DE102022204727A1

DE102022204727A1 - Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102022204727A1
Application number: DE102022204727.3A
Authority: DE
Inventors: Julian Binder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2022-05-13
Publication date: 2022-11-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung eines, insbesondere mit Muskelkraft und oder Motokraft betreibbaren Fahrzeugs, umfassend eine Antriebseinheit, eine Rahmenschnittstelle und zumindest ein Halteelement, wobei die Rahmenschnittstelle L-förmig ausgebildet ist und einen Boden und eine Seitenwand aufweist, wobei die Antriebseinheit über eine Festlageranordnung mit dem Boden der L-förmigen Rahmenschnittstelle verschraubt ist, wobei das Halteelement über eine Loslageranordnung mit der Seitenwand der L-förmigen Rahmenschnittstelle verschraubt ist und die Antriebseinheit einspannt.

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 eine Antriebseinheit, eine Rahmenschnittstelle, und vorzugsweise einen Deckel. 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 bevorzugt am Boden an. 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. Beispielsweise ist der Deckel mit der Seitenwand verschraubbar ausgebildet. Zudem ist der Deckel so ausgebildet, um im mit der Seitenwand verschraubten Zustand die Antriebseinheit auf Druck zwischen dem Boden der Rahmenschnittstelle und einem Anlagebereich des Deckels einzuspannen und somit eine Loslageranordnung bildet.
Mit anderen Worten befindet sich der bevorzugte Deckel im Wesentlichen auf einer dem Boden gegenüberliegenden Seite der Antriebseinheit. Vorzugsweise liegt der bevorzugte Deckel im verschraubten Zustand an einer Stirnseite der Seitenwand an. Durch die Verschraubung des Deckels mit der Seitenwand wird die Antriebseinheit durch den, beispielsweise, Deckel innerhalb des Aufnahmeraums gehalten. Dadurch kann durch Anpassung des bevorzugten Deckels, beispielsweise an Toleranzlagen von Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle, auf einfache Weise der druckbelastete Zustand der Antriebseinheit hergestellt werden. Durch die bevorzugt topfförmige Konstruktion der Rahmenschnittstelle kann zudem ein mechanischer Schutz der Antriebseinheit, beispielsweise vor Steinschlag, mechanischen Kontakten, oder anderen Umwelteinflüssen, bereitgestellt werden. Zudem kann durch die beispielsweisetopfförmige Rahmenschnittstelle eine besonders hohe Steifigkeit der gesamten Antriebsanordnung 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. Auch durch die beidseitige Einspannung der Antriebseinheit mittels Deckel und Boden der Rahmenschnittstelle kann eine gute mechanische Anbindung an den Fahrzeugrahmen sowie ein guter mechanischer Schutz der Antriebseinheit bereitgestellt werden.
Die Antriebseinheit umfasst vorzugsweise ein Gehäuse, eine Tretlagerachse und insbesondere innerhalb des Gehäuses einen Motor und/oder ein Getriebe.
Besonders bevorzugt ist der Deckel als Blechteil ausgebildet, und insbesondere aus einem Federstahl gebildet. Dadurch kann eine besonders einfache, kostengünstige und robuste Konstruktion ermöglicht werden. Alternativ bevorzugt ist der Deckel als Frästeil ausgebildet, und vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet.
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.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Der Boden der Rahmenschnittstelle ist insbesondere auf einer Abtriebsseite der Antriebseinheit angeordnet und im Wesentlichen rechtwinklig zu einer Tretlagerachse der Antriebseinheit, und die Seitenwand ist im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Boden angeordnet.
Bevorzugt ist der Deckel so ausgebildet, dass in vollständig verschraubten Zustand eine Druckkraft von mindestens 50, vorzugsweise mindestens 200 N, bevorzugt maximal 1600 N, insbesondere pro Anschraubpunkt, zwischen Deckel und Boden auf die Antriebseinheit ausgeübt wird. Insbesondere wird dabei ein statischer Zustand der Antriebsanordnung betrachtet, also ohne dass beispielsweise dynamische Belastungen durch einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs auf die Antriebsanordnung einwirken. Dadurch wird auch bei dynamischen Beanspruchungen der Rahmenanordnung sichergestellt, dass stets eine Druckbelastung der Antriebseinheit vorliegt. Insbesondere kann dadurch eine besonders zuverlässige Dichtheit der Antriebseinheit sichergestellt werden, beispielsweise, wenn diese miteinander verbundene Gehäusehälften aufweist.
Besonders bevorzugt ist der Deckel tellerförmig ausgebildet und weist einen Haltebereich und einen Federbereich auf. Der Haltebereich umgibt dabei den Anlagebereich. Der Haltebereich ist mit der Seitenwand der Rahmenschnittstelle verschraubbar. Vorzugsweise ist im verschraubten Zustand ausschließlich der Haltebereich des Deckels in Kontakt mit der Seitenwand der Rahmenschnittstelle. Der Federbereich verbindet den Anlagebereich und den Haltebereich miteinander. Insbesondere ist der Federbereich so ausgebildet, dass dieser den Anlagebereich und den Haltebereich federelastisch, das heißt nachgiebig, miteinander verbindet, wobei der Federbereich eine rückstellende Federkraft erzeugt. Mit anderen Worten basiert der Deckel somit auf dem Prinzip einer Tellerfeder. Dadurch kann bei kostengünstiger Konstruktion des Deckels auf einfache Weise eine Federelastizität des Deckels bereitgestellt werden, um zuverlässig den auf Druck eingespannten Zustand zu ermöglichen.
Vorzugsweise sind der Anlagebereich und der Haltebereich des Deckels in unverschraubtem, insbesondere in unbelastetem, Zustand des Deckels in einem vordefinierten Versatz parallel zueinander angeordnet. Insbesondere ist der vordefinierte Versatz so ausgelegt, dass durch die Federelastizität des Deckels die vordefinierte Druckkraft auf die Antriebseinheit ausgeübt wird, wenn der Anlagebereich des Deckels vollständig, das heißt auf Anschlag, mit der Seitenwand der Rahmenschnittstelle verschraubt ist.
Weiter bevorzugt ist der Deckel umschnappbar ausgebildet, derart, dass der Anlagebereich bezüglich einer Halteebene, in welcher der Haltebereich liegt, von einer Seite der Halteebene auf die andere Seite der Halteebene umschnappen kann. Insbesondere ist die Halteebene eine Symmetrieebene des Haltebereichs, also vorzugsweise mittig zwischen den beiden Oberflächen des Haltebereichs angeordnet. Mit anderen Worten weist der Deckel zwei Ruhelagen auf, insbesondere in welchen jeweils eine tellerförmige Konfiguration des Deckels, vorzugsweise jeweils nach dem Prinzip einer Tellerfeder, vorliegt. Dadurch kann eine besonders einfache Handhabung der Antriebsanordnung ermöglicht werden. Beispielsweise kann hierdurch zunächst der Haltebereich auf Anschlag mit der Seitenwand der Rahmenschnittstelle verschraubt werden, und anschließend der Anlagebereich in Richtung der Antriebseinheit gedrückt werden, bis dieser umschnappt, um nach dem Umschnappen die Antriebseinheit gegen den Deckel einzuspannen.
Besonders bevorzugt ist der Deckel derart ausgebildet, dass das Umschnappen erfolgt, sobald der Anlagebereich über eine vordefinierte Kippebene bewegt wird, wenn der Anlagebereich in Richtung der Halteebene bewegt wird. Vorzugsweise entspricht die Kippebene der Halteebene. Alternativ kann die Kippebene auch in einem Abstand zur Halteebene angeordnet sein. Das heißt, um das Umschnappen zu initiieren, muss der Haltebereich entgegen der Federkraft des Federbereichs in Richtung der Halteebene, also in Richtung des Haltebereichs, bewegt werden, um nach Überschreiten der Kippebene auf die entsprechende andere Ruhelage umzuschnappen.
Bevorzugt umfasst die Antriebsanordnung ferner zumindest eine Fixierschraube, mittels welcher der Anlagebereich direkt mit der Antriebseinheit verschraubt ist. Insbesondere sind Anlagebereich und Antriebseinheit in vollständig verschraubten Zustand der Antriebsanordnung mittels der zumindest einen Fixierschraube auf Anschlag miteinander verschraubt. Dadurch kann eine besonders stabile Befestigung der Antriebseinheit ermöglicht werden.
Bevorzugt ist die Antriebseinheit direkt mit dem Boden verschraubt. Insbesondere sind die Antriebseinheit und der Boden dabei mittels zumindest einer weiteren Fixierschraube verschraubt. Vorzugsweise ist die zumindest eine Fixierschraube 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.
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. Alternativ 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.
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 kettenblattseitig 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 Kettenblattseite die höchste Kraft auf die Antriebsanordnung. Da sich hier der Boden der 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 der oben beschriebenen Antriebsanordnung. Das Verfahren umfasst die Schritte:

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

Der Deckel ist dabei derart ausgebildet, dass im vollständig verschraubten Zustand die Antriebseinheit zwischen einem Anlagebereich des Deckels und dem Boden der Rahmenschnittstelle auf Druck eingespannt ist. Das Verfahren zeichnet sich somit durch eine besonders einfache, schnelle und kostengünstige Herstellbarkeit der Antriebsanordnung aus, wobei optimale Belastungszustände an der Antriebseinheit und der Rahmenschnittstelle ermöglicht werden können.
Bevorzugt ist der Deckel tellerförmig mit einem Haltebereich und einem Federbereich ausgebildet. Dabei wird der Deckel vor dem Verschrauben mit der Seitenwand derart an der Rahmenschnittstelle angeordnet, dass der Anlagebereich auf einer der Rahmenschnittstelle abgewandten Seite des Deckels liegt. Mit anderen Worten liegt beim Verschrauben des Haltebereichs mit der Seitenwand ein Abstand zwischen dem Anlagebereich und der Antriebseinheit vor, da der Anlagebereich von der Antriebseinheit und der Rahmenschnittstelle abgewandt angeordnet ist. Dadurch kann ein besonders einfacher Zusammenbau der Antriebsanordnung ermöglicht werden.
Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren ferner die Schritte, welche nach dem Verschrauben des Deckels mit der Seitenwand der Rahmenschnittstelle durchgeführt werden:

- Anordnen einer Fixierschraube in einer Durchgangsöffnung des Anlagebereichs, und
- Bewegen des Anlagebereichs in Richtung der Antriebseinheit durch Einschrauben der Fixierschraube in die Antriebseinheit.

Dabei wird der Anlagebereich mindestens bis über eine Kippebene bewegt, ab welcher der Anlagebereich in Richtung der Antriebseinheit umschnappt, um die Antriebseinheit in dem umgeschnappten Zustand auf Druck einzuspannen. Das heißt, durch das Anziehen der Fixierschraube wird der Anlagebereich zu Antriebseinheit hin bewegt, bis dieser umschnappt, um danach an der Antriebseinheit anzuliegen
Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren ferner den Schritt:

- Anschrauben des Anlagebereichs an die Antriebseinheit mittels der Fixierschraube mit einem vordefinierten Anschraubmoment. Das heißt, nach dem Umschnappen des Anlagebereichs an die Antriebseinheit, wird die Fixierschraube weiter angezogen, um zusätzlich zu der Druckbeanspruchung mittels des Deckels eine direkte feste Schraubverbindung von Anlagebereich und Antriebseinheit herzustellen, um eine besonders stabile Befestigung der Antriebseinheit zu erhalten.

Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:

1 ein Detail einer Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einem Teil einer Antriebsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine Schnittansicht der Antriebsanordnung der 1 während des Zusammenbaus, und
3 eine Schnittansicht der Antriebsanordnung der 1 in vollständig zusammengebautem Zustand.
4 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs in Form eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs, vorzugsweise Elektrofahrrad

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Seitenansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Antriebsanordnung 1 ist Teil eines (nur teilweise dargestellten) Fahrzeugs, bei welchem es sich um ein Elektrofahrrad handelt. In 1 ist die Antriebsanordnung 1 nur teilweise dargestellt. Weitere Ansichten der Antriebsanordnung 1 des bevorzugten 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 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 einen Aufnahmeraum 30, innerhalb welchem die Antriebseinheit 2 teilweise angeordnet ist. Die Antriebseinheit 2 liegt dabei an mehreren Auflagepunkten 37 (vgl. 2 und 3) des Bodens 31 am Boden 31 an.
Der Boden 31 kann vollständig geschlossen sein, oder alternativ eine oder mehrere Aussparungen aufweisen (nicht dargestellt), durch welche Teile der Antriebseinheit 2 zumindest teilweise hindurch ragen können.
Ferner umfasst die Antriebsanordnung 1 einen Deckel 4, welcher nur in den 2 und 3 dargestellt ist. Der Deckel 4 ist mittels einer ersten Schraube 5 mit der Seitenwand 32 der Rahmenschnittstelle 3 verschraubt. Vorzugsweise ist der Deckel mittels mindestens zwei (nicht dargestellt) ersten Schrauben 5 mit der Seitenwand 32 verschraubt.
2 zeigt dabei einen noch nicht vollständig verschraubten Zustand der Antriebsanordnung 1. Ein Haltebereich 42 liegt dabei an einer Stirnseite 33 der Seitenwand 32 an.
Der Deckel 4 ist tellerförmig ausgebildet und weist einen Anlagebereich 41, einen Haltebereich 42, welcher den Anlagebereich 41 umgibt, und einen Federbereich 43, welcher Haltebereich 42 und Anlagebereich 41 miteinander verbindet, auf. Haltebereich 42 und Anlagebereich 41 sind in unbelasteten Zustand des Deckels 4 in einem vordefinierten Versatz 44 parallel zueinander angeordnet. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt.
Der Deckel 4 ist dabei blechförmig und aus Federstahl ausgebildet, sodass der Deckel 4 eine Nachgiebigkeit vergleichbar mit einer Tellerfeder aufweist.
Zudem ist der Deckel 4 umschnappbar ausgebildet, sodass der Anlagebereich 41 von einer Seite einer durch den Haltebereich 42 definierten Halteebene 40 auf die andere Seite der Halteebene 40 umschnappen kann. Die Halteebene 40 ist eine Symmetrieebene des Haltebereichs 42, das heißt, mittig zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Haltebereichs 42 angeordnet. Das Umschnappen erfolgt dabei, wenn der Anlagebereich 41 vollständig über eine Kippebene 40, welcher im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Halteebene 40 entspricht, bewegt wird.
Der Deckel 4 ist dabei so ausgelegt, dass das Umschnappen symmetrisch bezüglich der Halteebene 40 erfolgt. Das heißt, der Deckel 4 weist zwei Ruhelagen auf, in welchen jeweils eine Oberfläche 41a, 41b des Anlagebereichs 41 in einem vordefinierten gleichen Abstand 44 zur Halteebene 40 angeordnet ist.
Eine erste Ruhelage des Deckels 4 ist dabei in der 2 dargestellt. In diesem Zustand, also während des Verschraubens mit der Seitenwand 32, ist der Deckel 4 so ausgerichtet, dass der Anlagebereich 41 auf einer der Rahmenschnittstelle 3 abgewandten Seite des Deckels 4 liegt.
Zum weiteren vollständigen Zusammenbau der Antriebsanordnung 1 wird zumindest eine Fixierschraube 6 in einer Durchgangsöffnung 45 des Anlagebereichs 41 eingeführt und in die Antriebseinheit 2 eingeschraubt. Durch Anziehen der Schraube wird der Anlagebereich 41 zur Antriebseinheit 2, also auch zur Halteebene 40 hin bewegt. Sobald der Anlagebereich 41 die Halteebene 40 komplett überschritten hat, erfolgt das Umschnappen.
Dabei ist der Deckel 4 so ausgelegt, dass der vordefinierte Abstand 44 größer ist als ein Abstand 44` zwischen Halteebene 40 und Antriebseinheit 2. Das heißt, nach dem Umschnappen kann der Deckel 4 nicht seine zweite Ruhelage einnehmen. Dadurch verbleibt der Anlagebereich 41 in einer mittels des Federbereichs 43 gegen den Haltebereich 42 vorgespannten Zustand. Aufgrund der Federelastizität des Deckels 4 wird hierdurch eine vordefinierte Druckkraft F auf die Antriebseinheit 2 ausgeübt. Mit anderen Worten wird die Antriebseinheit 2 mittels der vordefinierten Druckkraft F zwischen Anlagebereich 41 und Boden 31 eingespannt.
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.
Um eine besonders robuste Befestigung der Antriebseinheit 2 zu erhalten, werden die beiden Fixierschraube in 6 zusätzlich vollständig eingeschraubt und mittels eines vordefinierten Anschraubmoments angezogen. Dadurch ist der Anlagebereich 41 zusätzlich direkt mit der Antriebseinheit 2 verschraubt.
Zusätzlich ist die Antriebseinheit 2 direkt mit dem Boden 31 der Rahmenschnittstelle 3 verschraubt von einer gegenüberliegenden Seite, wie in 2 und 3 zu erkennen, um eine besonders stabile Befestigung der Antriebseinheit 2 an der Rahmenschnittstelle 3 zu erhalten. Hierfür sind zumindest zwei Schrauben 7 von außerhalb der Rahmenschnittstelle 3 durch Schraubenöffnungen 70 im Boden 31 direkt in die Antriebseinheit 2 eingeschraubt.
Wie der 1 zu erkennen, umgibt die Seitenwand 32 in Umfangsrichtung die Antriebseinheit 2 vollständig. Dadurch kann ein besonders guter Schutz der Antriebseinheit 2 erreicht werden. Beispielsweise werden durch die Rahmenschnittstelle direkte mechanische Einwirkungen auf die Antriebseinheit 2, wie durch Steinschläge oder Aufsetzer auf Gegenständen verursacht, verhindert.
In der 1 ist zudem die Anbindung der Rahmenschnittstelle 3 in den Fahrzeugrahmen 105 des Elektrofahrrads angedeutet. Die Rahmenschnittstelle 3 und die Antriebseinheit 2 befinden sich dabei im Bereich eines Tretlagers 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 die 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 1 nicht sichtbare) Boden 31 kettenblattseitig 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, wobei der Deckel 4 zum Verschließen dieser Seite der Rahmenschnittstelle 3 vorgesehen ist.
Bei der Rahmenschnittstelle 3 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 eine Öffnung 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 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.

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) mit der Seitenwand (32) der L-förmigen Rahmenschnittstelle (3) verschraubt ist und die Antriebseinheit (2) einspannt.
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 vorigen Ansprüche, wobei sich die Festlageranordnung (61) dadurch ergibt, dass zumindest eine Öffnung des Bodens (31) mit zumindest einem Gewindebolzen (7), vorzugsweise mit einer Gewindeschraube, mit zumindest einem Gewinde eines Gehäuses (64), vorzugsweise mit einer Gewindehülse, der Antriebseinheit (2) verschraubt ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Loslageranordnung (62) dadurch erzeugt wird, dass das Halteelement (4) ein federnder Deckel ist und die Antriebseinheit (2) zwischen einem Anlagebereich (41) des Deckels und dem Boden (31), vorzugsweise auf Druck, einspannt.
Antriebsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Deckel an der Seitenwand (32) anliegt und mit mindestens einer Fixierschraube (5) verschraubt ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest eine Fixierschraube (6), mittels welcher der Anlagebereich (41) direkt mit der Antriebseinheit (2) verschraubt ist.
Antriebsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Deckel (4) so ausgebildet ist, um in vollständig verschraubten Zustand eine Druckkraft (F) von mindestens 50 N, insbesondere mindestens 200 N, auf die Antriebseinheit (2) auszuüben.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Deckel (4) tellerförmig mit einem Haltebereich (42) und einem Federbereich (43) ausgebildet ist, wobei der Haltebereich (42) den Anlagebereich (41) umgibt, und wobei der Federbereich (43) den Anlagebereich (41) und den Haltebereich (42) miteinander verbindet.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, wobei der Anlagebereich (41) und der Haltebereich (42) in unverschraubtem, insbesondere unbelastetem, Zustand des Deckels (4) in einem vordefinierten Versatz (44) parallel zueinander angeordnet sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Deckel (4) umschnappbar ausgebildet ist, derart, dass der Anlagebereich (41) bezüglich einer Halteebene (40), in welcher der Haltebereich (42) liegt, von einer Seite der Halteebene (40) auf die andere Seite der Halteebene (40) umschnappen kann.
Antriebsanordnung nach Anspruch 9, wobei der Deckel (4) derart ausgebildet ist, dass das Umschnappen erfolgt, wenn der Anlagebereich (41) in Richtung der Halteebene (40) über eine vordefinierte Kippebene (40') bewegt wird, insbesondere wobei die Kippebene (40') der Halteebene (40) entspricht.
Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand (32) den Boden (31) umlaufend vollständig umgibt, oder wobei die Seitenwand (32) eine Aussparung (33) aufweist, insbesondere wobei die Aussparung (33) sich über mindestens 20 %, vorzugsweise 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 10, 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.
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 Deckels (4), und - Verschrauben des Deckels (4) mit einer Seitenwand (32) der Rahmenschnittstelle (3), wobei der Deckel (4) derart ausgebildet ist, dass in verschraubtem Zustand die Antriebseinheit (2) zwischen einem Anlagebereich (41) des Deckels (4) und dem Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) auf Druck eingespannt ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Deckel (4) tellerförmig mit einem Haltebereich (42) und einem Federbereich (43) ausgebildet ist, und wobei der Deckel (4) vor dem Verschrauben mit der Seitenwand (32) derart an der Rahmenschnittstelle (3) angeordnet wird, dass der Anlagebereich (41) auf einer der Rahmenschnittstelle (3) abgewandten Seite des Deckels (4) liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verfahren nach dem Verschrauben des Deckels (4) mit der Seitenwand (32) ferner die Schritte umfasst: - Anordnen einer Fixierschraube (6) in einer Durchgangsöffnung (45) des Anlagebereichs (41), und - Bewegen des Anlagebereichs (41) in Richtung der Antriebseinheit (2) durch Einschrauben der Fixierschraube (6) in die Antriebseinheit (2), wobei der Anlagebereich (41) mindestens bis über eine Kippebene (40') bewegt wird, ab welcher der Anlagebereich (41) in Richtung der Antriebseinheit (2) umschnappt, um die Antriebseinheit (2) in dem umgeschnappten Zustand auf Druck einzuspannen.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend den Schritt: - Anschrauben des Anlagebereichs (41) an die Antriebseinheit (2) mittels der Fixierschraube (6) mit einem vordefinierten Anschraubmoment.