halteelements 4 einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Antriebsanordnung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels mit Varianten des in 4 dargestellten Halteelements 4 ist in den 5 und 6 dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 3, mit dem Unterschied eines alternativen Halteelements 4. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Halteelement 4 ein gestuftes Blech, welches zwei ebene Blechabschnitte 41, 42 aufweist. Die beiden Blechabschnitte 41, 42 sind parallel zueinander angeordnet und in unverschraubtem Zustand, wie in der 4, in einem vordefinierten Versatz 44 zueinander angeordnet.
Der Versatz 44 ist dabei so ausgelegt, dass in vollständig verschraubtem. Zustand der Antriebsanordnung 1 entweder eine Druckbelastung oder eine Zugbelastung des Haltebereichs 20 der Antriebseinheit 2 vorliegt. Vorzugsweise ist der Versatz 44 dabei in Abhängigkeit einer Toleranzlage von Antriebseinheit 2 und Rahmenschnittstelle 3 bemessen. Die beiden Varianten sind in den 5 und 6 dargestellt.
5 zeigt dabei ein Halteelement 4 mit einem Versatz 44, welcher so ausgelegt ist, dass in unverschraubtem Zustand und wenn ein erster Blechabschnitt 41 des Halteelements 4 am Haltebereich 20 der Antriebseinheit 2 anliegt, zwischen dem zweiten Blechabschnitt 42 und der Seitenwand 32 der Rahmenschnittstelle 3 ein Spalt 9 vorliegt. Werden die Schrauben 5, 6 vollständig angezogen, so wird das Halteelement 2 gebogen, bis der zweite Blechabschnitt 42 an der Seitenwand 32 anliegt. Dadurch wird der Haltebereich 20 über das Halteelement 4 und zwischen Halteelement 4 und Boden 31 auf Druck beansprucht.
6 zeigt analog eine alternative Ausbildung des Halteelements 4, wobei der Versatz 44 so ausgelegt ist, dass in unverschraubtem Zustand zwischen erstem Blechabschnitt 41 und Haltebereich 20 ein Spalt 9 vorliegt. Da in diesem Zustand der zweite Haltebereich 42 bereits an der Seitenwand 32 anliegt, bewirkt ein vollständiges Anziehen der Schrauben 5, 6, dass der Haltebereich 20 der Antriebseinheit 2 auf Zug beansprucht wird.
7 zeigt ein Detail einer Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 3, mit dem Unterschied, dass die Rahmenschnittstelle 3 seitlich offen ausgebildet ist. Im Detail weist die Seitenwand 31 der Rahmenschnittstelle 3 im dritten Ausführungsbeispiel eine Aussparung 33 auf, welche sich über etwa 30 % eines Umfangs der Seitenwand 31 erstreckt. Die Aussparung 33 befindet sich dabei an einer vertikal unteren Seite und in Fahrtrichtung A der vorderen Seite der Rahmenschnittstelle 3. Die Aussparung 33 erlaubt eine besonders einfache, kostengünstige und gewichtssparende Konstruktion der Rahmenschnittstelle 3. Zudem ermöglicht die Aussparung 33 eine besonders gute Zugänglichkeit der Antriebseinheit 2.
8 zeigt eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 3, mit einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Halteelements 4. In der 8 ist zudem die direkte Verschraubung der Antriebseinheit 2 mit dem Boden 31 mittels weiterer Schrauben 7 gezeigt.
Im vierten Ausführungsbeispiel der 8 ist das Halteelement 4 als Deckel ausgebildet, welcher an der gesamten Stirnseite 32a der Seitenwand 32 anliegt. Dadurch kann der Aufnahmeraum 30 durch den Deckel 4 im Wesentlichen geschlossen werden, wobei der Deckel 4 eine ähnliche Aussparung wie der Boden 31 (vgl. 3) aufweisen kann.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist der Deckel 4 im vierten Ausführungsbeispiel der 8 mit ersten Schrauben 5 mit der Seitenwand 32 verschraubt und mit zweiten Schrauben 6 mit einem Haltebereich 20 der Antriebseinheit 2 verschraubt.
Zusätzlich weist das Halteelement 4 zwei Öffnungen 45, und pro Öffnung 45 jeweils ein Elastomerelement 46 und eine Hülse 47 auf, welche innerhalb der entsprechenden Öffnung 45 angeordnet sind. Die Hülse 47 und das Elastomerelement 46 sind dabei teilweise ineinandergesteckt, wobei das Elastomerelement 46 auf einer der Antriebseinheit 2 zugewandten Seite der Hülse 47 angeordnet ist. Beim Anziehen der Schraube 6 werden die Hülse 47 und das Elastomerelement 46 in Richtung der Antriebseinheit 2 gedrückt. Dabei drückt die Hülse 47 das Elastomerelement 46 gegen die Antriebseinheit 2, insbesondere bis die Hülse 47 in Kontakt mit der Antriebseinheit 2 steht. Durch die Elastizität des Elastomerelements 46 wird dieses durch das Andrücken zusätzlich radial aufgeweitet, und gegen eine Innenseite 45a der Öffnung 45 gepresst. Somit wird durch das mittels Schraube 6 und Hülse 47 verpresste Elastomerelement 46 der Toleranzausgleich zwischen Halteelements 4, Antriebseinheit 2 und Seitenwand 32 umgesetzt.
9 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs 100, welches eine Antriebsanordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein Elektrofahrrad. Der mit dem Buchstaben A gekennzeichnete Pfeil stellt die Laufrichtung des Elektrofahrrads dar. Die Antriebsanordnung 1 ist im Bereich eines Tretlagers angeordnet und umfasst eine Antriebseinheit 2. Die Antriebseinheit 2 umfasst einen Elektromotor und ein Getriebe und ist vorgesehen, um mittels eines durch den Elektromotor erzeugten Drehmoments eine mittels Muskelkraft erzeugte Tretkraft des Fahrers zu unterstützen. Die Antriebseinheit 2 wird dabei von einem elektrischen Energiespeicher 111 mit elektrischer Energie versorgt. Die Antriebsanordnung 1 umfasst eine Rahmenschnittstelle 3. Die Rahmenschnittstelle 3 ist ein integraler Bestandteil eines Fahrzeugrahmens 105 des Fahrzeugs 100. Eine Abtriebswelle 108 ist drehfest mit einem Kettenblatt 109 verbunden. Die Tretlagerachse 110 ist dabei einerseits durch die Muskelkraft des Fahrers und andererseits durch die Motorkraft der Antriebseinheit 2 antreibbar. Die Fahrtrichtung wird mit dem Buchstaben A gekennzeichnet.

Claims

Antriebsanordnung (1) eines, insbesondere mit Muskelkraft und/oder Motokraft betreibbaren, Fahrzeugs, umfassend: - eine Antriebseinheit (2), - eine Rahmenschnittstelle (3), und - zumindest ein Halteelement (4), wobei die Rahmenschnittstelle (3) L-förmig ausgebildet ist und einen Boden (31) und eine Seitenwand (32) aufweist, wobei die Antriebseinheit (2) über eine Festlageranordnung (61) mit dem Boden (31) der L-förmigen Rahmenschnittstelle verschraubt ist, wobei das Halteelement (4) über eine Loslageranordnung (62) jeweils mit der Seitenwand (32) der L-förmigen Rahmenschnittstelle und der Antriebseinheit (2) verschraubt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) auf einer Abtriebsseite (60) der Antriebseinheit (2) angeordnet ist und im Wesentlichen orthogonal zu einer Tretlagerachse (110) der Antriebseinheit (2) ist, und die Seitenwand (32) im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Boden (31) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die Festlageranordnung (61) dadurch gebildet wird, dass der Boden (31) mit zumindest einem Gewindebolzen (7), vorzugsweise mit einer Gewindeschraube, mit zumindest einem Gewinde (63), vorzugsweise mit einer Gewindehülse, eines Gehäuses (64) der Antriebseinheit (2) verschraubt ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Loslageranordnung (62) dadurch ausgebildet ist, dass das Halteelement (4) ein elastisch verformbares plattenförmiges Element ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 4, wobei das Halteelement (4) ein ebenes Blech ist.
Antriebsanordnung nach 4, wobei das Halteelement (4) ein gestuftes Blech mit zwei ebenen Blechabschnitten (41, 42) ist, wobei die beiden ebenen Blechabschnitte (41, 42) in einem vordefinierten Versatz (44) parallel zueinander angeordnet sind.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Halteelement (4) ein Deckel ist, welcher an einer Stirnseite (32a) der Seitenwand (32) der Rahmenschnittstelle (3) anliegt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, wobei der Deckel zumindest eine Öffnung (45), und pro Öffnung (45) ein Elastomerelement (46) und eine Hülse (47) aufweist, wobei das Elastomerelement (46) und die Hülse (47) in der Öffnung (45) angeordnet sind, und mittels einer Schraube (6) mit der Antriebseinheit (2) verschraubt sind, derart, dass die Hülse (47) das Elastomerelement (46) gegen die Antriebseinheit (2) drückt.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsanordnung (1) so ausgebildet ist, dass in vollständig verschraubtem Zustand zumindest ein Haltebereich (20) der Antriebseinheit (2) zwischen Halteelement (4) und Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) auf Zug oder Druck, vorzugsweise Druck, beansprucht ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand (32) den Boden (31) umlaufend vollständig umgibt.
Antriebsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Seitenwand (32) eine Aussparung (33) aufweist, insbesondere wobei die Aussparung (33) sich über mindestens 20 %, insbesondere maximal 80 %, des Umfangs der Seitenwand (32) erstreckt.
Fahrzeug, insbesondere mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug, vorzugsweise Elektrofahrrad, umfassend eine Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Fahrzeugrahmen (105), wobei die Rahmenschnittstelle (3) integraler Bestandteil des Fahrzeugrahmens (105) ist, insbesondere wobei die Rahmenschnittstelle (3) mit einem Unterrohr (106) und/oder mit einem Sitzrohr (107) und/oder mit Kettenstreben (108) des Fahrzeugrahmens (105) verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei der Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) kettenblattseitig der Antriebseinheit (2) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner umfassend einen gefederten Hinterbau, welcher mittels eines Gelenks (8) gelenkig mit der Rahmenschnittstelle (3) verbunden ist, wobei das Gelenk (8) in die Seitenwand (31) der Rahmenschnittstelle (3) integriert ist.
Verfahren zur Herstellung einer Antriebsanordnung (1) eines Fahrzeugs (100), umfassend die Schritte: - Anordnen einer Antriebseinheit (2) zumindest teilweise in einem Aufnahmeraum (30) einer L-förmigen Rahmenschnittstelle (3), derart, dass die Antriebseinheit (2) an einem Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) anliegt, - Bereitstellen eines Halteelements (4), und - Verschrauben des Halteelements (4) mit einer Seitenwand (32) der Rahmenschnittstelle (3) und mit der Antriebseinheit (2), wobei das Halteelement (4) derart mit der Antriebseinheit (2) und der Seitenwand (32) verschraubt wird, dass in vollständig verschraubten Zustand zumindest ein Haltebereich (20) der Antriebseinheit (2) zwischen dem Halteelement (4) und dem Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) auf Zug oder auf Druck beansprucht wird.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend die Schritte: - Herstellen der Rahmenschnittstelle (3) mittels Gießen, insbesondere Druckgießen, - Erzeugen von Schraubenöffnungen (50, 70) in der Rahmenschnittstelle (3), und - Erzeugen von Auflagepunkten (37) am Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3), wobei das Erzeugen der Schraubenöffnungen (50, 70) und der Auflagepunkte (37) mittels spanender Bearbeitung, und insbesondere in einer einzigen Aufspannung, erfolgen.