DE19748201C1 - Hub drive arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Nabenantriebsvorrichtung, insbesondere für angetriebene Räder eines Rollstuhls oder anderer Kleinfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hub drive device, in particular for driven wheels of a wheelchair or other small vehicles, according to the preamble of Claim 1.
Aus der EP 0 528 235 A1 ist eine gattungsgemäße Nabenantriebsvorrichtung für angetriebene Räder eines Rollstuhls bekannt, die als abnehmbare Steckräder ausgebildet sind. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Die bekannte Nabenantriebsvorrichtung weist einen Elektromotor, ein Planetenradgetriebe und eine Kupplung auf und ist als Antriebsteil eines großen Laufrads eines Rollstuhls ausgebildet. Die Vorrichtung verfügt über einen topfartig ausgebildeten Nabenkörper 110, der über ein einzelnes Kugellager 111 auf einem stationären Zahnkranzträger 112 eines Planetenradgetriebes gelagert ist. An dem Nabenkörper 110 sind Ringstege 110.1 mit Bohrungen zur Verankerung von Speichen des Laufrades ausgebildet.EP 0 528 235 A1 discloses a generic hub drive device for driven wheels of a wheelchair, which are designed as removable plug-in wheels. Such a device is shown in FIG. 2. The known hub drive device has an electric motor, a planetary gear and a clutch and is designed as a drive part of a large wheel of a wheelchair. The device has a cup-shaped hub body 110 , which is supported by a single ball bearing 111 on a stationary ring gear carrier 112 of a planetary gear. On the hub body 110 are annular webs 110.1 with holes for anchoring spokes of the impeller.
Der Elektromotor verfügt über einen scheibenförmigen Läufer 127, der über ein Kugellager 129 in einem stationär gehaltenen Motortragkörper 124 gelagert ist, welcher gleichzeitig auch als Tragkörper für den Zahnkranzträger 112 des Planetenradgetriebes dient. Der Läufer 127 des Gleichstrommotors ist mit einer Hohlwelle 135 verbunden, die über ein Kugellager in einem Planetenradträger 137 für eine zweite Planetenradstufe gelagert ist. Das von dem Läufer 127 des Gleichstrommotors gelieferte Drehmoment wird über das zweistufige Planetenradgetriebe auf den kugelgelagerten Planetenradträger 137 übertragen und von dort aus über eine Kupplung auf den Nabenkörper 110.The electric motor has a disk-shaped rotor 127 which is supported by a ball bearing 129 in a stationary motor support body 124 , which at the same time also serves as a support body for the ring gear carrier 112 of the planetary gear. The rotor 127 of the direct current motor is connected to a hollow shaft 135 which is mounted in a planet gear carrier 137 for a second planet gear stage via a ball bearing. The torque supplied by the rotor 127 of the direct current motor is transmitted to the ball-bearing planet carrier 137 via the two-stage planetary gear transmission and from there via a clutch to the hub body 110 .
Die bekannte Nabenantriebsvorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Bauteile, insbesondere der Nabenkörper, zur Bereitstellung der erforderlichen Stabilität der Nabenantriebsvorrichtung besonders dickwandig und damit schwer ausgeführt werden müssen. Zudem ist der Aufbau der bekannten Nabenantriebsvorrichtung relativ kompliziert und zudem nicht dicht und erfordert vor allem eine hohe Präzision sowie eine dickwandige und teuere Lagerung.The known hub drive device has the disadvantage on that the components, especially the hub body, for Providing the required stability of the Hub drive device particularly thick-walled and therefore difficult to do. In addition, the structure of the known hub drive device relatively complicated and also not tight and above all requires a high one Precision as well as thick-walled and expensive storage.
Aus der DE 43 33 694 A1 ist ein Automobil mit Antrieb durch Elektromotoren, die in den Radnaben der Räder montiert sind, bekannt, bei dem ein Stator auf einer feststehenden Achse montiert und ein Rotor direkt mit einer Felge verbunden ist. Auf beiden Seiten des Elektromotors sind Lager angeordnet, die die Felge drehbar zur Achse lagern.DE 43 33 694 A1 describes an automobile with a drive by electric motors in the wheel hubs of the wheels are mounted, known in which a stator on a fixed axis and a rotor directly with is connected to a rim. On both sides of the Electric motors are arranged bearing the rim Bear rotatable to the axis.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Nabenantriebsvorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, wobei insbesondere ein vereinfachter Aufbau erreicht werden soll, der eine hohe Stabilität, insbesondere des Nabenkörpers, gewährleistet und gleichzeitig kompakt, raumsparend und relativ gewichtsarm ist.The object of the invention is a generic Hub drive device to provide the Avoids disadvantages of the prior art, wherein in particular, a simplified structure can be achieved should have a high stability, especially the Hub body, guaranteed and at the same time compact, is space-saving and relatively light in weight.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.The solution to this problem is in claim 1 specified. Advantageous embodiments are in the Subclaims defined.
Dadurch, daß der Nabenkörper der erfindungsgemäßen Nabenantriebsvorrichtung zwei Lagerstellen aufweist, wobei eine antriebsmotorseitige Lagerstelle auf dem Befestigungsflansch vorgesehen ist, über den der Antriebsmotor drehfest mit der feststehenden Achse verbunden ist, und die zweite, von dem Antriebsmotor abgewandte Lagerstelle direkt auf der feststehenden Achse vorgesehen ist, ergibt sich eine besondere Steifigkeit und Stabilität der gesamten Anordnung. Die auf den Außenumfang des Nabenkörpers einwirkenden Kräfte, beispielsweise die Kräfte der Speichen bei Verwendung der Nabenantriebsvorrichtung als Radnabenantrieb für einen Rollstuhl, werden in zwei Lagerstellen mit relativ großem Abstand eingeleitet. Hierdurch wird die Kippneigung des Nabenkörpers in Bezug auf die Achse infolge äußerer Kräfte erheblich reduziert. Die äußeren Kräfte werden zudem auf einen Bauteilabschnitt eingeleitet, der nicht auskragend ausgeführt ist, sondern beidseitig abgestützt wird. Hierdurch kann mit relativ geringer Wandstärke eine ausreichende Festigkeit erzielt werden, was wiederum zu Gewichtsvorteilen führt, die insbesondere bei der Verwendung der Nabenantriebsvorrichtung als Radnabenantrieb für einen Rollstuhl bedeutsam ist.In that the hub body of the invention Hub drive device has two bearings, where a drive motor side bearing on the Mounting flange is provided over which the Drive motor rotatably with the fixed axis connected, and the second, from the drive motor away bearing directly on the fixed axis is provided, there is a particular stiffness and stability of the entire arrangement. The on the Forces acting on the outer circumference of the hub body, for example the forces of the spokes when using the Hub drive device as a wheel hub drive for one Wheelchair, are in two campsites with a relatively large Distance initiated. This will make the Hub body with respect to the axis due to external Forces significantly reduced. The external forces are also initiated on a component section that is not is cantilevered, but supported on both sides becomes. This allows a relatively small wall thickness sufficient strength can be achieved, which in turn increases Leads weight advantages, especially in the Use of the hub drive device as Wheel hub drive is important for a wheelchair.
Die Anordnung des Antriebsmotors und des Getriebes zwischen den beiden Lagerstellen des Nabenkörpers ermöglicht darüber hinaus einen besonders kompakten Aufbau der gesamten Vorrichtung, deren innere Bauteile zudem nach außen dicht verschlossen sind.The arrangement of the drive motor and the Gearbox between the two bearing points the hub body also allows one particularly compact structure of the entire device, whose inner components are also tightly sealed to the outside are.
Die Versorgungs-, Steuer- und/oder Signalleitungen können durch den Befestigungsflansch hindurchgeführt sein.The supply, control and / or signal lines can be passed through the mounting flange.
Der Antriebsmotor der erfindungsgemäßen Nabenantriebsvorrichtung ist vorzugsweise ein Elektromotor, beispielsweise ein Scheibenläufermotor, Stabankermotor oder elektrisch kommutierter Gleichstrommotor. The drive motor of the invention Hub drive device is preferably a Electric motor, for example a disc motor, Rod armature motor or electrically commutated DC motor.
Die Verbindung des Antriebsmotors auf seiner Abtriebsseite, d. h. im Falle eines Scheibenläufermotors die Verbindung der Scheibe zum Getriebe wird vorzugsweise durch eine auf der feststehenden Achse gelagerte Motorhohlwelle bereitgestellt. Hierdurch wird sowohl die Lagerung der sich drehenden Teile des Antriebsmotors als auch die Krafteinleitung in die Übertragungseinrichtung stabil und kompakt ausgeführt.The connection of the drive motor on his Output side, d. H. in the case of a disc motor the connection of the disc to the gearbox is preferably by one on the fixed axis mounted motor hollow shaft provided. This will both the storage of the rotating parts of the Drive motor as well as the introduction of force into the Transmission device made stable and compact.
Das Getriebe kann je nach Verwendungszweck der Nabenantriebsvorrichtung ein Über- oder Untersetzungsgetriebe sein. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Nabenantriebsvorrichtung als Radnabenantrieb für einen Rollstuhl muß bei einem Scheibenläufermotor beispielsweise eine Drehzahl in der Größenordnung von 3000 Umdrehungen pro Minute am Getriebeeingang auf eine Drehzahl von beispielsweise 50 Umdrehungen pro Minute am Getriebeausgang reduziert werden.The gearbox can be used depending on the purpose the hub drive device an over or Reduction gear. When using the hub drive device according to the invention as Wheel hub drive for a wheelchair must be one Disk motor, for example, a speed in the Order of 3000 revolutions per minute on Transmission input to a speed of 50, for example Revolutions per minute at the gearbox output reduced become.
Insbesondere bei dieser Art der Verwendung sind zudem vorteilhafterweise innerhalb des Nabenkörpers eine Bremse, eine Kupplung und/oder Steuersensoren angeordnet.In particular, this type of use is also advantageously within the hub body Brake, a clutch and / or control sensors arranged.
An beiden Lagerstellen des Nabenkörpers können je nach Einsatzzweck Dichtungen vorgesehen sein, die ein Eindringen von Schmutz und/oder Wasser verhindern.At both bearing points of the hub body, depending on Intended use seals should be provided Prevent dirt and / or water from entering.
Eine Einrichtung zur Drehmomentaufnahme, die dazu dient, die feststehende Achse gegen Rotation zu sichern, kann vorteilhafterweise am Befestigungsflansch angeordnet sein. Diese Einrichtung zur Drehmomentaufnahme kann einen von der feststehenden Achse beabstandeten und zu der feststehenden Achse parallelen Zapfen aufweisen. Bei der Verwendung der Nabenantriebsvorrichtung als Radnabenantrieb für einen Rollstuhl ergibt sich somit die Möglichkeit, ein mit diesem Radnabenantrieb ausgerüstetes Laufrad durch einen einfachen Steckvorgang an dem Rollstuhl zu befestigen, wobei es bei Bedarf ebenso einfach durch Abziehen in Axialrichtung der feststehenden Achse entnommen werden kann.A device for torque absorption, which serves securing the fixed axis against rotation can advantageously arranged on the mounting flange be. This device for torque absorption can spaced from the fixed axis and to the have fixed axis parallel pin. In the Use of the hub drive device as Wheel hub drive for a wheelchair results in the Possibility of a equipped with this wheel hub drive Impeller by simply plugging it into the Fasten wheelchair, taking it as well if necessary simply by pulling the fixed in the axial direction Axis can be removed.
Die Erfindung wird im folgenden weiter anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung erläutert, in derThe invention is further explained in the following using a preferred embodiment with reference to the Drawing explained in the
Fig. 1 einen zentralen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Nabenantriebsvorrichtung und Fig. 1 shows a central longitudinal section through an embodiment of a hub drive device according to the invention and
Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch eine Nabenantriebsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt. Fig. 2 shows a central longitudinal section through a hub drive device according to the prior art.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Nabenantriebsvorrichtung, das als Radnabenantrieb für ein Kleinfahrzeug, insbesondere für einen Rollstuhl ausgelegt ist. Dieser Radnabenantrieb weist eine feststehende Achse 1, einen Antriebsmotor 2 und einen Nabenkörper 6 auf. Der Nabenkörper 6 weist zwei Grundelemente auf, ein im wesentlichen topfförmiges Grundelement 6.1 und ein im wesentlichen scheibenförmiges Grundelement 6.2. Die beiden Grundelemente 6.1, 6.2 sind längs des Umfangs miteinander verschraubt. Fig. 1 shows an embodiment of a hub drive device according to the invention, which is designed as a wheel hub drive for a small vehicle, in particular for a wheelchair. This wheel hub drive has a fixed axle 1 , a drive motor 2 and a hub body 6 . The hub body 6 has two basic elements, an essentially cup-shaped basic element 6.1 and an essentially disk-shaped basic element 6.2 . The two basic elements 6.1 , 6.2 are screwed together along the circumference.
Der Antriebsmotor 2 ist ein Scheibenläufermotor. Der Stator 2.1 des Antriebsmotors 2 ist drehfest mit einem Befestigungsflansch 5 verbunden, der seinerseits drehfest mit der feststehenden Achse 1 verbunden ist. Der Läufer 2.2 ist drehfest mit einer Motorhohlwelle 20 verbunden, die durch zwei Kugellager 21, 22 drehbar auf der feststehenden Achse 1 gelagert ist. Die Motorhohlwelle 20 überträgt die Drehbewegung des Scheibenläufers 2.2 auf ein als Übertragungseinrichtung der Drehbewegung des Antriebsmotors 2 auf den Nabenkörper 6 dienendes Getriebe 50. Dieses Getriebe 50 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Taumelscheibengetriebe, dessen Getriebeeingangsabschnitt 50.1 drehfest mit der Motorhohlwelle 20 verbunden ist und dessen Getriebeausgangsabschnitt 50.2 die Drehung über einen umlaufenden Zahnradeingriff an den Nabenkörper 6 abgibt.The drive motor 2 is a disc rotor motor. The stator 2.1 of the drive motor 2 is non-rotatably connected to a mounting flange 5 , which in turn is non-rotatably connected to the fixed axis 1 . The rotor 2.2 is rotatably connected to a motor hollow shaft 20 which is rotatably mounted on the fixed axis 1 by two ball bearings 21 , 22 . The hollow motor shaft 20 transmits the rotary movement of the disc rotor 2.2 to a transmission 50 serving as a transmission device for the rotary movement of the drive motor 2 to the hub body 6 . In the embodiment shown, this transmission 50 is a swashplate transmission, the transmission input section 50.1 of which is connected in a rotationally fixed manner to the hollow motor shaft 20 and the transmission output section 50.2 of which transmits the rotation to the hub body 6 via a rotating gear engagement.
Der Nabenkörper 6 ist an zwei Stellen gelagert. Ein erstes Kugellager 7 ist zwischen dem im wesentlichen scheibenförmigen Grundelement 6.2 des Nabenkörpers 6 und dem Befestigungsflansch 5 angeordnet. Ein zweites Kugellager 8 ist zwischen dem im wesentlichen topfförmigen Grundelement 6.1 des Nabenkörpers 6 und der feststehenden Achse 1 angeordnet. Die Kugellager 7, 8 verfügen über nicht dargestellte Dichtungselemente, die das Innere des Nabenkörpers 6 frei von Staub, Schmutz und/oder Wasser halten.The hub body 6 is supported in two places. A first ball bearing 7 is arranged between the substantially disk-shaped base element 6.2 of the hub body 6 and the fastening flange 5 . A second ball bearing 8 is arranged between the essentially cup-shaped base element 6.1 of the hub body 6 and the fixed axis 1 . The ball bearings 7 , 8 have sealing elements, not shown, which keep the inside of the hub body 6 free of dust, dirt and / or water.
Ein mit dem Befestigungsflansch 5 fest verbundener Zapfen 9, der parallel zu der feststehenden Achse 1 angeordnet ist, dient als Drehmomentaufnahme, wobei sich der Hebelarm aus dem Abstand des Zapfens 9 und der feststehenden Achse 1 ergibt.A pin 9 , which is fixedly connected to the fastening flange 5 and is arranged parallel to the fixed axis 1 , serves as a torque receiver, the lever arm resulting from the distance between the pin 9 and the fixed axis 1 .
Im folgenden werden die Funktion des dargestellten Ausführungsbeispiels und sich aus den jeweiligen Anordnungen ergebende Vorteile beschrieben.The following are the functions of Embodiment and itself from the respective Advantages resulting from arrangements are described.
Der Antriebsmotor 2 gibt seine Drehenergie über die Motorwelle 20 an das Getriebe 50 ab. Obwohl in der dargestellten Ausführungsform ein Taumelscheibengetriebe dargestellt ist, können auch Exzentergetriebe, Planetengetriebe oder andere Getriebe als Übertragungseinrichtung der Drehbewegung des Antriebsmotors 2 auf den Nabenkörper 6 verwendet werden. Der Befestigungsflansch 5 dient gleichzeitig zur Befestigung des Antriebsmotors 2 und als Lagersitz für den Nabenkörper 6. Der Durchmesser dieses Flansches ist mindestens so groß, daß durch eingearbeitete Ausnehmungen die Strom- und Signalleitungen für die Speisung des Antriebsmotors 2 und möglicher periphärer Aggregate wie Bremse, Kupplung, Sensoren etc. durchgeführt werden können. Die Länge des Flansches ist mindestens so groß, daß er das Kugellager 7 oder ein anderes Wälz- oder Gleitlager in einer Dimension aufnehmen kann, die den von der Verwendungsart der Nabenantriebsvorrichtung bestimmten Bedürfnissen und Belastungen entspricht.The drive motor 2 delivers its rotational energy to the transmission 50 via the motor shaft 20 . Although a swash plate gear is shown in the illustrated embodiment, eccentric gears, planetary gears or other gears can also be used as a transmission device for the rotary movement of the drive motor 2 on the hub body 6 . The mounting flange 5 serves at the same time for mounting the drive motor 2 and as a bearing seat for the hub body 6 . The diameter of this flange is at least so large that the power and signal lines for feeding the drive motor 2 and possible peripheral units such as brakes, clutch, sensors etc. can be carried out by recesses. The length of the flange is at least so large that it can accommodate the ball bearing 7 or another roller or slide bearing in a dimension which corresponds to the needs and loads determined by the type of use of the hub drive device.
Der Nabenkörper 6 ummantelt den Antriebsmotor 2 und das Getriebe, wobei er sich einerseits auf das motorseitige Lager 7 und andererseits auf das Lager 8 abstützt. Der Antriebsmotor 2 und das Getriebe befinden sich zwischen den beiden Lagern 7, 8. Von dem Getriebeausgang 50.2 wird die Drehbewegung auf den Nabenkörper 6 übertragen. Der Zapfen 9 mit seiner Verbindung zum Befestigungsflansch 5 dient als Einrichtung zur Drehmomentaufnahme und bewirkt, daß die feststehende Achse 1 gegen Rotation gesichert ist, wobei der Zapfen 9 in eine entsprechende Ausnehmung (nicht dargestellt) derjenigen Vorrichtung, an der die Nabenantriebsvorrichtung verwendet wird, eingreift.The hub body 6 encases the drive motor 2 and the transmission, wherein it is supported on the one hand on the motor-side bearing 7 and on the other hand on the bearing 8 . The drive motor 2 and the transmission are located between the two bearings 7 , 8 . The rotational movement is transmitted to the hub body 6 from the transmission output 50.2 . The pin 9 with its connection to the mounting flange 5 serves as a device for torque absorption and causes the fixed axis 1 to be secured against rotation, the pin 9 engaging in a corresponding recess (not shown) of the device on which the hub drive device is used .
Die in Fig. 1 dargestellte und zuvor beschriebene Nabenantriebsvorrichtung weist einen extrem verwindungssteifen Aufbau auf. Belastungen, die von außen auf den Nabenmotor einwirken, verteilen sich gleichmäßig auf die beiden Kugellager 7, 8, ohne daß Kräfte ins Innere des Aufbaus eingeleitet werden. Infolge des großen axialen Abstands der Lager 7, 8 kann der Nabenkörper 6 trotz relativ geringer Wandstärken seiner Grundkörper insgesamt eine große Festigkeit und Stabilität aufweisen. Aufgrund der Tatsache, daß äußere Kräfte nicht in den inneren Aufbau eingeleitet werden, sind bei diesem keine Verwindungstoleranzen zu berücksichtigen. Die Lager 7, 8 können zudem sehr klein ausgelegt werden, da keine Biegekräfte auftreten und die Lastverteilung den größtmöglichen Abstand aufweist. Die Einordnung der Lagersitze auf dem Befestigungsflansch 5 einerseits bzw. der feststehenden Achse 1 andererseits ermöglicht zudem einen sehr kleinen Lagerdurchmesser.The hub drive device shown in FIG. 1 and described above has an extremely torsion-resistant construction. Loads which act on the hub motor from the outside are distributed evenly over the two ball bearings 7 , 8 without forces being introduced into the interior of the structure. As a result of the large axial spacing of the bearings 7 , 8 , the hub body 6 can have great strength and stability overall despite the relatively small wall thicknesses of its base bodies. Due to the fact that external forces are not introduced into the internal structure, no torsional tolerances have to be taken into account. The bearings 7 , 8 can also be designed to be very small, since there are no bending forces and the load distribution is at the greatest possible distance. The arrangement of the bearing seats on the mounting flange 5 on the one hand and the fixed axis 1 on the other hand also enables a very small bearing diameter.
Claims (9)
- - mit einer feststehenden Achse (1),
- - mit einem Antriebsmotor (2), der über einen Befestigungsflansch (5) drehfest mit der feststehenden Achse (1) verbunden ist, und
- - mit einem Getriebe (50) zur über- oder untersetzten Übertragung der Drehbewegung des Antriebsmotors (2) auf einen zu der feststehenden Achse (1) drehbar gelagerten Nabenkörper (6),
- - dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagerung des Nabenkörpers (6) zwei Lagerstellen (7, 8) vorgesehen sind,
- - der Antriebsmotor (2) und das Getriebe (50) zwischen den zwei Lagerstellen (7, 8) des Nabenkörpers (6) angeordnet sind;
- - eine antriebsmotorseitige Lagerstelle (7) auf dem Befestigungsflansch (5) vorgesehen ist; und
- - die zweite, von dem Antriebsmotor (2) abgewandte Lagerstelle (8) auf der feststehenden Achse (1) vorgesehen ist.
- - with a fixed axis ( 1 ),
- - With a drive motor ( 2 ) which is non-rotatably connected to the fixed axis ( 1 ) via a mounting flange ( 5 ), and
- - With a gear ( 50 ) for increased or reduced transmission of the rotary movement of the drive motor ( 2 ) on a to the fixed axis ( 1 ) rotatably mounted hub body ( 6 ),
- - characterized in that two bearing points ( 7 , 8 ) are provided for mounting the hub body ( 6 ),
- - The drive motor ( 2 ) and the gear ( 50 ) between the two bearing points ( 7 , 8 ) of the hub body ( 6 ) are arranged;
- - A drive motor side bearing ( 7 ) is provided on the mounting flange ( 5 ); and
- - The second, from the drive motor ( 2 ) facing bearing ( 8 ) is provided on the fixed axis ( 1 ).
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