-
Die Erfindung befasst sich mit einem Umlaufgetriebe-Antriebsrad, die Verwendung eines Umlaufgetriebes im Antrieb eines Kraftfahrzeugs ist aus der
DE 10 2009 036 890 A1 bekannt.
-
Nachfolgend ist die Erfindung in Zusammenhang mit einem elektrisch antreibbaren Motorrad erläutert, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine derartige Ausführungsform beziehungsweise Anwendung der Erfindung zu verstehen.
-
Ein elektrisch antreibbares Motorrad weist einen elektromechanischen Energiewandler zum Bereitstellen von Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen auf. Mittels eines Antriebsstrangs sind die von diesem Energiewandler bereitgestellten Antriebskräfte auf das Abtriebsrad, welches als ein Radreifen ausgebildet ist, übertragbar, wobei die Antriebskräfte mittels des Radreifens an eine Fahrbahnoberfläche abgegeben werden. Für den Antriebsstrang sind unterschiedliche Ausführungsformen bekannt, zum Beispiel einen Riemen- oder Kettengetriebe, dieses ist vorteilhaft einsetzbar, um große Distanz vom im Fahrzeugrahmen angeordneten Antriebsmotor zur Radnabe des angetriebenen Rades zu überwinden. Weiter ist eine sogenannte Kardanantriebswelle zum gleichen Zweck bekannt. Bei einem elektrisch antreibbaren Motorrad ist die Anordnung des Antriebsmotors im Fahrzeugrahmen und damit entfernt vom Antriebsrad allerdings nicht mehr zwingend, vielmehr ist eine Verlagerung des Antriebsmotors zum antreibbaren Radreifen ermöglicht und so kann im Fahrzeugrahmen ein größerer Energiespeicher angeordnet sein. Ein Radnabenmotor ist ein Antriebsmotor, welcher innerhalb des antreibbaren Radreifens angeordnet ist und sich die gerade erläuterte Antriebsarchitektur zu Nutze macht. Ein elektrischer Motorradantrieb mit Radnabenmotor führt aber zu einer hohen radgefederten Masse, da eine Federungsbewegung den Radnabenmotor mit bewegt.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es vor diesem Hintergrund, ein antreibbares Rad, sogenanntes Umlaufgetriebe-Antriebsrad, mit verbesserten Betriebseigenschaften anzugeben. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß Patentanspruch 1 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
-
Unter einem Umlaufgetriebe-Antriebsrad ist ein antreibbares Rad für eine Maschine, Anlage oder ein Kraftfahrzeug zu verstehen, wobei bei einem Kraftfahrzeug das Umlaufgetriebe-Antriebsrad einen sogenannten Radreifen als Abtriebsrad aufweist. Vorzugsweise kann ein solcher Radreifen als eine insbesondere metallische Felge mit einem Luftreifen, wie dies im Kraftfahrzeugbau üblich ist, oder als ein Metallrad, wie dies im Schienenfahrzeugbau üblich ist, verstanden werden.
-
Zum Aufnehmen der Antriebskräfte, insbesondere zum Überwinden von Fahrwiderständen, weist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad, insbesondere wenn dieses als Umlaufgetriebe-Kraftfahrzeugantriebsrad ausgebildet ist, eine Antriebswelle auf und vorzugsweise ist diese mit einem Antriebsmotor gekoppelt oder koppelbar. Vorzugsweise ist dieser Antriebsmotor als ein elektromechanischer Energiewandler ausgebildet und vorzugsweise weist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad auch diesen Antriebsmotor auf, vorzugsweise ist die Antriebswelle als eine Motorwelle dieses Antriebsmotors ausgebildet. Vorzugsweise ist dieser Antriebsmotor als ein Elektromotor und bevorzugt als ein Elektromotor/-generator ausgestaltet. Mit diesem Antriebsmotor ist die Antriebswelle und mittels dieser ein Antriebs-Sonnenrad, vorzugsweise mittelbar und bevorzugt unmittelbar antreibbar. Unter einem mittelbaren Antreiben ist in diesem Sinn zu verstehen, dass in Drehmomentübertragungsrichtung zwischen dem Antriebsmotor und dem Antriebs-Sonnenrad ein Übersetzungsgetriebe angeordnet oder vorzugsweise eine Drehmomentübertragungseinrichtung, vorzugsweise ein Schwingungsdämpfer oder bevorzugt eine selektiv schaltbare Kupplungseinrichtung angeordnet ist. Weiter ist in diesem Sinn unter dem unmittelbaren Antreiben zu verstehen, dass das Antriebs-Sonnenrad dauerhaft und direkt mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist.
-
Neben dem Antriebs-Sonnenrad weist das Antriebs-Umlaufgetriebe ein Antriebs-Hohlrad mit einer Hohlrad-Achse um welches dieses zum Fahrzeugantrieb rotierbar ist, und ein erstes und ein zweites Antriebs-Planetenrad auf. Vorzugsweise steht ein solches Antriebs-Planetenrad zu Drehmomentübertragung sowohl mit dem Antriebs-Hohlrad als auch mit dem Antriebs-Sonnenrad in Kontakt. Weiter vorzugsweise ist das Antriebs-Umlaufgetriebe als Zahnradgetriebe ausgebildet und vorzugsweise kämmen die Antriebs-Planetenräder sowohl mit dem Antriebs-Sonnenrad als auch mit dem Antriebs-Hohlrad zur Drehmomentübertragung. Weiter vorzugsweise sind mehrere Antriebs-Planetenräder vorgesehen, so dass eine Drehmomentübertragung vom Antriebs-Sonnenrad zum Antriebs-Hohlrad über eine aus wenigstens zwei oder insbesondere mehreren Antriebs-Planetenräder erfolgt, vorzugsweise bilden die mehreren Antriebs-Planetenräder eine Räderkette.
-
Weiter ist das Antriebs-Sonnenrad, zum Übertragen der Antriebskräfte und vorzugsweise von Bremskräften, insbesondere im Zusammenhang mit einem elektromotorischen Antrieb, um eine Sonnenrad-Achse rotierbar gelagert, insbesondere im Fall einer unmittelbaren Leistungsübertragung fällt diese Sonnenrad-Achse mit einer Rotationsachse des Antriebsmotors zusammen. In einem klassischen Umlaufgetriebe bildet diese Sonnenrad-Achse die Zentralachse des Umlaufgetriebes, bei der vorgeschlagenen Umlaufgetriebe-Antriebsrad kann die Sonnenrad-Achse aber auch gegenüber dem Zentrum des Antriebs-Hohlrads radial verlagert sein oder auch mit diesem Zusammenfallen und insbesondere ist die Sonnenrad-Achse gegenüber dem Zentrum des Antriebs-Hohlrads im planmäßigen Betrieb des Umlaufgetriebe-Kraftfahrzeugs in radialer Richtung beweglich, beziehungsweise verlagerbar. Insbesondere ist über die radiale Beweglichkeit der Sonnrad-Achse gegenüber der Hohlrad-Achse eine Federungsbewegung ermöglicht, wobei diese Bewegung vorzugsweise durch wenigstens ein Federelement oder wenigstens ein Dämpferelement oder durch beide (Feder- und Dämpferelement) ermöglicht sein kann des Umlaufgetriebe-Antriebsrads ermöglicht, wie diese insbesondere beim Überfahren von Bodenunebenheiten auftritt. Weiter sind also die Antriebskräfte von diesem Antriebsmotor von dem Antriebs-Sonnenrad auf die Antriebs-Planetenräder oder vorzugsweise eine Räderkette von Antriebs-Planetenräder, übertragbar, wobei die Antriebskräfte von diesen Antriebs-Planetenrädern auf das Antriebs-Hohlrad übertragbar sind. Weiter vorzugsweise sind parallel zu dem Antriebs-Sonnenrad ein weiteres Antriebs-Sonnenrad mit einem von dem Antriebs-Sonnenrad abweichenden Durchmesser vorgesehen, welches mit weiteren ersten und zweiten Antriebs-Planetenrädern mit dem Antriebs-Hohlrad gekoppelt ist, beziehungsweise zur Drehmomentübertragung von dem weiteren Antriebs-Sonnenrad auf das Antriebs-Hohlrad gekoppelt ist. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist es ermöglicht, Antriebsleistung von dem Antriebsmotor selektiv mit unterschiedlichen Übersetzungen auf das Antriebs-Hohlrad zu übertragen. Insbesondere ist es mit einer solchen Ausführungsform ermöglicht wenigstens zwei Gänge für die Leistungsübertragung vom Antriebsmotor auf das Antriebs-Hohlrad darzustellen.
-
Weiter ist das Antriebs-Hohlrad zum Übertragen der Antriebskräfte auf den antreibbaren Radreifen oder ein andere Einrichtung zum Abgeben der Antriebskräfte, sogenanntes Abtriebsrad, eingerichtet. Insbesondere kann Abtriebsrad als Oberbegriff verstanden werden, welcher auch die Sonderform des Radreifens al Abtriebsrad beinhaltet. Weiter ist ein solcher Radreifen zum Abgeben der Antriebskräfte an eine Fahrbahnoberfläche eingerichtet ist.
-
Vorzugsweise ist das Abtriebsrad um die Hohlrad-Achse, welche orthogonal zu einer Antriebsebene ausgerichtet ist, rotierbar. Weiter vorzugsweise ist auch die Sonnrad-Achse orthogonal zu dieser Antriebsebene ausgerichtet.
-
Vorzugsweise sind das Antriebs-Hohlrad und der Abtriebsrad drehstarr miteinander verbunden. Weiter vorzugsweise kann das Antriebs-Hohlrad als Felge oder als mit dieser direkt verbundenes Bauteil ausgebildet sein. Vorzugsweise bildet das Antriebs-Hohlrad einen radial innenliegenden Bereich einer Felge, wobei radial außen an dieser Felge ein Reifen angeordnet ist, vorzugsweise ein Luftreifen. Bildlich kann das Antriebs-Hohlrad vorzugsweise als eine in ein sogenanntes Felgenbett eingebrachte Hohlradverzahnung verstanden werden. Insbesondere sind durch die erläuterte Ausgestaltung und Verbindung des Antriebs-Hohlrads dem Abtriebsrad das Antriebs-Hohlrad und das Abtriebsrad konzentrisch und zu mindestens achsparallel zueinander angeordnet und drehstarr miteinander verbunden. Anders gewendet bildet die Achse, um welche der Radreifen beim Übertragen von Antriebskräften auf eine Fahrbahnoberfläche rotiert, die Hohlrad-Achse.
-
Es ist vorgeschlagen, dass das erste Antriebs-Planetenrad um eine erste Planetenrad-Achse an einem ersten Planetenradschwenkarm drehbar gelagert ist und weiter ist der erste Planetenradschwenkarm an einem ersten Schwenkarmlagerungspunkt mit einem ersten Führungsarm schwenkbar verbunden. Weiter ist der erste Führungsarm am, beziehungsweise gegenüber dem, ersten Antriebs-Hohlrad mit einer ersten Arm-Führung geführt. Weiter ist vorgeschlagen, dass das zweite Antriebs-Planetenrad um eine zweite Planetenrad-Achse an einem zweiten Planetenradschwenkarm drehbar gelagert ist und weiter ist der zweite Planetenradschwenkarm an einem zweiten Schwenkarmlagerungspunkt mit einem zweiten Führungsarm schwenkbar verbunden. Weiter ist der zweite Führungsarm am Antriebs-Hohlrad beziehungsweise gegenüber dem Antriebs-Hohlrad mit einer zweiten Arm-Führung geführt. Zusätzlich sind der erste und der zweite Planetenradschwenkarm um einen gemeinsamen Drehpunkt drehbar gelagert, wobei dieser gemeinsame Drehpunkt mit der Sonnenrad-Achse zusammenfällt. Insbesondere durch die erläuterte Kinematik (Führung der beiden Führungsarme jeweils gegenüber/am Antriebs-Hohlrad, Verbindung von Planetenradschwenkarm mit Führungsarm und drehbare Lagerung beider Planetenradschwenkarme in einem mit der Sonnenrad-Achse zusammenfallenden Drehpunkt) ist der Abstand der Mittelpunkte der beiden Antriebs-Planetenräder vom Mittelpunkt des Antriebs-Sonnenrads festgelegt und weiter ist der Abstand der Antriebs-Planetenräder gegenüber dem Antriebs-Hohlrad festgelegt. Insbesondere durch diese Kinematik ist es ermöglicht, dass sich das Antriebs-Hohlrad in der Antriebsebene gegenüber dem Antriebs-Sonnenrad verschieben kann und trotzdem eine „saubere“ Kraftübertragung vom Antriebsmotor über die erläuterten Zahnräder auf das Abtriebsrad, insbesondere den Radreifen, erfolgt. Insbesondere durch diese Verschieblichkeit der Hohlrad-Achse gegenüber der Sonnenrad-Achse ist eine Federungsbewegung des Abtriebsrads ermöglicht, anders gewendet, kann der Antriebsmotor ortsfest an einem Fahrzeugrahmen aufgenommen sein und die, insbesondere aus Komfortanforderungen, notwendige Federungsbewegung ist durch die erläuterte Kinematik bereitgestellt. Insbesondere durch das vorgeschlagene Umlaufgetriebe-Antriebsrad ist ein Radantrieb für Kraftfahrzeuge mit verbessertem Betriebsverhalten darstellbar.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform fallen die erste Planetenrad-Achse und der erste Schwenkarmlagerungspunkt, als die Achse der Drehverbindung von ersten Planetenradschwenkarm und erstem Führungsarm, zusammen und weiter vorzugsweise fallen auch die zweite Planetenrad-Achse und der zweite Schwenkarmlagerungspunkt, also die Achse der Drehverbindung von zweitem Planetenradschwenkarm und zweitem Führungsarm, zusammen. Insbesondere eine solche Ausgestaltung erweist sich als besonders vorteilhaft, da damit die oben genannten Bedingungen, welche bei Ausbildung des Antriebs-Umlaufgetriebes als Zahnradgetriebes von besonderer Bedeutung sind, sicher eingehalten werden können und ein „Achsabstandsfehler“ der Zahnräder untereinander verhindert oder verringert ist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sonnrad-Achse in einem Ruhemodus des Umlaufgetriebe-Antriebsrads exzentrisch zur Hohlrad-Achse angeordnet ist. Insbesondere ist unter einem Ruhemodus in diesem Sinn ein Zustand des Umlaufgetriebe-Antriebsrads zu verstehen, in welchem dieses nicht angetrieben wird und weiter vorzugweise ist dieser Zustand ein unbelastet Zustand und weiter vorzugsweise ist der Ruhemodus ein Zustand in dem das Umlaufgetriebe-Antriebsrad nicht angetrieben ist und durch die planmäßige Last in eingebautem Zustand beansprucht ist, insbesondere also ein Zustand, welcher sich ergeben würde, falls das Umlaufgetriebe-Antriebsrad in einem stillstehenden Kraftfahrzeug, vorzugsweise ohne Passagier und bevorzugt mit Passagier, wobei in diesem Zusammenhang ein Fahrzeugführer als Passagier zu verstehen ist, angeordnet wäre. Insbesondere bei einer solchen exzentrischen Ausgestaltung der beiden genannten Achsen ist die Schwerpunktslage des Kraftfahrzeugs mit dem Umlaufgetriebe-Antriebsrad beeinflusst werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein oder bevorzugt mehrere Planetenradfederelemente vorgesehen. Weiter vorzugsweise ist dieses Planetenradfederelement „zwischen“ diesen Planetenradschwenkarmen angeordnet.
-
Vorzugsweise ist dieses Planetenradfederelement „zwischen“ den Antriebs-Planetenrädern bzw. deren Drehachsen angeordnet und weiter vorzugsweise ist das Planetenradfederelement entfernt von der Planetenradachse direkt am Schwenkarm angeordnet. Vorzugsweise ist das Planetenradfederelement derart zwischen den Planetenradschwenkarmen angeordnet, dass mittels diesem die beiden Planetenradarme elastisch miteinander gekoppelt werden, vorzugsweise verbindet dieses Planetenradfederelement, den ersten Planetenradschwenkarm mit dem zweiten Planetenradschwenkarm elastisch. Funktional erfolgt die Einfederung insbesondere dann, wenn sich die Antriebs-Planetenräder nicht synchron um das Sonnenrad bewegen und insbesondere beim Beschleunigen und Bremsen tun sie das und daher wird hier die Einfederung unterbunden, weil je eines der Antriebs-Planetenräder sich in den dynamischen Radlastkraftfluss schiebt und dann radiale Kräfte aufnehmen kann. Insbesondere wirkt einer Bewegung der beiden Planetenradschwenkarme voneinander weg (insbesondere Bewegung des ersten Planetenradschwenkarms im Uhrzeigersinn und Bewegung des zweiten Planetenradschwenkarms im Gegenuhrzeigersinn oder andersherum) eine vom Planetenradfederelement aufgebrachte Federkraft entgegen. Insbesondere durch das Planetenradfederelement ist eine Beeinflussung der Federungseigenschaften des Umlaufgetriebe-Antriebsrads ermöglicht.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens eine der beiden Arm-Führungen oder vorzugsweise beide, in der Führung des Führungsarms gegenüber dem Antriebs-Hohlrad oder am Antriebs-Hohlrad, wenigstens zwei Führungskontaktpunkte auf, wobei diese beiden Führungskontaktpunkte in radialer Richtung, also entlang des Umfangs, um die Hohlrad-Achse voneinander beabstandet sind. Insbesondere durch diese beiden voneinander radial, also auf einem Durchmesser in Umfangsrichtung, beabstandeten Führungskontaktpunkte ist ein Verkippen und damit insbesondere ein Verzwängen, dieses derart mit der Arm-Führung geführten Führungsarms in der Antriebsebene gegenüber dem Antriebs-Hohlrad verhindert. Vorzugsweise weist die Arm-Führung zwei und vorzugsweise zwei oder mehr, Führungsrollen auf, wobei auf der einen dieser beiden Führungsrollen der eine Führungskontaktpunkt liegt und auf der anderen Führungsrolle der andere Führungskontaktpunkt. Vorzugsweise weist die Arm-Führung mit den beiden Führungsrollen demnach einen zweirädrigen Schlitten auf, mit welchem die Arm-Führung am oder gegenüber dem Antriebs-Hohlrad geführt ist. Weiter vorzugsweise weist die Arm-Führung nur eine einzelne Führungsrolle auf, mit welcher diese und damit der Führungsarm gegenüber dem beziehungsweise am Antriebs-Hohlrad geführt ist. Insbesondere eine Arm-Führung mit nur einer Führungsrolle ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau des Umlaufgetriebe-Antriebsrads. Insbesondere eine Arm-Führung mit wenigstens zwei Führungsrollen ist eine besonders präzise Führung des Führungsarms gegenüber dem Antriebs-Hohlrads ermöglicht.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein sogenanntes Federbein vorgesehen wobei dieses Federbein mit einer Federbein-Führung gegenüber beziehungsweise am Antriebs-Hohlrad geführt ist. Vorzugsweise ist die Federbein-Führung funktional wie die Arm-Führung ausgestaltet und weist vorzugsweise eine oder mehrere Führungsrollen zum Führen des Federbeins gegenüber dem, beziehungsweise am, Antriebs-Hohlrad auf. Bevorzugt weist das Federbein eine Federbeinführung mit zwei Führungsrollen auf, welche wie bei der Arm-Führung erläutert angeordnet sind, so dass ein Verkippen der Federbein-Führung in der Antriebsebene gegenüber dem Antriebs-Hohlrad verhindert ist. Weiter vorzugsweise weist das Federbein ein Federelement und ein Dämpfungselement auf. Weiter vorzugsweise weist das Federbein ein einem Federbein-Koppelpunkt auf, welche weiter vorzugsweise an einem der Federbein-Führung gegenüberliegenden Ende des Federbeins angeordnet ist. Weiter vorzugsweise ist das Federbein am Federbein-Koppelpunkt drehgelenkig mit dem Antriebs-Umlaufgetriebe gekoppelt. Weiter vorzugsweise ist das Federbein dabei derart mit dem Antriebs-Umlaufgetriebe gekoppelt, dass der Federbein-Koppelpunkt auf der SonnenradAchse liegt. In einer weiter bevorzugt Ausführungsform ist das Federbein zwischen Antriebs-Hohlrad und Aufbau beziehungsweise Fahrzeugrahmen gelagert. Insbesondere ein Anfahr- und/oder Bremsnickausgleich bleibt von dieser Anordnung unberührt aber die Antriebs-Planetenräder erfordern dann auch noch eine Federung gegen den Aufbau, ansonsten sind die Antriebs-Planetenräder, wie bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Planetengetriebe einfach im Kreis fahren würden und so kein Antriebsmoment abstützen könnten.
-
Weiter vorzugsweise weisen die beiden Planetenradschwenkarme, insbesondere in der Ausführungsform bei der der Federbein-Koppelpunkt auf der Sonnenradachse liegt, sowie das Federbein einen gemeinsamen Drehpunkt auf, wobei dieser weiter vorzugsweise auf der Sonnenrad-Achse liegt. Weiter vorzugsweise ist es mittels einer solchen Ausgestaltung ermöglicht das Antriebs-Hohlrad mit dem Rest des Antriebs-Umlaufgetriebe, insbesondere aber mit dem Antriebs-Sonnenrad elastisch zu koppeln. Insbesondere mittels eines derartigen Federbeins ist eine zusätzliche Verbesserung bei einer Bewegung der Hohlrad-Achse gegenüber der Sonnenrad-Achse und damit insbesondere eine Bewegung wie diese beim Betrieb des Umlaufgetriebe-Antriebsrads als Federbewegung auftritt zu verbessern.
-
Weiter ist ein Antriebsrahmen, insbesondere ein Kraftfahrzeugrahmen- oder Kraftfahrzeugkarosseriebauteil, vorgesehen an welchem das zuvor erläuterte Umlaufgetriebe-Antriebsrad angeordnet ist. Weiter vorzugsweise ist auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsrahmen vorgeschlagen. Vorzugsweise weist dieser Antriebsrahmen wenigstens einen ersten und einen zweiten Rahmenkoppelpunkt auf. Wobei diese Rahmenkoppelpunkte zur Verbindung, vorzugsweise zur elastischen Verbindung, des Antriebsrahmens mit dem Umlaufgetriebe-Antriebsrad eingerichtet sind. Vorzugsweise ist der erste Rahmenkoppelunkt elastisch, vorzugsweise mit einem ersten Rahmenkoppelelement, mit dem ersten Planetenradschwenkarm beziehungsweise mit dem ersten Führungsarm verbunden und weiter vorzugsweise weisen das erste Rahmenkoppelelement und der erste Planetenradschwenkarm beziehungsweise der erste Führungsarm einen gemeinsamen Drehpunkt auf und weiter vorzugsweise liegt dieser gemeinsame Drehpunkt auf der ersten Planetenrad-Achse.
-
Vorzugsweise ist der zweite Rahmenkoppelunkt elastisch, vorzugsweise mit einem zweiten Rahmenkoppelelement, mit dem zweiten Planetenradschwenkarm beziehungsweise mit dem zweiten Führungsarm verbunden und weiter vorzugsweise weisen das zweite Rahmenkoppelelement und der zweite Planetenradschwenkarm beziehungsweise der zweite Führungsarm einen gemeinsamen Drehpunkt auf und weiter vorzugsweise liegt dieser gemeinsame Drehpunkt auf der zweiten Planetenrad-Achse.
-
Weiter ist ein ein- oder mehr spuriges Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Umlaufgetriebe-Antriebsrad vorgeschlagen. Insbesondere dadurch, dass wenigstens eine Abtriebswelle oder vorzugsweise der Antriebsmotor geometrisch innerhalb, wenigstens radial innerhalb, des Abtriebsrad angeordnet ist, ist im Fahrzeugrahmen ein elektrochemischer Speicher zur Energieversorgung des Antriebsmotors angeordnet. Insbesondere durch das Verlagern des Antriebsmotors in das Umlaufgetriebe-Antriebsrad, besteht am Kraftfahrzeug großer Freiraum für die Anordnung des elektrochemischen Energiespeichers, so dass ein Elektrofahrzeug mit großem Energiespeicher und großer Reichweite und vorzugsweise ein „niedriger“ Schwerpunkt darstellbar ist.
-
Nachfolgend sind einzelne Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, wobei auch andere Kombinationen von Merkmalen, als die in den Figuren dargestellten Kombinationen, Ausführungsformen der Erfindung ergeben, dabei zeigt:
- 1: eine schematisierte erste Ausführungsform der Erfindung in zwei unterschiedlichen Belastungszuständen,
- 2: eine schematisierte zweite Ausführungsform der Erfindung in zwei unterschiedlichen Belastungszuständen,
- 3: eine schematisierte Ausführungsform der Erfindung mit Federbein.
-
In den 1a und 1b ist eine erste Ausführungsform der Erfindung in zwei unterschiedlichen Belastungssituationen dargestellt. Dabei ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 an einem Motorrad angeordnet, welches von einer Person 1 gesteuert wird und über ein Vorderrad 3 und das als Hinterrad ausgebildete Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 verfügt. In 1a ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 in einem unbelasteten Zustand, insbesondere also ohne die darauf einwirkende Achslast dargestellt, daher ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 teilweise unterhalb der Fahrbahnoberfläche 5 dargestellt. In diesem unbelasteten Zustand fällt die Sonnenrad-Achse 18 mit der Hohlrad-Achse 17 zusammen. Das Antriebs-Hohlrad 6 steht zur Drehmomentübertragung auf den Radreifen 21 mit den beiden Antriebs-Planetenrädern 7, 8 in Eingriff. Das erste Antriebs-Planetenrad 7 ist drehbar am ersten Planetenradschwenkarm10 angeordnet und von diesem im immer gleichen Abstand zum Antriebs-Sonnenrad 6 geführt. Mit dem ersten Planetenradschwenkarm 10 ist der erste Führungsarm 12 drehbar beziehungsweise gelenkig verbunden, wobei die Gelenkachse dieser Verbindung durch die Drehachse des ersten Antriebs-Planetenrads 7 verläuft. Weiter ist der erste Führungsarm 12 mit der ersten Arm-Führung 14 mit einer Führungsrolle am Antriebs-Hohlrad 22 geführt. Dieser Aufbau wiederholt sich symmetrisch für das zweite Antriebs-Planetenrad 8, den zweiten Planetenradschwenkarm 11 sowie den zweiten Führungsarm 13 mit der zweiten Arm-Führung 15 mit einer Führungsrolle.
-
In der 1b ist das gleiche Motorrad wie in 1a dargestellt, jedoch ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 dabei in einem Zustand unter Achslast dargestellt oder anders gewendet unter statischer Last. Auf Grund der auf das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 einwirkenden Achslast ist dieses quasi eingefedert gegenüber dem in 1a dargestellten Zustand. Die beiden Planetenradschwenkarme 10, 11 sind über das Planetenradkoppelelement 16 elastisch verbunden. Weiter ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 über die beiden Rahmenkoppelelemente 19 und 20 elastisch am Antriebsrahmen 4 angekoppelt. Der Antriebsrahmen 4 weist dazu die den ersten und zweiten Rahmenkoppelpunkt 26, 27 auf. Durch die statische Last, insbesondere also der Gewichtskraft des Fahrzeugs mit Fahrer, verlagert sich die Sonnenrad-Achse 18 gegenüber der Hohlrad-Achse 17, wobei die Hohlrad-Achse 17 gleichzeitig die Motorrad ortsfeste Rotationsachse des Radreifens 9 bildet, wenn dieser auf der Fahrbahnoberfläche 5 abrollt.
-
Eine derartige Anordnung, bei welcher das Antriebs-Sonnenrad 6 gegenüber dem Antriebs-Hohlrad 22 aus dessen Zentrum in Richtung der Fahrbahnoberfläche 5 und damit nach unten verschoben ist, führt zu einem tiefen Schwerpunkt aber einer geringen Bodenfreiheit bezüglich des konzentrisch zum Antriebs-Sonnenrad 6 angeordneten Antriebsmotors (nicht dargestellt).
-
In den 2a und 2b ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung in zwei unterschiedlichen Belastungssituationen dargestellt. Dabei ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 an einem Motorrad angeordnet, welches von einer Person 1 gesteuert wird und über ein Vorderrad 3 und das als Hinterrad ausgebildete Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 verfügt. In 2a ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 in einem unbelasteten Zustand, insbesondere also ohne die darauf einwirkende Achslast dargestellt, daher ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 teilweise unterhalb der Fahrbahnoberfläche 5 dargestellt. Das Antriebs-Hohlrad 6 steht zur Drehmomentübertragung auf den Radreifen 21 mit den beiden Antriebs-Planetenrädern 7, 8 in Eingriff. Das erste Antriebs-Planetenrad 7 ist drehbar am ersten Planetenradschwenkarm10 angeordnet und von diesem im immer gleichen Abstand zum Antriebs-Sonnenrad 6 geführt. Mit dem ersten Planetenradschwenkarm 10 ist der erste Führungsarm 12 drehbar beziehungsweise gelenkig verbunden, wobei die Gelenkachse dieser Verbindung durch die Drehachse des ersten Antriebs-Planetenrads 7 verläuft. Weiter ist der erste Führungsarm 12 mit der ersten Arm-Führung 14 mit einer Führungsrolle am Antriebs-Hohlrad 22 geführt. Dieser Aufbau wiederholt sich symmetrisch für das zweite Antriebs-Planetenrad 8, den zweiten Planetenradschwenkarm 11 sowie den zweiten Führungsarm 13 mit der zweiten Arm-Führung 15 mit einer Führungsrolle. Das Antriebs-Sonnenrad 6 ist dabei im unbelasteten Zustand das Umlaufgetriebe-Antriebsrads 2 aus dem Zentrum des Antriebs-Hohlrads 22 von der Fahrbahnoberfläche 5 weg, also nach oben verschoben, dies führt zu einem Abwinkeln der beiden Führungsarme 12, 13 gegenüber den beiden Planetenradschwenkarmen 10 und 11.
-
In der 2b ist das gleiche Motorrad wie in 2a dargestellt, jedoch ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 dabei in einem Zustand unter Achslast dargestellt oder andersgewendet unter statischer Last. Auf Grund der auf das Umlaufgetriebe-Antriebsrad 2 einwirkenden Achslasst ist dieses quasi eingefedert. Die beiden Planetenradschwenkarme 10, 11 sind über das Planetenradkoppelelement 16 elastisch verbunden. Weiter ist das Umlaufgetriebe-Antriebsrad über die beiden Rahmenkoppelelemente 19 und 20 elastisch am Antriebsrahmen 4 angekoppelt. Durch die statische Last, verlagert sich die Sonnenrad-Achse 18 gegenüber der Hohlrad-Achse 17, welche gleichzeitig die Motorrad ortsfeste Rotationsachse des Radreifens 9 bildet, wenn dieser auf der Fahrbahnoberfläche 5 abrollt.
-
In 3 ist wie in den vorhergehenden Figuren Motorrad mit einer Person 1 als Fahrzeugführer dargestellt, nachfolgend wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zu den zuvor erläuterten Ausführungsformen der Erfindung eingegangen.
-
Der zweite Führungsarm ist in dieser Ausführungsform der Erfindung als Führungsarm mit einer Arm-Führung mit zwei Führungsrollen 15a ausgebildet. Über eine derartige Führung ist ein Verkippen des damit geführten Führungsarms in der Darstellungsebene, welche der Antriebsebene entspricht, verhindert. Weiter ist in dieser Ausführungsform das Antriebs-Sonnenrad 6 und die beiden Planetenradführungsarme 10, 11 über das Federbein 23 am Antriebs-Hohlrad 22 abgestützt. Das Federbein 23 weist zum Verbessern des Fahrkomforts ein Feder- und ein Dämpferelement auf, wobei sowohl Feder als auch Dämpferelement als aktive oder passive Komponenten ausgebildet sein können. Diese Führung des Federbeins 23 gegenüber dem Antriebs-Hohlrad 22 ist über die Federbein-Führung 24 erreicht, welche als Führung mit zwei Führungsrollen ausgebildet ist.
-
Mit anderen Worten ausgedrückt, besteht die derzeitige Ausgangslage auf dem Technologiefeld, auf welchem das vorgeschlagene Umlaufgetriebe-Antriebsrad vorteilhaft einsetzbar ist, bei elektrischen Rollern und Motorräder in ein- oder mehrspuriger Ausführung (sogenannten Leichtkraftfahrzeuge) darin, dass diese eine potentielle wichtige Fahrzeuggattung darstellen, da diese als Befähiger für Elektromobilität gesehen werden können, da ihre im Vergleich zum großen Hochvoltenergiespeicher eines PKW deutlich kleineren elektrochemischen Energiespeicher bereits mit relativ kleinen Ladeleistungen schnell wieder geladen werden können. Somit sind Hochleistungsladesäulen für die Alltagstauglichkeit weniger wichtig als bei Kraftfahrzeugen mit hohem Gewicht, wie insbesondere Personenkraftwagen - eine geringere Ladeleistung würde für die Alltagstauglichkeit bereits ausreichen.
-
Grundsätzlich ergeben sich bei diesen Leichtkraftfahrzeugen konzeptionelle Grenzen da vor allem die Reichweite im Vergleich mit Personenkraftwagen gering ist. Diese geringe erreichbar Reichweite beruht insbesondere auf einem relativ niedrigeren Wirkungsgrad der bisher verwendeten mechanischen Kraftübertragung vom Antriebsmotor zum Radreifen und zudem besteht bei bekannten Konzepten in der Regel im Chassis ein Bauraumkonflikt zwischen Antriebsmotor und Energiespeicher zu dessen Versorgung.
-
Das vorgeschlagene Antriebskonzept mit dem Umlaufgetriebe-Antriebsrad vermindert oder verhindert diesen Zielkonflikt, da der Antriebsmotor in den Radreifen verlagert ist und der Platz am Chassis des Leichtkraftfahrzeugs im Wesentlichen für den elektrischen Energiespeicher zur Verfügung steht. Weiter ist das vorgeschlagene Antriebskonzept vergleichsweise wartungsarm.
-
Die vorgeschlagene Antriebstechnologie ist nicht nur für Zweiräder sondern auch für Fahrzeuge mit mehr als zwei Rädern und insbesondere für Kettenfahrzeuge anwendbar, grundsätzlich ist auch der Antrieb eines Schienenfahrzeugs mit einem solchen Antriebsrad ermöglicht. Unabhängig von Fahrzeugen ist die Antriebstechnologie auch im Maschinenbau allgemein, insbesondere für Werkzeugmaschinen anwendbar vorzugsweise zum Antreiben eines Fräskopfes. Der Fräskopf wäre bei einer solchen Ausführungsform das Pendant zum Radreifen. Weiter vorzugsweise ist die vorgeschlagene Antriebstechnologie auch im Anlagenbau bei schienengeführten nichtgeraden Verfahrwegen z.B. Führungsgrollen für Fließbänder und Skilifte, Rolltreppen, Garagentorantriebe, Werkzeuge an Land- und Baumaschinen und dergleichen anwendbar. Besonders bevorzugt ist die Antriebstechnologie bei einem Zweirad anwendbar, da dort und generell im Fahrzeugbereich, auch zusätzlich die Funktionalität „Anfahr-/Bremsnickhemmung“ - Antriebs-Planetenräder verschieben sich in den „schrägen“ Kraftfluss hinein und übertragen damit auch radiale Kräfte - zum Tragen kommt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Person
- 2
- Umlaufgetriebe-Antriebsrad
- 3
- Vorderrad
- 4
- Antriebsrahmen
- 5
- Fahrbahnoberfläche
- 6
- Antriebs-Sonnenrad
- 7
- Erstes Antriebs-Planetenrad
- 8
- Zweites Antriebs-Planetenrad
- 9
- erste Planetenrad-Achse, fällt zusammen mit erster Schwenkarmlagerungspunkt
- 10
- Erster Planetenradschwenkarm
- 11
- Zweiter Planetenradschwenkarm
- 12
- erster Führungsarm
- 13
- zweiter Führungsarm
- 14
- erste Arm-Führung
- 15
- zweite Arm-Führung
- 15a
- Zweiter Führungsarm mit Arm-Führung mit zwei Führungsrollen
- 16
- Planetenradfederelement
- 17
- Hohlrad-Achse
- 18
- Sonnenrad-Achse
- 19
- Erstes Rahmenkoppelelement
- 20
- Zweites Rahmenkoppelelement
- 21
- Radreifen
- 22
- Antriebs-Hohlrad
- 23
- Federbein
- 24
- Federbein-Führung
- 25
- zweite Planetenrad-Achse, fällt zusammen mit zweiter Schwenkarmlagerungspunkt
- 26
- erster Rahmenkoppelpunkt
- 27
- zweiter Rahmenkoppelpunkt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009036890 A1 [0001]
