EP4341112A1 - Antriebsanordnung - Google Patents

Antriebsanordnung

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Publication number
EP4341112A1
EP4341112A1 EP22728357.9A EP22728357A EP4341112A1 EP 4341112 A1 EP4341112 A1 EP 4341112A1 EP 22728357 A EP22728357 A EP 22728357A EP 4341112 A1 EP4341112 A1 EP 4341112A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive unit
drive
drive arrangement
frame interface
cover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22728357.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julien Hassler
Rainer Mast
Quoc-Dat Nguyen
Benjamin BERTSCH
Julian Binder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102022204221.2A external-priority patent/DE102022204221A1/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4341112A1 publication Critical patent/EP4341112A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K19/00—Cycle frames
    • B62K19/30—Frame parts shaped to receive other cycle parts or accessories
    • B62K19/34—Bottom brackets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/13—Bicycles; Tricycles

Definitions

  • the present invention relates to a drive arrangement, a vehicle comprising the drive arrangement, and a method for producing a drive arrangement.
  • Drive arrangements of vehicles such as electric bicycles, are known, with a drive unit being bolted to a vehicle frame of a vehicle.
  • the drive unit is often partially arranged between two walls of the vehicle frame.
  • the connection is often made indirectly by screwing the vehicle frame and drive unit via metal sheets, which are arranged on both sides of the drive unit.
  • this can have an unfavorable effect on the mechanical load and the tightness of the drive arrangement.
  • the drive arrangement according to the invention with the features of claim 1 is characterized in that a particularly simple and stable construction can be provided, which is suitable for setting optimal load conditions on a drive unit.
  • a drive arrangement comprising a drive unit with a bottom bracket axle and a frame interface.
  • the frame interface is L-shaped.
  • the L-shaped frame interface has a bottom and a sidewall, with the side opposite the bottom being an open side.
  • the drive unit can be mounted horizontally and parallel to or along a bottom bracket axis of the drive unit via this open side at the frame interface and is releasably attached to the floor, preferably screwed.
  • the drive unit is attached to a U-shaped frame interface and is only introduced vertically into the frame interface, e.g. B. can be introduced, the drive unit is arranged in the L-shaped frame interface according to the invention in the horizontal direction on the frame interface and then attached, for example screwed.
  • a drive arrangement that is particularly easy to mount horizontally can be provided.
  • the bottom of the frame interface is arranged in particular on an output side of the drive unit and is essentially orthogonal or at right angles to a bottom bracket axis of the drive unit.
  • the side wall is arranged essentially at right angles to the floor and essentially parallel to the bottom bracket axis of the drive unit.
  • the side on which the chainring is located with respect to a running direction of the vehicle is to be regarded as the output side of the drive unit.
  • the output side is formed by the transmission output of the drive unit on the chain ring side.
  • the U-shaped frame interface known from the prior art has a bottom and two side walls which form the legs of the U-shaped frame interface.
  • the side opposite the floor is open.
  • a drive unit can be mounted in the vertical direction via this one open side opposite the floor.
  • the introduction of The drive unit preferably takes place from bottom to top, but alternatively also from top to bottom.
  • the bottom of this known frame interface is arranged essentially parallel to a bottom bracket axis of the drive unit.
  • the two side walls arranged essentially at right angles to the floor are accordingly located on an output side of the drive unit and on a side of the drive unit opposite the output side. Accordingly, the open side of the U-shaped frame interface according to the prior art points downwards, so that assembly takes place in the vertical direction from bottom to top.
  • the open side of the U-shaped frame interface can also point upwards, so that assembly can take place in the vertical direction from top to bottom.
  • the open side opposite the floor is arranged in such a way that horizontal assembly from the side is possible.
  • the terms “horizontal” and “vertical” refer to the usual arrangement of a drive unit at a frame interface of a vehicle operated with muscle power and/or a motor, in particular an electric bicycle.
  • the bottom bracket axis of the drive unit is aligned essentially horizontally.
  • a horizontal assembly is accordingly an assembly essentially parallel to or along the bottom bracket axis.
  • vertical mounting is mounting essentially at right angles to the bottom bracket axis of the drive unit.
  • a receiving space for the frame interface is defined by the base and side wall.
  • the drive unit is preferably arranged at least partially within the receiving space of the frame interface.
  • the side wall can be designed to partially or completely encircle the base.
  • the frame interface has a pot-shaped design.
  • the bottom can preferably be designed to be continuous.
  • the bottom can have one or more recesses through which, for example, parts of the drive unit or other components can protrude.
  • the side wall can preferably be designed to be continuous. Alternatively, however, it can also have one or more recesses through which, for example, parts of the drive unit or other components can reach. Any existing recesses can alternatively also have other functions, e.g. B. serve to cool the drive unit without protruding parts of the drive unit through the recess.
  • a pot-shaped design of the frame interface can also provide mechanical protection for the drive unit, for example against stone chipping, mechanical contacts, or other environmental influences.
  • a particularly high rigidity of the entire arrangement can be provided by a pot-shaped frame interface.
  • a particularly large contact area with the drive unit can be provided by the side wall, as a result of which a particularly good distribution of the mechanical loads can be made possible.
  • the loads transmitted from a vehicle frame to the drive unit for example during heavy braking maneuvers or the like, can thereby be evenly distributed to the drive unit.
  • the drive unit preferably comprises a housing, a bottom bracket axle and, in particular, a motor and/or a gear within the housing.
  • the drive unit is bolted to the floor in particular via a fixed bearing arrangement.
  • the fixed bearing arrangement is formed in particular in that the bottom is screwed to at least one threaded bolt, preferably to a threaded screw, with at least one thread, preferably to a threaded sleeve, of a housing of the drive unit.
  • the drive unit and the base are screwed directly by means of at least one screw.
  • the at least one screw is preferably screwed into the drive unit from outside the frame interface through an opening in the floor.
  • At least one holding area of the drive unit is preferably arranged between a holding element and the floor.
  • the holding element is fastened both to the side wall and to the drive unit.
  • the drive arrangement is particularly preferably designed in such a way that at least the holding area of the drive unit between the holding element and the floor is subjected to a predefined tensile or compressive load when the drive arrangement is fully fastened.
  • a state in which all the screws are screwed to the stop with a predefined target torque is considered to be a fully fastened state.
  • the tensile stress or compressive stress is preferably adjusted in that the retaining element is adapted to a tolerance position of the retaining area of the drive unit and frame interface in such a way that the corresponding predefined tensile stress or compressive stress is present after screwing.
  • the tensile stress or compressive stress is adjusted by specially adapted contact points for the drive unit on the bottom of the frame interface.
  • a tolerance position of the drive arrangement is preferably set for the compressive stress in such a way that, before screwing, the retaining element is in contact with the retaining area of the drive unit and at the same time there is a gap between the retaining element and the side wall of the frame interface. This gap is closed by the complete screwing, for example, and at least the holding area of the drive unit is clamped under pressure between the holding element and the floor.
  • the tolerance position of the drive arrangement is preferably set for the tensile stress in such a way that before screwing, the holding element rests against the side wall and at the same time there is a gap between the holding element and the holding area of the drive unit. For example, this gap is closed by screwing and at least the holding area of the drive unit is subjected to tensile stress between the floor and the holding element.
  • the optimal, desired load state of the drive unit can thus be set in a particularly simple manner.
  • the holding element is located on a side of the holding area of the drive unit that is opposite the floor.
  • the retaining element is fastened, preferably screwed, to one end face of the side wall and the drive unit via a movable bearing arrangement.
  • the drive unit is held at least partially within the receiving space by the attachment of the holding element.
  • the load conditions of the drive unit can be adjusted in a particularly simple and targeted manner by adjusting a gap between the holding element and the drive unit, or between the holding element and the side wall.
  • the holding element is preferably an elastically deformable, plate-shaped element.
  • An elastically deformable plate-shaped element enables tolerance compensation between the frame interface and the drive unit in a particularly simple manner and can be individually adapted to the geometry of the frame interface and the drive unit. Furthermore, the use of ductile materials with a low specific weight allows a particularly light structure.
  • the drive arrangement preferably has exactly two holding elements in order to enable a particularly simple and reliable connection of the drive unit and frame interface.
  • the holding element is a flat sheet metal.
  • a flat sheet metal as a holding element allows a particularly simple and inexpensive construction of the drive assembly with low weight. It is particularly advantageous if the drive arrangement has two holding elements, which are each flat sheets of metal. Each plate is preferably screwed to the side wall by means of exactly one screw and screwed to the holding area of the drive unit by means of two screws
  • the holding element is particularly preferably a stepped sheet metal with two flat sheet metal sections.
  • the two flat sheet metal sections are arranged parallel to one another with a predefined offset.
  • the offset of the two sheet metal sections is considered in the unscrewed state of the holding element, ie without mechanical loading of the holding element.
  • the first flat sheet metal section is preferably screwed to the holding area of the drive unit, and the second flat sheet metal section is screwed to the side wall.
  • the tensile load or compressive load of the holding area of the drive unit can be set in a particularly simple and targeted manner by means of the stepped sheet metal, in particular by adjusting the offset accordingly
  • the holding element is a cover which bears against an entire end face of the side wall of the frame interface.
  • the cover thus preferably essentially covers the entire receiving space on its open side.
  • the cover is preferably designed similar to the base and, in particular together with the preferably L-shaped frame interface, forms a substantially closed receiving space.
  • the cover can have recesses through which parts of the drive unit or other elements can protrude.
  • the cover can be made of plastic, for example, or alternatively of metal, for example aluminum. The cover allows particularly good protection of the drive unit against environmental influences.
  • the cover particularly preferably has at least one opening, and one elastomer element and one sleeve per opening.
  • the elastomer element and the sleeve are arranged within the opening and screwed to the drive unit by means of a screw.
  • the screw connection is such that the sleeve is pressed against the elastomer element and the elastomer element is pressed against the drive unit by means of the screw.
  • the sleeve can be in contact with the drive unit in an end state, preferably so that the elastomer element is in a force shunt.
  • the elastomer element can enable a particularly reliable and robust screw connection, since vibrations or impacts can be dampened by a certain flexibility of the elastomer element, for example, in order to avoid damage.
  • the elastomeric element also allows tolerance compensation of the screw connection, preferably in that the elastomeric element is radially expanded by the compression by means of the sleeve and rests against an inner wall of the opening. Thereby the elastomer element is fixed axially and radially in the opening, whereby the cover and the drive unit are also fixed relative to one another.
  • the cover is designed as a resilient cover.
  • the drive unit is clamped between the contact area of the cover and the bottom of the frame interface. This can be done in a form-fitting manner, for example.
  • the positive connection can be made, for example, by means of suitable centering between the contact area of the cover and the drive unit.
  • the clamping can take place in a non-positive manner. With a non-positive clamping, the drive unit is clamped under pressure between the contact area of the cover and the bottom of the frame interface.
  • the drive arrangement preferably also includes at least one fixing screw, by means of which the contact area is screwed directly to the drive unit.
  • the contact area and the drive unit are screwed together in the fully screwed state of the drive arrangement by means of the at least one fixing screw until they stop. This allows a particularly stable attachment of the drive unit
  • the cover is preferably designed in such a way that when it is completely screwed on, a compressive force of at least 50, preferably at least 200 N, preferably at most 1600 N, is exerted on the drive unit between the cover and base, in particular per screwing point.
  • a static state of the drive arrangement is considered, that is to say without dynamic loads acting on the drive arrangement as a result of driving the vehicle, for example. This ensures that there is always a compressive load on the drive unit, even in the case of dynamic loads on the frame arrangement.
  • a particularly reliable tightness of the drive unit can be ensured in this way, for example if it has housing halves that are connected to one another
  • the cover is particularly preferably plate-shaped and has a holding area and a stepped spring area.
  • the contact area surrounds the contact area.
  • the support area is connected to the side wall Frame interface screwable. In the screwed state, preferably only the contact area of the cover is in contact with the side wall of the frame interface.
  • the spring area connects the contact area and the support area to one another.
  • the spring area is designed in such a way that it connects the contact area and the support area to one another in a spring-elastic, ie resilient, manner, with the spring area generating a restoring spring force.
  • the cover is based on the principle of a plate spring. As a result, with a cost-effective construction of the cover, spring elasticity of the cover can be provided in a simple manner in order to reliably enable the state clamped under pressure.
  • the contact area and the contact area of the cover are preferably arranged parallel to one another with a predefined offset when the cover is in the unscrewed, in particular in the unloaded, state.
  • the predefined offset is designed such that the spring elasticity of the cover exerts the predefined compressive force on the drive unit when the contact area of the cover is screwed completely, ie to the stop, to the side wall of the frame interface.
  • the cover is designed to snap over, such that the contact area can snap over from one side of the holding plane to the other side of the holding plane with respect to a holding plane in which the holding area or the support area lies.
  • the holding plane is a plane of symmetry of the holding area, ie preferably arranged centrally between the two surfaces of the holding area.
  • the cover has two rest positions, in particular in each of which there is a plate-shaped configuration of the cover, preferably based on the principle of a plate spring.
  • the holding area can first be screwed to the side wall of the frame interface until it stops, and then the contact area can be pressed in the direction of the drive unit until it snaps over, in order to clamp the drive unit against the cover after snapping over.
  • the cover is particularly preferably designed in such a way that it snaps over as soon as the contact area is moved over a predefined tilting plane when the contact area is moved in the direction of the holding plane.
  • the tilting plane preferably corresponds to the holding plane. Alternatively, the tilting plane can also be arranged at a distance from the holding plane.
  • the holding area in order to initiate the snapping, the holding area must be moved against the spring force of the spring area in the direction of the holding plane, ie in the direction of the holding area, in order to snap over to the corresponding other rest position after the tilting plane has been exceeded.
  • the side wall preferably completely surrounds the receiving space in the circumferential direction. This means that the receiving space is completely closed all the way round by the side wall. As a result, a particularly good mechanical protection of the drive unit from environmental influences and also a particularly even load distribution between the drive unit and the frame interface can be made possible.
  • the side wall has at least one recess, so that the receiving space is open at the side.
  • the recess preferably extends over at least 20%, preferably at most 80%, of the circumference of the side wall.
  • the recess preferably extends over the entire height of the side wall.
  • a particularly cost-effective, low-weight frame interface can be provided by the recess in the side wall.
  • the recess allows better accessibility of the drive unit.
  • the invention leads to a vehicle, preferably a vehicle that can be operated with muscle power and/or engine power, preferably an electric bicycle, which includes the drive arrangement described.
  • the vehicle preferably comprises a vehicle frame, the frame interface being an integral part of the vehicle frame.
  • the frame interface is preferably connected to a down tube and/or to a seat tube and/or to chain stays of the vehicle frame, particularly preferably in each case by means of a welded connection or a screw connection or an adhesive connection.
  • the Frame interface arranged such that a bottom bracket axis of the vehicle runs through the drive unit and the frame interface.
  • the frame interface is arranged such that the bottom bracket axis is substantially perpendicular to the bottom of the frame interface. Because the frame interface is integrated into the vehicle frame, a particularly simple design can be made possible, which allows the drive unit to be arranged in a robust and well-protected manner. In addition, a particularly simple installation of the drive unit can be made possible, since the receiving space must only be accessible from one side.
  • the bottom of the frame interface is also particularly preferably arranged on the output side of the drive unit. In addition to particularly easy access to the frame interface for installing the drive unit, this enables optimal power transmission in the area of the drive arrangement when the vehicle is in operation. Because of the chain force, the highest force acts on the drive arrangement on the output side. Since the bottom of the preferably cup-shaped frame interface is located here, this force can be distributed particularly evenly. If the drive unit is preferably screwed directly to the floor, for example at a number of screwing points distributed over the floor, a particularly direct
  • Power transmission can be achieved between the drive unit and frame interface.
  • Figure 1 is a sectional view of a drive assembly according to a first
  • Figure 2 shows a detail of a side view of a vehicle with the
  • Figure 3 is a detailed view of a frame interface
  • FIG. 4 shows a detailed view of a holding element of a drive arrangement according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a detail of a sectional view of the drive arrangement according to the second exemplary embodiment of the invention
  • Figure 6 is a detail of another sectional view of the drive assembly of
  • Figure 7 is a detail of a side view of a vehicle with a
  • Figure 8 is a sectional view of a drive assembly according to a fourth
  • FIG. 9 shows a detailed view of a drive arrangement according to another
  • Figure 10 is a sectional view of the drive assembly of Figure 9 during assembly.
  • Figure 11 is a sectional view of the drive assembly of Figure 9 fully assembled
  • FIG. 12 shows a schematic view of a vehicle in the form of a vehicle that can be operated with muscle power and/or motor power, preferably an electric bicycle.
  • Figure 1 shows a sectional view of a drive assembly 1 according to a first embodiment of the invention.
  • the drive assembly 1 is part of a vehicle (not shown), which is an electric bicycle.
  • the arrow marked with the letter B represents the mounting direction of the drive unit, which is essentially perpendicular to the direction of travel (see Figure 12). Further views of the drive arrangement 1 of the first exemplary embodiment are shown in FIGS.
  • the drive arrangement 1 comprises a drive unit 2 which has a motor and/or a transmission. Furthermore, the drive assembly 1 includes a frame interface 3.
  • the frame interface 3 is preferably pot-shaped and has a bottom 31 and a side wall 32, which are arranged in an L-shape.
  • the floor 31 and the side wall 32 define, for example, a receiving space 30 within which the drive unit 2 is partially arranged.
  • the drive unit 2 rests against the floor 31 at a plurality of support points 37 (cf. FIG. 3 or 9; not shown in FIG. 1) of the floor 31 .
  • the bottom 31 has a recess 35 through which part of the drive unit 2 can protrude at least partially.
  • the drive assembly 1 includes a holding element 4, which is designed as a flat sheet metal.
  • the holding element 4 is screwed to the side wall 32 of the frame interface 3 by means of a first screw 5 and also screwed to the drive unit 2 by means of two second screws 6 (cf. FIG. 2).
  • the two screws 5, 6 are screwed into the side wall 32 or the drive unit 2 from the same side through the retaining element 4.
  • the drive unit 2 is bolted directly to the bottom 31 of the frame interface 3 from an opposite side. This screw connection cannot be seen in FIGS. 1 and 2, but the corresponding bores 70 in the base 31, through which the associated screws are screwed into the drive unit 2, can be seen in FIG.
  • FIG. 1 shows the drive arrangement 1 in a state in which it is not yet completely screwed on. This means that the screws 5, 6 in the state shown in FIG. 1 have not yet been tightened to the stop with a predetermined target torque.
  • a gap 9 between the holding element and an end face 32a of the side wall.
  • the gap 9 can result from manufacturing tolerances, or it can have been produced specifically during the manufacture of the frame interface 3 .
  • the retaining element 4 is deformed until it rests against the end face 32a of the side wall 32 and is thus subjected to bending stress.
  • the compressive stress has a favorable effect on reliable tightness of the drive unit 2, for example if it has a housing which can be formed from housing halves screwed together (cf. FIG. 8, 64).
  • the side wall 32 completely surrounds the drive unit 2 in the circumferential direction.
  • particularly good protection of the drive unit 2 can be achieved.
  • the bottom bracket axle 110 is also shown.
  • the frame interface prevents direct mechanical effects on the drive unit 2, such as those caused by stone chips or objects hitting the ground.
  • FIGS. 7 and 9 show the connection of the frame interface 3 in the vehicle frame 105 of the electric bicycle.
  • the frame interface 3 and the drive unit 2 are located around the bottom bracket axle 110 of the electric bicycle.
  • the frame interface 3 is connected to a down tube 106 and a seat stay 107 of the vehicle frame 105 by means of a welded connection in each case.
  • the frame interface 3 has a hinge 8 which is integrated into an opening 80 within the side wall 32 .
  • a chain stay 108 of a spring-loaded rear structure (see FIG. 7) of the electric bicycle is connected in an articulated manner to the frame interface 3 by means of the joint 8 .
  • the frame interface 3 is aligned on the vehicle frame 105 in such a way that the floor 31 (not visible in Figure 2) is arranged on the output side 60 of the drive unit 2, i.e. closer to a chain ring 109 than the drive unit 2.
  • the frame interface 3 is on one of the Chainring 109 opposite side open.
  • the frame interface 3 which is shown in detail in a perspective view in FIG. 3, is preferably a cast component made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the support points 37 for the drive unit 2 are produced by milling after the frame interface 3 has been cast. Bores 50, 70 (50 not required for all versions, see Figure 10) for all screws 5 or 85 and the opening 80 for the joint 8 can be drilled directly in the same clamping, with a particularly high level of accuracy being required for all machined elements everything relative to each other.
  • FIG. 4 shows a detailed view of a holding element 4 of a drive arrangement 1 according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • the drive arrangement 1 of the second exemplary embodiment with variants of the retaining element 4 shown in FIG. 4 is shown in FIGS. 5 and 6.
  • the second exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3, with the difference that an alternative holding element 4 is used.
  • the two sheet metal sections 41, 42 are arranged parallel to one another and in the unscrewed state, as in FIG. 4, arranged at a predefined offset 44 relative to one another.
  • the offset 44 is designed in such a way that when the drive arrangement 1 is completely screwed on, there is either a compressive load or a tensile load on the holding area 20 of the drive unit 2 .
  • the offset 44 is preferably dimensioned as a function of a tolerance position of the drive unit 2 and the frame interface 3 . The two variants are shown in FIGS.
  • Figure 5 shows a holding element 4 with an offset 44, which is designed such that in the unscrewed state and when a first sheet metal section 41 of the holding element 4 is in contact with the holding area 20 of the drive unit 2, between the second sheet metal section 42 and the side wall 32 of the frame interface 3 a gap 9 is present. If the screws 5, 6 are fully tightened, the retaining element 2 is bent until the second sheet metal section 42 rests against the side wall 32. As a result, the holding area 20 is subjected to pressure via the holding element 4 and between the holding element 4 and the floor 31 .
  • FIG. 6 analogously shows an alternative embodiment of the holding element 4, the offset 44 being designed in such a way that there is a gap 9 between the first sheet metal section 41 and the holding area 20 in the unscrewed state. Since in this state the second holding area 42 is already in contact with the side wall 32, a complete tightening of the screws 5, 6, that the holding area 20 of the drive unit 2 is subjected to train.
  • FIG. 7 shows a detail of a side view of a vehicle with a drive arrangement 1 according to a third exemplary embodiment of the invention.
  • the third exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3, with the difference that the frame interface 3 is designed to be open at the side.
  • the side wall 31 of the frame interface 3 in the third exemplary embodiment has a cutout 33 which extends over approximately 30% of a circumference of the side wall 31 .
  • the cutout 33 is located on a vertically lower side and on the front side of the frame interface 3 in the direction of travel.
  • the cutout 33 allows a particularly simple, cost-effective and weight-saving construction of the frame interface 3.
  • the cutout 33 enables particularly good accessibility of the drive unit 2.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a drive arrangement 1 according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the fourth exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3, with a further alternative configuration of the holding element 4.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a drive arrangement 1 according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the fourth exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3, with a further alternative configuration of the holding element 4.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a drive arrangement 1 according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the fourth exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3, with a further alternative configuration of the holding element 4.
  • FIG. 8 shows a sectional view of a drive arrangement 1 according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the fourth exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment in FIGS. 1 to 3, with a further alternative configuration of the holding element 4.
  • the holding element 4 is designed as a cover which bears against the entire end face 32a of the side wall 32.
  • the receiving space 30 can be essentially closed by the cover 4, with the cover 4 being able to have a recess similar to that of the base 31 (cf. FIG. 3).
  • the holding element 4 has two openings 45, and each opening 45 has an elastomer element 46 and a sleeve 47, which is within the corresponding opening 45 are arranged.
  • the sleeve 47 and the elastomer element 46 are partially inserted into one another, with the elastomer element 46 being arranged on a side of the sleeve 47 facing the drive unit 2 .
  • the screw 6 is tightened, the sleeve 47 and the elastomer element 46 are pressed in the direction of the drive unit 2 .
  • the sleeve 47 presses the elastomer element 46 against the drive unit 2, in particular until the sleeve 47 is in contact with the drive unit 2.
  • FIG. 9 shows a side view of a drive arrangement 1 according to a preferred exemplary embodiment of the invention.
  • the drive arrangement 1 is part of the vehicle (only partially shown), which is an electric bicycle (see FIG. 12).
  • the drive assembly 1 is only partially shown. Further views of the drive assembly 1 of the preferred embodiment are shown in Figures 10 and 11.
  • FIG. 10 shows the drive arrangement 1 in a state in which it is not yet completely screwed on.
  • the retaining element shown here in a preferred embodiment of a resilient cover 4 is plate-shaped and has a contact area 51, a contact area 52, which surrounds contact area 51, and a spring area 53, which connects contact area 52 and contact area 51 to one another. Support area 52 and contact area 51 are arranged parallel to one another in the unloaded state of the resilient cover 84 with a predefined offset 54 . This state is shown in FIG.
  • the resilient cover 84 is plate-shaped and made of spring steel, so that the cover 4 has a resilience comparable to that of a plate spring.
  • the cover is designed so that it can be snapped over, so that the contact area 51 can snap over from one side of a holding plane 40 defined by the bearing area 52 to the other side of the holding plane 40 .
  • the holding plane 40 is a plane of symmetry of the support area 52, that is, arranged centrally between the opposite surfaces of the support area 52. The snapping occurs when the contact area 51 is moved completely over a tilting plane 40, which corresponds to the holding plane 40 in the preferred exemplary embodiment.
  • the resilient cover 84 is designed in such a way that the snapping over takes place symmetrically with respect to the holding plane 40 . That is, the resilient cover 84 has two rest positions, in each of which a surface 51a,
  • a first resting position of the cover 84 is shown in FIG. In this state, ie while it is being screwed to the side wall 32, the resilient cover is aligned in such a way that the contact area 51 lies on a side of the cover facing away from the frame interface 3.
  • At least one fixing screw 86 is introduced into a through-opening 55 of the contact area 51 and screwed into the drive unit 2.
  • the contact area 51 is moved towards the drive unit 2, ie also towards the holding plane 40.
  • the snapping takes place.
  • the cover 84 is designed in such a way that the predefined distance 54 is greater than a distance 54' between the holding plane 40 and the drive unit 2. This means that the cover 4 cannot assume its second rest position after it has snapped over. As a result, the contact area 51 remains in a state that is prestressed against the support area 52 by means of the spring area 43 . Because of the spring elasticity of the resilient cover 84, a predefined compressive force F is exerted on the drive unit 2 as a result. In other words, the Drive unit 2 is clamped between the contact area 51 and the floor 31 by means of the predefined compressive force F.
  • the compressive stress has a favorable effect on reliable tightness of the drive unit 2, for example if it has a housing which can be formed from housing halves screwed together.
  • FIG. 12 shows a simplified schematic view of a vehicle 100 that can be operated with muscle power and/or motor power and that includes a drive arrangement 1 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the vehicle 100 is an electric bicycle.
  • the arrow marked with the letter A represents the running direction of the electric bicycle.
  • the drive assembly 1 is arranged in the area of a bottom bracket and includes a drive unit 2.
  • the drive unit 2 includes an electric motor and a gear and is provided to use a torque generated by the electric motor to support a pedaling force generated by muscle power of the driver.
  • the drive unit 2 is supplied with electrical energy from an electrical energy store 111 .
  • the drive arrangement 1 comprises a frame interface 3.
  • the frame interface 3 is an integral part of a vehicle frame 105 of the vehicle 100.
  • An output shaft 108 is connected to a chain ring 109 in a torque-proof manner.
  • the bottom bracket axle 110 can be driven on the one hand by the muscle power of the driver and on the other hand by the engine power of the drive unit 2

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Antriebsanordnung für ein mit Muskelkraft und/oder Motor betriebenes Fahrzeug umfassend: eine L-förmige Rahmenschnittstelle (3), wobei die L-förmige Rahmenschnittstelle (3) einen Boden (31), eine Seitenwand (32) und eine dem Boden (31) gegenüberliegende offene Seite (66) aufweist; und eine Antriebseinheit (2), wobei die Antriebseinheit (2) über die offene Seite (66) der Rahmenschnittstelle (3), insbesondere horizontal, montierbar ist und mit dem Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) lösbar befestigt ist.

Description

Beschreibung
Titel
Antriebsanordnung
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 mit einer Tretlagerachse und eine Rahmenschnittstelle. Die Rahmenschnittstelle ist dabei L-förmig ausgebildet. Die L-förmige Rahmenschnittstelle weist einen Boden und eine Seitenwand auf, wobei die dem Boden gegenüberliegende Seite eine offene Seite ist. Die Antriebseinheit ist über diese offene Seite an der Rahmenschnittstelle horizontal und parallel zu bzw. entlang einer Tretlagerachse der Antriebseinheit montierbar und dabei lösbar mit dem Boden befestigt, vorzugsweise verschraubt. Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem die Antriebseinheit an einer U-förmigen Rahmenschnittstelle befestigt wird und dabei nur vertikal in die Rahmenschnittstelle eingebracht, z. B. eingeführt, werden kann, wird die Antriebseinheit bei der erfindungsgemäßen L-förmigen Rahmenschnittstelle in horizontaler Richtung an der Rahmenschnittstelle angeordnet und dann befestigt, beispielsweise verschraubt. Dadurch kann eine besonders einfach, horizontal zu montierende Antriebsanordnung bereitgestellt werden.
Der Boden der Rahmenschnittstelle ist insbesondere auf einer Abtriebsseite der Antriebseinheit angeordnet und im Wesentlichen orthogonal bzw. rechtwinklig zu einer Tretlagerachse der Antriebseinheit. Die Seitenwand ist dabei im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Boden angeordnet und dabei im Wesentlichen parallel zu der Tretlagerachse der Antriebseinheit. Als Abtriebsseite der Antriebseinheit ist dabei die Seite anzusehen, auf welcher sich bezüglich einer Laufrichtung des Fahrzeugs das Kettenblatt befindet. Die Abtriebsseite wird durch den kettenblattseitigen Getriebeabgang der Antriebseinheit gebildet. Die aus dem Stand der Technik bekannte U-förmige Rahmenschnittstelle hat einen Boden und zwei Seitenwände, welche die Schenkel der U-förmigen Rahmenschnittstelle bilden. Die dem Boden gegenüberliegende Seite ist offen. Über diese eine dem Boden gegenüberliegende offene Seite kann eine Antriebseinheit in vertikaler Richtung montiert werden. Die Einführung der Antriebseinheit erfolgt dabei vorzugsweise von unten nach oben, alternativ aber auch von oben nach unten. Der Boden dieser bekannten Rahmenschnittstelle ist dabei im Wesentlichen parallel zu einer Tretlagerachse der Antriebseinheit angeordnet. Die zwei zu dem Boden im Wesentlichen rechtwinklig angeordneten Seitenwände befinden sich dementsprechend auf einer Abtriebsseite der Antriebseinheit sowie auf einer der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite der Antriebseinheit. Die offene Seite der U-förmigen Rahmenschnittstelle gemäß Stand der Technik weist dementsprechend nach unten, so dass eine Montage in vertikaler Richtung von unten nach oben erfolgt. Alternativ kann die offene Seite der U-förmigen Rahmenschnittstelle gemäß Stand der Technik auch nach oben weisen, so dass eine Montage in vertikaler Richtung von oben nach unten erfolgen kann. Im Unterschied zu dieser bekannten U-förmigen Rahmenschnittstelle ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer L- förmigen Rahmenschnittstelle die dem Boden gegenüberliegende offene Seite so angeordnet, dass eine horizontale Montage von der Seite her möglich ist. Die Begriffe „horizontal“ und „vertikal“ beziehen sich dabei auf die übliche Anordnung einer Antriebseinheit an einer Rahmenschnittstelle eines mit Muskelkraft und/- oder Motor betriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrrads. Bei einer derartigen üblichen Anordnung der Antriebseinheit an einer Rahmenschnittstelle ist die Tretlagerachse der Antriebseinheit im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Eine horizontale Montage ist dementsprechend eine Montage im Wesentlichen parallel zu bzw. entlang der Tretlagerachse. Eine vertikale Montage ist dementsprechend eine Montage im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Tretlagerachse der Antriebseinheit.
Durch Boden und Seitenwand wird dabei insbesondere ein Aufnahmeraum der Rahmenschnittstelle definiert. Die Antriebseinheit ist vorzugsweise zumindest teilweise innerhalb des Aufnahmeraums der Rahmenschnittstelle angeordnet.
Bei der L-förmigen Anordnung von Seitenwand und Boden kann die Seitenwand teilweise oder vollständig umlaufend zu dem Boden ausgebildet sein. Bei einer vollständig umlaufenden Seitenwand ergibt sich eine topfförmige Konstruktion der Rahmenschnittstelle. Vorzugsweise kann der Boden durchgängig ausgebildet sein. Alternativ kann der Boden eine oder mehrere Ausnehmungen aufweisen, durch welche beispielsweise Teile der Antriebseinheit, oder andere Komponen- ten ragen können. Vorzugsweise kann die Seitenwand durchgängig ausgebildet sein. Sie kann alternativ aber auch eine oder mehrere Ausnehmungen aufweisen, durch welche beispielsweise Teile der Antriebseinheit oder andere Komponenten hindurchgreifen können. Eventuell vorhandene Ausnehmungen können alternativ auch andere Funktionen haben, z. B. der Entwärmung der Antriebseinheit dienen, ohne dass Teile der Antriebseinheit durch die Ausnehmung hervorragen.
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.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Die Antriebseinheit ist insbesondere 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.
Vorzugsweise ist zumindest ein Haltebereich der Antriebseinheit zwischen einem Halteelement und dem Boden angeordnet. Das Halteelement ist dabei sowohl mit der Seitenwand als auch mit der Antriebseinheit befestigt.
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 befestigt ist. Als vollständig befestigter 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 beispielsweise 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. Beispielsweise wird dieser Spalt durch das Verschrauben 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. Mit anderen Worten befindet sich das Halteelement an einer dem Boden gegenüberliegenden Seite des Haltebereichs der Antriebseinheit. Dabei ist das Halteelement über eine Loslageranordnung jeweils an einer Stirnseite der Seitenwand und der Antriebseinheit befestigt, vorzugsweise verschraubt. Beispielsweise wird die Antriebseinheit durch die Befestigung des Halteelements zumindest teilweise innerhalb des Aufnahmeraums gehalten. 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.
Bevorzugt ist das das Haltelement ein elastisch verformbares, plattenfömiges Element. Ein elastisch verformbares plattenförmiges Element ermöglicht einen toleranzausgleich zwischen Rahmenschnittstelle und Antriebseinheit in besonders einfacher Art und Weise und kann individuell auf die Geometrie der Rahmenschnittstelle als auch der Antriebseinheit angepasst werden. Weiterhin erlaubt der Einsatz von duktilen Werkstoffen mit niedrigem spezifischem Gewicht, ein besonders leichter Aufbau.
Bevorzugt weist die Antriebsanordnung genau zwei Halteelemente auf, um eine besonders einfache und zuverlässige Verbindung von Antriebseinheit und Rahmenschnittstelle zu ermöglichen.
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 L-förmigen 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.
Weiter bevorzugt ist der Deckel als federnder Deckel ausgebildet. Die Antriebseinheit wird dabei zwischen dem Anlagebereich des Deckels und dem Boden der Rahmenschnittstelle eingespannt. Dies kann beispielsweise formschlüssig erfolgen. Die formschlüssige Verbindung kann beispielsweise mittels passenden Zentrierungen zwischen Anlagebereich des Deckels und der Antriebseinheit erfolgen. Alternativ und/oder zusätzlich kann das Einspannen kraftschlüssig erfolgen. Bei einer kraftschlüssigen Einspannung wird die Antriebs einheit auf Druck zwischen Anlagebereich des Deckels und dem Boden der Rahmenschnittstelle eingespannt.
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 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 Fährbetrieb des Fahrzeugs auf die Antriebsanordnung einwirken. Dadurch wird auch bei dynamischen Bean spruchungen 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 abgesetzten Federbereich auf. Der Auflagebereich umgibt dabei den Anlagebereich. Der Auflagebereich ist mit der Seitenwand der Rahmenschnittstelle verschraubbar. Vorzugsweise ist im verschraubten Zustand ausschließlich der Auflagebereich des Deckels in Kontakt mit der Seitenwand der Rahmenschnittstelle. Der Federbereich verbindet den Anlagebereich und den Auflagebereich miteinander. Insbesondere ist der Federbereich so ausgebildet, dass dieser den Anlagebereich und den Auflagebereich 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 Auflagebereich 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 bzw. der Auflagebereich 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.
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.
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 auch der Boden der Rahmenschnittstelle Abtriebsseitig der Antriebseinheit angeordnet. 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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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:
Figur 1 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 ein Detail einer Seitenansicht eines Fahrzeugs mit der
Antriebsanordnung der Figur 1,
Figur 3 eine Detailansicht einer Rahmenschnittstelle der
Antriebsanordnung der Figur 1,
Figur 4 eine Detailansicht eines Halteelements einer Antriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 5 ein Detail einer Schnittansicht der Antriebsanordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 6 ein Detail einer weiteren Schnittansicht der Antriebsanordnung der
Figur 5,
Figur 7 ein Detail einer Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer
Antriebsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 8 eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 9 eine Detailansicht einer Antriebsanordnung gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel der Erfindung Figur 10 eine Schnittansicht der Antriebsanordnung der Figur 9 während des Zusammenbaus.
Figur 11 eine Schnittansicht der Antriebsanordnung der Figur 9 in vollständig zusammengebautem Zustand
Figur 12 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs in Form eines mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbaren Fahrzeugs, vorzugsweise Elektrofahrrad.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Figur 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.
Der mit dem Buchstaben B gekennzeichnete Pfeil stellt die Montagerichtung der Antriebseinheit dar, welche im Wesentlichen senkrecht zur Laufrichtung ist (siehe Figur 12). Weitere Ansichten der Antriebsanordnung 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind in den Figuren 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. Figur 3 oder 9; nicht in Figur 1 dargestellt) des Bodens 31 am Boden 31 an.
Wie in der Figur 1 zu erkennen, sowie auch in Figur 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. Figur 2) mit der Antriebseinheit 2 verschraubt. Wie in den Figuren 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 Figuren 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 Figur 3 zu erkennen.
Figur 1 zeigt dabei einen noch nicht vollständig verschraubten Zustand der Antriebsanordnung 1. Das heißt, die Schrauben 5, 6 sind in dem in Figur 1 gezeigten Zustand noch nicht auf Anschlag mit einem vorbestimmten Ziel- Drehmoment angezogen. Wie in der Figur 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 (vergl. Figur 8, 64) gebildet sein kann. Wie der Figur 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 Figur 7 und 9 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 um die Tretlagerachse 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 (siehe Fig. 7) gefederten Hinterbaus des Elektrofahrrads gelenkig mit der Rahmenschnittstelle 3 verbunden.
Die Rahmenschnittstelle 3 ist so am Fahrzeugrahmen 105 ausgerichtet, dass der (in Figur 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 Figur 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 (50 nicht für alle Ausführungen erforderlich, siehe Figur 10) für sämtliche Schrauben 5 oder 85 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. Figur 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 Figur 4 dargestellten Halteelements 4 ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 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 Figur 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 Figuren 5 und 6 dargestellt.
Figur 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.
Figur 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.
Figur 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 Figuren 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 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.
Figur 8 zeigt eine Schnittansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3, mit einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Halteelements 4. In der Figur 8 ist zudem die direkte Verschraubung der Antriebseinheit 2 mit dem Boden 31 mittels weiterer Schrauben 7 gezeigt.
Im vierten Ausführungsbeispiel der Figur 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. Figur 3) aufweisen kann.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 ist der Deckel 4 im vierten Ausführungsbeispiel der Figur 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.
Figur 9 zeigt eine Seitenansicht einer Antriebsanordnung 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Antriebsanordnung 1 ist Teil des (nur teilweise dargestellten) Fahrzeugs, bei welchem es sich um ein Elektrofahrrad handelt (siehe Figur 12). In Figur 9 ist die Antriebsanordnung 1 nur teilweise dargestellt. Weitere Ansichten der Antriebsanordnung 1 des bevorzugten Ausführungsbeispiels sind in den Figuren 10 und 11 dargestellt. Figur 10 zeigt dabei einen noch nicht vollständig verschraubten Zustand der Antriebsanordnung 1. Ein Auflagebereich 52 liegt dabei an einer Stirnseite 33 der Seitenwand 32 an.
Das hier dargestellte Halteelement in bevorzugter Ausführungsform eines federnden Deckels 4 ist tellerförmig ausgebildet und weist einen Anlagebereich 51, einen Auflagebereich 52, welcher den Anlagebereich 51 umgibt, und einen Federbereich 53, welcher Auflagebereich 52 und Anlagebereich 51 miteinander verbindet, auf. Auflagebereich 52 und Anlagebereich 51 sind in unbelasteten Zustand des federnden Deckels 84 in einem vordefinierten Versatz 54 parallel zueinander angeordnet. Dieser Zustand ist in Figur 10 dargestellt.
Der federnde Deckel 84 ist dabei tellerförmig und aus Federstahl ausgebildet, sodass der Deckel 4 eine Nachgiebigkeit vergleichbar mit einer Tellerfeder aufweist. Zudem ist der Deckel umschnappbar ausgebildet, sodass der Anlagebereich 51 von einer Seite einer durch den Auflagebereich 52 definierten Halteebene 40 auf die andere Seite der Halteebene 40 umschnappen kann. Die Halteebene 40 ist eine Symmetrieebene des Auflagebereichs 52, das heißt, mittig zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Auflagebreichs 52 angeordnet. Das Umschnappen erfolgt dabei, wenn der Anlagebereich 51 vollständig über eine Kippebene 40, welcher im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Halteebene 40 entspricht, bewegt wird.
Der federnde Deckel 84 ist dabei so ausgelegt, dass das Umschnappen symmetrisch bezüglich der Halteebene 40 erfolgt. Das heißt, der federnde Deckel 84 weist zwei Ruhelagen auf, in welchen jeweils eine Oberfläche 51a,
51b des Anlagebereichs 51 in einem vordefinierten gleichen Abstand 54 zur Halteebene 40 angeordnet ist.
Eine erste Ruhelage des Deckels 84 ist dabei in der Figur 10 dargestellt. In diesem Zustand, also während des Verschraubens mit der Seitenwand 32, ist der federnde Deckel so ausgerichtet, dass der Anlagebereich 51 auf einer der Rahmenschnittstelle 3 abgewandten Seite des Deckels liegt.
Zum weiteren vollständigen Zusammenbau der Antriebsanordnung 1 wird zumindest eine Fixierschraube 86 in einer Durchgangsöffnung 55 des Anlagebereichs 51 eingeführt und in die Antriebseinheit 2 eingeschraubt. Durch Anziehen der Schraube wird der Anlagebereich 51 zur Antriebseinheit 2, also auch zur Halteebene 40 hinbewegt. Sobald der Anlagebereich 51 die Halteebene 40 komplett überschritten hat, erfolgt das Umschnappen.
Dabei ist der Deckel 84 so ausgelegt, dass der vordefinierte Abstand 54 größer ist als ein Abstand 54‘ zwischen Halteebene 40 und Antriebseinheit 2. Das heißt, nach dem Umschnappen kann der Deckel 4 nicht seine zweite Ruhelage einnehmen. Dadurch verbleibt der Anlagebereich 51 in einer mittels des Federbereichs 43 gegen den Auflagebreich 52 vorgespannten Zustand. Aufgrund der Federelastizität des federnden Deckels 84 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 51 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.
Figur 12 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

Ansprüche
1. Antriebsanordnung für ein mit Muskelkraft und/oder Motor betriebenes Fahrzeug umfassend: einer L-förmigen Rahmenschnittstelle (3), wobei die L-förmige Rahmenschnittstelle (3) einen Boden (31), eine Seitenwand (32) und eine dem Boden (31) gegenüberliegende offene Seite (66) aufweist, einer Antriebseinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (2) über die offene Seite (66) der Rahmenschnittstelle (3), insbesondere horizontal, montierbar ist und mit dem Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) lösbar befestigt ist.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) auf einer Abtriebsseite (60) der Antriebseinheit (2) und im Wesentlichen orthogonal zu einer Tretlagerachse (110) der Antriebseinheit (2) angeordnet ist, und die Seitenwand (32) im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Boden (31) angeordnet ist.
3. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Antriebseinheit (2) mittels einer Festlageranordnung (61) mit dem Boden (31) lösbar befestigt ist.
4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Festlageranordnung (61) dadurch gebildet wird, dass der Boden (31) mit zumindest einem Gewindebolzen (7), vorzugsweise mit einer Gewindeschraube, mit zumindest einem Gewinde, vorzugsweise mit einer Gewindehülse, eines Gehäuses (64) der Antriebseinheit (2) verschraubt ist.
5. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsanordnung so ausgebildet ist, dass in vollständig befestigtem, vorzugsweise verschraubtem, Zustand zumindest ein Haltebereich (20) der Antriebseinheit (2) zwischen einem Halteelement (4) und dem Boden (31) der Rahmenschnittstelle (3) auf Zug oder Druck, vorzugsweise auf Druck, beansprucht ist.
6. Antriebsanordnung nach Anspruch 5, wobei das Halteelement (4) über eine Loslageranordnung () jeweils mit einer Stirnseite (30) der Seitenwand (32) und der Antriebseinheit (2) befestigt, vorzugsweise verschraubt, ist.
7. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Halteelement (4) ein elastisch verformbares plattenförmiges Element ist.
8. Antriebsanordnung nach Anspruch 7, wobei das Halteelement (4) ein ebenes Blech ist.
9. Antriebsanordnung nach Anspruch 7, 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.
10. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Halteelement (4) ein Deckel ist, welcher an einer Stirnseite (32a) der Seitenwand (32) der Rahmenschnittstelle (3) anliegt.
11. Antriebsanordnung nach Anspruch 10, 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.
12. Antriebsanordnung nach Anspruch 10, wobei der Deckel (84) ein federnder Deckel ist und die Antriebseinheit (2) zwischen einem Anlagebereich (51) des Deckels und dem Boden (31), vorzugsweise auf Druck, einspannt.
13. Antriebsanordnung nach Anspruch 12, ferner umfassend zumindest eine Fixierschraube (86), mittels welcher der Anlagebereich (51) direkt mit der Antriebseinheit (2) verschraubt ist.
14. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei der Deckel (84) so ausgebildet ist, um in vollständig verschraubten Zustand eine Druckkraft (F) von mindestens 50 N, insbesondere mindestens 200 N, auf die Antriebseinheit (2) auszuüben.
15. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 12-143, wobei der Deckel (84) tellerförmig mit einem Auflagebereich (52) und einem Federbereich (43) ausgebildet ist, wobei der Auflagebereich (52) den Anlagebereich (51) umgibt, und wobei der Federbereich (43) den Anlagebereich (51) und den Auflagebereich (52) miteinander verbindet.
16. Antriebsanordnung nach Anspruch 15, wobei der Anlagebereich (51) und der Auflagebereich (52) in unverschraubtem, insbesondere unbelastetem, Zustand des Deckels (84) in einem vordefinierten Versatz (54) parallel zueinander angeordnet sind.
17. Antriebsanordnung nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Deckel (84) umschnappbar ausgebildet ist, derart, dass der Anlagebereich (51) bezüglich einer Halteebene (40), in welcher der Auflagebereich (52) liegt, von einer Seite der Halteebene (40) auf die andere Seite der Halteebene (40) umschnappen kann.
18. Antriebsanordnung nach Anspruch 17, wobei der Deckel (84) derart ausgebildet ist, dass das Umschnappen erfolgt, wenn der Anlagebereich (51) in Richtung der Halteebene (40) über eine vordefinierte Kippebene (40‘) bewegt wird, insbesondere wobei die Kippebene (40‘) der Halteebene (40) entspricht.
19. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwand (32) den Boden (31) umlaufend vollständig umgibt.
20. 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.
21. Fahrzeug, insbesondere mit Muskelkraft und/oder Motorkraft betreibbares Fahrzeug (100), vorzugsweise Elektrofahrrad, umfassend eine Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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