DE2702541A1

DE2702541A1 - DRIVE ARRANGEMENT FOR A VEHICLE

Info

Publication number: DE2702541A1
Application number: DE19772702541
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Ing Volkrodt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1978-07-27
Also published as: GB1566994A; IT7819352A0; IT1092293B; JPS5393515A; NL7713547A; FR2377930A1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 3 Unser Zeichen Berlin und München VPA 77 P 3 00 6 BRDSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 3 Our reference Berlin and Munich VPA 77 P 3 00 6 BRD

Drive arrangement for a vehicle

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug, bei der mindestens ein von einer am Fahrzeug befestig ten Batterie gespeister Gleichstrommotor zumindest ein Rad des Fahrzeuges antreibt.
5The invention relates to a drive arrangement for a vehicle, in which at least one DC motor fed by a battery attached to the vehicle drives at least one wheel of the vehicle.
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Es sind vierrädrige Fahrzeuge bekannt, bei denen am Fahrgestell eine Batterie und ein Gleichstrommotor befestigt sind. Diese Fahrzeuge besitzen eine Vorder- und Hinterachse, an der jeweils zwei Räder angeordnet sind. Der Gleichstrommotor ist hierbei entweder mit der Vorder- oder der Hinterachse gekuppelt und treibt somit die Räder über die betreffende Achse an. Ein solcher Antrieb über die Achse ist Jedoch bei Zweirädern (Fahrrädern), bei denen die beiden Räder in Bewegungsrichtung voreinander angeordnet sind, nicht möglich.Four-wheeled vehicles are known in which a battery and a DC motor are attached to the chassis. These vehicles have a front and rear axle, on each of which two wheels are arranged. The DC motor is coupled to either the front or the rear axle and thus drives the wheels via the relevant axle. However, such a drive via the axle is not possible with two-wheelers (bicycles) in which the two wheels are arranged in front of one another in the direction of movement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug so auszubilden, daß auch der Antrieb eines mit in Bewegungsrichtung nur voreinander angeordneten Rädern versehenen Fahrzeuges möglich 1st. Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der bzw. die zum Antrieb des Fahrzeuges dienenden Motoren in einer Nabe eines bzw· mehrerer der Fahrzeugräder angeordnet sind und daß der Motor mit seiner Wellenachse in oder parallel zur Radialebene der Radnabe angeordnet und die Radnabe auf Achsstummeln gelagert ist, die mit dem Motorgehäuse verbunden sind. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, ein einzelnes Rad anzutreiben, so daß insbesondere Fahrräder und z.B. auch Kinderroller mit einem elektromo-Ml 2 Syr / 18.1.1977 809830/0234 The invention is based on the object of designing a drive arrangement for a vehicle in such a way that it is also possible to drive a vehicle provided with wheels only arranged in front of one another in the direction of movement. The object is achieved according to the invention in that the motor or motors used to drive the vehicle are arranged in a hub of one or more of the vehicle wheels and that the motor is arranged with its shaft axis in or parallel to the radial plane of the wheel hub and the The wheel hub is mounted on stub axles which are connected to the motor housing. Such an arrangement makes it possible to drive a single wheel, so that in particular bicycles and, for example, also children's scooters with an electro-Ml 2 Syr / 18.1.1977 809830/0234

torischen Antrieb ausgerüstet werden können. Ferner wird eine schmale Bauweise der Antriebsanordnung erreicht, da die Breite der Radnabe von dem Durchmesser des Motors abhängt, der wesentlich kleiner als die axiale Länge des Motors ist.toric drive can be equipped. Furthermore, a narrow design of the drive arrangement is achieved, since the width the wheel hub depends on the diameter of the motor, which is essential is smaller than the axial length of the motor.

Die Leistungsstärke der Antriebsanordnung kann dadurch erhöht werden, daß der Motor Dauermagnete aufweist, die zwischen Pole bildenden Leitstücken angeordnet sind, welche sich seitlich vom Läufer in der Radialebene der Radnabe erstrecken. Durch diese seitliche Anordnung der Dauermagnete kann auch bei einer sehr flachen Ausführungsform des Motors ein für die hohe Leistung ausreichendes Magnetvolumen untergebracht werden. Einen noch leistungsstärkeren Motor erhält man dadurch, daß der Motor mit einem Elsenkern versehene Erregerspulen aufweist, wobei zumindest die Eisenkerne zwischen Pole bildenden und sich seitlich vom Läufer in der Radialebene erstreckenden Leitstücken angeordnet sind.The performance of the drive arrangement can thereby be increased be that the motor has permanent magnets, which are arranged between pole-forming conductive pieces, which are laterally from Runner extend in the radial plane of the wheel hub. This lateral arrangement of the permanent magnets can also be used in a very flat embodiment of the motor, a magnet volume sufficient for the high performance can be accommodated. One more more powerful motor is obtained in that the motor has excitation coils provided with a Elsenkern, with at least the iron cores between poles forming and arranged laterally from the rotor in the radial plane extending guide pieces are.

Eine einfache Ausführungsform des Motors für die Antriebsanordnung wird dadurch erreicht, daß an den Stirnseiten der Leitstücke Lagerbügel angeordnet sind, von denen einer zur Aufnahme von Kohlebürsten mit entsprechenden Aufnahmeöffnungen versehen ist. Eine einfache Montage ohne zusätzliche Halte- und Befestigungsteile des Motors ist dadurch möglich, daß die zu beiden Stirnseiten angeordneten Lagerbügel durch Schrauben miteinander verbunden und mit Vorsprüngen versehen sind, durch die die Leitstücke beim Verbinden der Lagerbügel gegen die Dauermagnete gepreßt und gehalten sind.A simple embodiment of the motor for the drive assembly is achieved in that on the end faces of the guide pieces Bearing brackets are arranged, one of which is provided with corresponding receiving openings for receiving carbon brushes is. A simple assembly without additional holding and fastening parts of the motor is possible because the two Bearing bracket arranged on the end faces are connected to one another by screws and are provided with projections through which the guide pieces when connecting the bearing bracket are pressed and held against the permanent magnets.

Bei der beschriebenen Antriebsanordnung erfolgt die Kraftübertragung von dem Motor auf das anzutreibende Rad dadurch, daß die Motorwelle direkt oder über ein Getriebe mit einem mit der Radnabe verbundenen Zahnkranz kuppelbar ist. Unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeiten sind dadurch möglich, daß auf den beiden gegenüberliegenden Seitenwänden der Radnabe jeweils ein Zahnkranz vorgesehen ist, wobei die Zahnkränze unterschiedliche Durchmesser haben und durch ein verschwenkbar angeordnetes Getriebe wahlweise mit der Motorwelle kuppelbar sind. Die ZahnkränzeThe power transmission takes place in the drive arrangement described from the motor to the wheel to be driven in that the motor shaft directly or via a gear with a with the Wheel hub connected ring gear can be coupled. Different drive speeds are possible because on the two opposing side walls of the wheel hub are each provided with a ring gear, the ring gears being different Have diameter and can be optionally coupled to the motor shaft by a pivotably arranged gear. The sprockets

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können direkt in die Seitenwände der Radnabe geprägt sein. Hierdurch ergibt sich eine Materialersparnis sowie eine einfachere Montage der Antriebsanordnung.can be stamped directly into the side walls of the wheel hub. Through this This results in a material saving and a simpler assembly of the drive arrangement.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben.The subject of the application is described in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 ein Schnittbild einer Antriebsanordnung, bei der der Motor in der Nabe eines Rades von einem Kinderroller angeordnetFig. 1 is a sectional view of a drive arrangement in which the motor arranged in the hub of a wheel of a children's scooter

ist,
Fig. 2 einen Motor für die Antriebsanordnung in perspektivischeris,
2 shows a motor for the drive arrangement in perspective

Darstellung,
Fig. 3 einen Längsschnitt einer Antriebsanordnung für das Vorderrad eines Fahrrades,Depiction,
3 shows a longitudinal section of a drive arrangement for the front wheel of a bicycle,

Fig. 4 einen Querschnitt der in Fig. 3 dargestellten Antriebsanordnung und Fig. 4 shows a cross section of the drive arrangement shown in Fig. 3 and

Fig. 5 einen Schnitt der Antriebsanordnung entlang der Linie V-V nach Fig. 4.FIG. 5 shows a section of the drive arrangement along the line V-V according to FIG. 4.

Die Antriebsanordnung nach Fig. 1 enthält einen in eine Radnabe 1 eingebauten Motor 2. Die Radnabe 1 ist mit einer einen Reifen 13 aufnehmenden Felge 14 verbunden. Der Motor 2 besitzt ein für den magnetischen Rückschluß dienendes Motorgehäuse 3· Mit diesem Motorgehäuse 3 sind beidseitig Achsstummel 4 und 5 verbunden, auf denen die Radnabe 1 über Kugellager 6 drehbar gelagert ist· Die Achsstummel 4 und 5 sind an der Vorderradgabel 7 eines Kinderrollers befestigt.The drive arrangement according to FIG. 1 contains a motor 2 built into a wheel hub 1. The wheel hub 1 is provided with a tire 13 receiving rim 14 connected. The motor 2 has a motor housing 3 which serves for the magnetic return path Motor housing 3 are connected to stub axles 4 and 5 on both sides, on which the wheel hub 1 is rotatably mounted via ball bearings 6 The stub axles 4 and 5 are attached to the front fork 7 of a children's scooter.

Auf der einen Seite der Radnabe 1 ist ein Zahnkranz 8 angeordnet, in den ein mit der Motorwelle 9 verbundenes Ritzel 10 eingreift. Der Motor 2 wird über ein durch die hohl ausgebildete Achse 4 hindurchgeführtes Kabel 11 von einer an dem Kinderroller an geeigneter Stelle angebrachten Batterie gespeist. Das Kabel 11 ist hierbei über einen am Lenkrad vorgesehenen Schalter geführt, so daß der Motor 2 je nach Bedarf aus- und eingeschaltet werden kann.On one side of the wheel hub 1, a ring gear 8 is arranged, in which a pinion 10 connected to the motor shaft 9 engages. The motor 2 is connected to the children's scooter via a cable 11 passed through the hollow shaft 4 battery attached at a suitable location. The cable 11 is routed through a switch provided on the steering wheel, so that the motor 2 can be turned off and on as required can.

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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Motor sind seitlich zu dem Läufer 15 des Motors Dauermagnete 16 und 17 angeordnet. Die Dauermagnete 16 und 17 sind zwischen Leitstücken 18 und 19 eingeklemmt. In ihrem mittleren Teil umschließen die Leitstücke 18 und 19 den Läufer 15 des Motors und bilden in diesem Bereich jeweils einen Nord- und einen Südpol. An dem mittleren Teil der Leitstücke 18 und 19 sind die nach außen ragenden Achsstummel 4 und 5 befestigt. Auf den beiden Stirnseiten der Leitstücke 18 und 19 sind Lagerbügel 20 und 21 angeordnet. Die beiden Lagerbügel 20 und 21 sind durch Schrauben 22 miteinander verbunden. Die Lagerbügel 20 und 21 weisen an ihren an den Stirnseiten der Leitstücke 18 und 19 aufliegenden Armen 23 in der Zeichnung nicht erkennbare Vorsprünge auf. Beim Verbinden der Lagerbügel 20 und 21 durch die Schrauben 22 schieben sich diese Vorsprünge auf die Außenseite der Leitstücke 18 und 19 und pressen die Leitstücke 18 und 19 gegen die Dauermagnete 16 und 17. Der Motor wird somit allein durch die die beiden Lagerbügel 20 und 21 verbindenden Schrauben 22 zusammengehalten.In the motor shown in Fig. 2, permanent magnets 16 and 17 are arranged laterally to the rotor 15 of the motor. the Permanent magnets 16 and 17 are clamped between guide pieces 18 and 19. The guide pieces enclose 18 in their middle part and 19 the rotor 15 of the motor and in this area each form a north and a south pole. At the middle part of the Guide pieces 18 and 19 are attached to the outwardly projecting stub axles 4 and 5. On the two end faces of the guide pieces 18 and 19, bearing brackets 20 and 21 are arranged. The two bearing brackets 20 and 21 are connected to one another by screws 22. The bearing brackets 20 and 21 do not have arms 23 resting on the end faces of the guide pieces 18 and 19 in the drawing recognizable protrusions. When connecting the bearing bracket 20 and 21 by the screws 22, these projections slide onto the Outside of the guide pieces 18 and 19 and press the guide pieces 18 and 19 against the permanent magnets 16 and 17. The motor is thus held together solely by the screws 22 connecting the two bearing brackets 20 and 21.

Der Lagerbügel 21 weist gegenüber dem Lagerbügel 20 Aufnahmeöffnungen für Kohlebürsten 24 auf. Dadurch, daß die Dauermagnete 16 und 17 gegenüber der eigentlichen Polachse des Motors um 90° versetzt angeordnet sind, stimmt die Lage der Dauermagnetplatten 16 und 17 und der Kohlebürsten 24 überein. Die Kohlebürsten 24 liegen somit ebenfalls in der Radialebene der Radnabe und es entsteht kein zusätzliches Raumproblem.The bearing bracket 21 has receiving openings opposite the bearing bracket 20 for carbon brushes 24. The fact that the permanent magnets 16 and 17 relative to the actual pole axis of the motor by 90 ° are arranged offset, the position of the permanent magnet plates 16 and 17 and the carbon brushes 24 match. The carbon brushes 24 are therefore also in the radial plane of the wheel hub and there is no additional space problem.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Antriebsanordnung ist wiederum ein Motor 2 in eine Radnabe 30 eingebaut. Die Radnabe 30 ist für die Verwendung bei einem Fahrrad gedacht. Die Radnabe 30 ist daher mit einem die Speichen 31 des Vorderrades eines Fahrrades tragenden Tragring 32 verbunden. Die Antriebsanordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Antriebsanordnung lediglich dadurch, daß die Motorwelle 9 über das mit ihr verbundene Ritzel 10 in ein Getriebe 33 eingreift. Das Getriebe 33 besitzt ein erstes Zahnrad 34, welches mit einem ersten, in die eine Seitenwand der Radnabe 30 geprägten Zahnkranz 35 kuppelbar ist. Ein zweites Zahnrad 36 des Getriebes 33 kann über ein Zwischenzahnrad 37 mit einem zweiten, in die andere Seitenwand der Radnabe 30In the drive arrangement shown in FIG. 3, a motor 2 is again built into a wheel hub 30. The wheel hub 30 is for intended for use on a bicycle. The wheel hub 30 is therefore connected to one of the spokes 31 of the front wheel of a bicycle Support ring 32 connected. The drive arrangement differs from the drive arrangement shown in FIG. 1 only in that the motor shaft 9 engages in a gear 33 via the pinion 10 connected to it. The transmission 33 has a first gear 34 which can be coupled to a first gear rim 35 embossed into one side wall of the wheel hub 30. A The second gearwheel 36 of the transmission 33 can be connected via an intermediate gearwheel 37 to a second, in the other side wall of the wheel hub 30

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geprägten Zahnkranz 38 gekuppelt werden. Die Zahnkränze 35 und haben unterschiedliche Durchmesser, so daß ein Kuppeln dieser Zahnkränze mit dem Getriebe durch wahlweises Verschwenken des Getriebes 33 nach der einen oder anderen Seite möglich ist. Das Verschwenken des Getriebes 33 geschieht über einen Bowdenzug 39r der durch den in diesem Falle ebenfalls hohl ausgebildeten Achsstummel 5 in die Radnabe 30 hineingeführt ist. embossed ring gear 38 are coupled. The ring gears 35 and 35 have different diameters, so that a coupling of these ring gears with the gear is possible by optionally pivoting the gear 33 to one side or the other. The pivoting of the transmission 33 takes place via a Bowden cable 39r which is guided into the wheel hub 30 through the axle stub 5, which is also hollow in this case.

In Fig. 4 ist an dem Lagerbügel 20 des Motors ein Lagerzapfen 40 für einen das Getriebe 33 tragenden und verschwenkenden Schalthebel 41 befestigt. Der Schalthebel 41 wird durch eine, von einer Feder 42 gegen einen abgewinkelten Arm 43 des Schalthebels 41 gedrückte Kugel 44 in der jeweiligen Stellung arretiert.In Fig. 4, a bearing pin 40 for a gear 33 supporting and pivoting shift lever 41 is attached to the bearing bracket 20 of the motor. The switching lever 41 is locked in the respective position by a ball 44 which is pressed by a spring 42 against an angled arm 43 of the switching lever 41.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Schnitt ist der Schalthebel 41 in Draufsicht zu erkennen. An dem abgekröpften Arm 43 sind drei Rastvertiefungen 50, 51 und 52 ausgebildet. Wenn die Kugel 44 in der mittleren Rastvertiefung 51 verrastet ist, sind sowohl das erste Zahnrad 34 als auch das zweite Zahnrad 36 und das Zwischenzahnrad 37 außer Eingriff mit den Zahnkränzen 35 und 38· Wird der Bowdenzug 39 betätigt und die Kugel 44 mit der Rastvertiefung 50 verrastet, so kommt das Zwischenzahnrad 37 mit dem Zahnkranz 38 in Eingriff. Die Drehzahl des Motors wird Über das zweite Zahnrad 36 und den Zahnkranz 38 stark untersetzt. Die Radnabe 30 und das mit ihr verbundene Rad drehen sich dementsprechend mit einer niederen Geschwindigkeit, jedoch einem hohen Drehmoment· Bei einer Verrastung der Kugel 44 in der Rastvertiefung 52 wird hingegen das erste Zahnrad 34 mit dem Zahnkranz 35 gekuppelt. In dieser Schaltstellung wird die Motordrehzahl weniger stark untersetzt, so daß eine höhere Drehzahl bei einem kleineren Moment erreicht wird.In the section shown in FIG. 5, the shift lever 41 can be seen in plan view. Three locking depressions 50, 51 and 52 are formed on the cranked arm 43. When the ball 44 is locked in the central locking recess 51, both the first gear 34 and the second gear 36 and the intermediate gear 37 are out of engagement with the ring gears 35 and 38. If the Bowden cable 39 is actuated and the ball 44 with the locking recess 50 locked, the intermediate gear 37 comes into engagement with the ring gear 38. The speed of the motor is greatly reduced via the second gear 36 and the ring gear 38. The wheel hub 30 and the turn its associated wheel, accordingly, with a lower speed but a high torque · When a latching of the ball 44, the first gear is coupled on the other hand 34 with the ring gear 35 in the locking recess 52nd In this switching position, the engine speed is reduced to a lesser extent, so that a higher speed is achieved with a smaller torque.

Die beschriebene Antriebsanordnung eignet sich insbesondere für Fahrräder. Es sind jedoch auch weitere Einsatzmöglichkeiten denkbar. So können z.B. Handkarren oder Einkaufswagen mit einem Antriebsrad ausgestattet werden, in dessen Radnabe ein Motor eingebaut ist. Als solche Antriebsräder können Räder mit z.B.The drive arrangement described is particularly suitable for Cycles. However, other possible uses are also conceivable. For example, handcarts or shopping carts can be loaded with a Drive wheel are equipped, in the wheel hub of which a motor is installed. As such drive wheels, wheels with e.g.

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12 1/2'-Bereifung eingesetzt werden. Die zur Speisung des Motors notwendige Batterie wird an geeigneter Stelle des Jeweiligen Fahrzeuges angeordnet. Die beschriebene Antriebsanordnung zeichnet sich gegenüber den bekannten, mit Verbrennungsmotor arbeitenden Antriebsanordnungen durch besondere Umweltfreundlichkeit aus, da keine Geräusch- und Abgasbildung vorhanden ist.12 1/2 'tires can be used. The one for supplying the motor necessary battery is placed in a suitable place of the respective vehicle. The drive arrangement described is characterized compared to the known drive arrangements that work with internal combustion engines due to their particular environmental friendliness off, as there is no generation of noise or exhaust gas.

θ Patentansprüche
5 Figurenθ claims
5 figures

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'SS-'SS-

e e r s e i t ee e r e i t e

Claims

77P 3006 BRO patent claims 2 7 Q 2 5 A 1

1.! Drive arrangement for a vehicle in which at least one

\ / DC motor fed by a battery attached to the vehicle drives at least one wheel of the vehicle, thereby characterized in that the motor or motors (2) used to drive the vehicle each have one in the hub (1 or 30) or more of the vehicle wheels are arranged and that the motor (2) is arranged with its shaft axis in or parallel to the radial plane of the wheel hub (1 or 30) and the wheel hub on Stub axles (4 and 5) are mounted, which are connected to the motor housing (3).

2. Drive arrangement according to claim 2, characterized in that the motor (2) has permanent magnets (16 and 17) which are arranged between pole-forming guide pieces (18 and 19) which extend laterally from the rotor in the radial plane of the wheel hub (1 or . 30) extend.

3. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the motor has excitation coils provided with an iron core, wherein at least the iron cores are arranged between poles forming and laterally of the rotor in the radial plane extending guide pieces.

4. Drive arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that that on the end faces of the guide pieces (18 and 19) bearing brackets (20 and 21) are arranged, one of which (21) for Receiving carbon brushes (24) is provided with corresponding receiving openings.

5. Drive arrangement according to claim 4, characterized in that the bearing bracket arranged on both end faces (20 and 21) are connected to one another by screws (22) and are provided with projections through which the guide pieces (18 and 19) when connecting the bearing bracket (20 and 21) against the permanent magnets (16 and 17) are pressed and held.

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6. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the motor shaft (9) directly or via a gear (33)

can be coupled to a ring gear (8, 35 or 38) connected to the wheel hub.
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7. Drive arrangement according to claim 6, characterized in that on the two opposite side walls of the wheel hub (30) A ring gear (35 or 38) is provided in each case, the ring gears (35 and 38) having different diameters and can optionally be coupled to the motor shaft (9) by means of a pivotably arranged gear (33).

8. Drive arrangement according to claim 7, characterized in that the ring gears (35 and 38) in the side walls of the wheel hub

(30) are embossed.

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